基于E78-433LN22S系列LoRaWAN和多参数气象站的气象灾害预警方案

成都亿佰特

一. 气象灾害预警方案简介

气象灾害（如暴雨、台风、寒潮等）的特点是突然发生，破坏性强。传统的监控方式受限于通信距离短、功耗高、成本限制等问题，使得大规模实时监控具有挑战性。该方案提出了一种 和多参数气象站的低功耗广域物联网预警系统 基于 E78-433LN22S系列LoRaWAN模组 。利用LoRaWAN技术进行远距离、低功耗数据传输，并利用自适应数据速率（ADR）优化网络性能，构建高可靠性的气象灾害监测网络

二. 解决方案设计依据 2.1 技术标准

LoRaWAN 协议 （基于 Semtech SX1301 网关架构）。

A/C 类双模通信 （由 E78-433LN22S 支持，文档 2.2）。

自适应数据速率 （ADR） 算法 （文档 2.3）。

2.2 硬件基础

E78-433LN22S系列LoRaWAN模块：

频率：433MHz，支持OTAA/ABP激活，兼容ASR6601芯片（参见 2024 EBYTE产品手册 ）。

多参数气象站 ：

集成传感器：温度/湿度 （±0.5°C/±2%RH）、气压 （±1hPa）、风速/风向 （0–60m/s）、降雨量 （0–4mm/min）。

接口：RS485/I2C，用于连接E78模块。

2.3 网络架构

星形拓扑 ：
LoRaWAN 网关→网络服务器→应用服务器→终端节点（文档第 5 章）。

三、 系统架构 3.1 网络拓扑

终端设备层 ：
配备 E78-433LN22S系列LoRaWAN模块的气象站作为 LoRaWAN A/C 类节点运行，按需收集环境数据。

网关层 ：
部署 E870系列LoRaWAN网关设备（例如，网关 ID： e890-915）接收节点数据并将其转发到网络服务器。

服务器层 ：
TTN（ The Things Network ）或运行 ADR 算法的自托管LoRa网络服务器，以动态调整传输参数。

应用层 ：
云平台（例如阿里云物联网）分析数据、触发告警并将通知推送到管理界面。

3.2 硬件设计

1. 气象站模块

传感器套件 ：

传感器	范围	准确性
温度/湿度	-40°C–85°C / 0–100%相对湿度	±0.5°C / ±2%相对湿度
气压	300–1100hPa	±1hPa
风速	0–60米/秒	±0.3米/秒
雨量	0–4 毫米/分钟	±5%

通讯接口 ：
RS485（Modbus RTU 协议）或 I2C，用于 E78 模块集成。

2. E78-433LN22S系列LoRaWAN模块配置

射频参数 ：

发射功率：27dBm（支持ASR6601芯片， 2024 年产品手册 ）。

接收灵敏度：-148dBm。

电源 ：
太阳能供电（12V/2A电池）+低功耗模式（待机电流<A类为10μA）。

四、 通信协议和配置 4.1 LoRaWAN协议关键参数

频段 ：CN470（470–510MHz，符合中国法规）。

激活模式 ：OTAA（ 无线激活 ）。

通过 AT 命令绑定设备 ：

AT+CAPPKEY=200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

五、扩展协议和配置详细信息 5.1 LoRaWAN 参数配置 （E78-433LN22S）

1. 频率和信道规划

CN470-510MHz频段 ：

96 个上行链路信道 （470.3–489.3MHz），48 个下行链路信道 （500.3–509.7MHz）。

AT 命令示例 ：

AT+CH=0,470.3，DR0 // 配置通道 0 （470.3MHz， DR0： SF12/BW125kHz）

2. OTAA 激活

密钥管理 ：

AT+DEVEUI=70B3D5499ABCD123 // 设置 DevEUIAT+APPEUI=0000000000000001 // 设置 AppEUIAT+APPKEY=2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3C // 设置 AppKeyAT+JOIN=1 // 启动 OTAA 加入

3. ADR 优化

启用 ADR ：

AT+ADR=1 // 启用 ADRAT+ADRMODE=1 // 允许动态速率调整 （SF7–SF12）

5.2 网关配置（E890 LoRaWAN 网关）

频率匹配 ：CN470-510MHz。

TTN 集成 ：

网关ID：e890-915服务器地址：ttn.cn-1.cloud.thethings.network端口：1700

六、性能验证 6.1 关键指标

传输范围 ：

6 公里（视距，DR0/SF12）。

2 公里（城市 NLOS）。

功耗 ：

A 类模式：平均电流 1.2mA，电池寿命 >5 年。

6.2 告警触发逻辑

云规则引擎（阿里云物联网）： :

if （payload.rainfall > 50） {TriggerSMS（“管理员”， “红色警报：暴雨！

该方案详细介绍 了LoRaWAN参数配置、硬件接口和安全机制 ，以保证 低功耗、广覆盖、高可靠性 的气象灾害预警网络。现场部署需要信号优化和规则引擎调优，以最大限度地提高性能和响应速度。