基於Semtech SX1276 LoRaWAN 多工架構之智慧公眾廁所方案

雖然廁所與人們的生活息息相關,但一般對於廁所的認知是需要乾淨和整潔而已。但是我們都有過經驗再肚子不舒服時好不容易找到一間廁所,卻是間間爆滿。此時真的不知道是要等下去或是趕快再去找別的樓層是否有廁所。在則公共場合裡常有某些顯眼的廁所間間客滿,但是可能轉彎角不顯眼處有有廁所但是卻沒人知道。另外在公司上班想上廁所時如果可以事先知道是否沒有人使用再前往的話更是可以減少時間的浪費而增加工作上的效率。更進一步的應用,如果我們可以在雲端得到數據得知使用的次數的話便可彈性的調派人員來清掃;以及衛生紙等的補充。而不需要有專責的人員定時巡視。

此處我們提出一個利用物聯網的概念把經檢測出來的廁所門上之磁簧開關ON/OFF信號數據回報到雲端以提供即時的使用狀況。其技術的核心是使用長距離低耗電無線傳輸技術LoRa來做無線網路的連結。在此處我們使用LoRa的優點是其能穿牆的高靈敏度在建築物中以星狀網路來傳送資料,此種技術比起一般常用的Wifi、BLE或是Zigbee等方式所使用的MASH架構有著省電及控制簡單的優勢。                                                                      

在雲端網路部分上LoRa無線技術上不只支援Proprietary,也可以支援由IBM、CISCO、ST和SEMTECH等公司組成的LoRaWAN聯盟所支援的城市型基礎建設來符合不同的應用上的彈性需求。此處我們使用的就是利用支援LoRaWAN的模組將為微處理器處理好的數據發送至LoRaWAN的資料收集器或稱閘道機,在送至網路上的網路伺服器及應用伺服器以供監控及應用。

雲端網路伺服器 (The Things Network) 每小時資料收集圖:

雲端網路伺服器 (The Things Network) 每日資料收集圖:

雲端網路伺服器 (The Things Network) CSV 數值資料收集圖:

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

① 感測器端 : 由Reed Switch 磁簧開關送回的廁所門開關信號經防彈跳阻尼處理後由微處理器將資料由UART送至LoRaWAN模組後發送至空中。 ② 資料接收端 : 由LoRaWAN 閘道機接收到資料後SX1301晶片彙整處理訊息後經Internet 送至網路伺服器TTN。 ③ 網路端 : 當網路伺服器TTN受到訊息後解碼成JSON格式後再傳送至客戶所使用的應用伺服器或儲存伺服器。此處我們是導向應用伺服器MyDevices。 ④ 用戶端 : 使用者以電腦或是手機隨時可以上網檢查數據。

►方案規格

① 超長距離,低成本 : 因其Sensitivity 可達-148dB, 此點可以讓感測器部件的範圍大幅增加。此點可減少repeater 用量節省成本。 ② 延長使用時間 : 由於待機電流低至2.5uA, 此低耗電特性比起GPRS來可以大大的減少耗電。所以可減小電池體積而增加其感測器待機時間。