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导读:针对LPWAN领域最著名的几项技术(ZETA、LoRaWAN、SIGFOX)在桥梁等结构诊断方面的应用,近日,日本关西信息中心智能基础设施研究组发布引入用于结构诊断IOT先进通信技术(LPWAN)的相关调查,对这几种技术进行了测试及对比分析。

目前,日本共有桥梁约73万座,隧道约1万座。针对桥梁等社会基础设施老化而导致的结构稳固性诊断问题,日本道路法规修订规定:每5年会进行一次目视检查,记录保存检查和诊断结果,并对结果进行统一分类,该检查需要消耗大量的人力财力。通过使用LPWAN通信技术进行桥梁结构诊断,日方可以随时随地的检查目标结构的状态,不断监视大型管理区域存在的许多结构,可有效弥补检查员和结构诊断预算的不足。

LPWAN(Low-Power Wide-Area Network,低功率广域网络)也称为LPWA (Low-Power Wide-Area) 或 LPN(Low-Power Network,低功率网络),是一种用在物联网,可以用低比特率进行长距离通讯的无线网络。PWAN技术因具有功耗低、成本低、覆盖广等特性,可广泛应用于车载运输、智慧能源、无线支付、智能安防、智慧城市、无线网关、智能工业、智慧生活、智慧农业等场景。作为物联网行业中最重要的技术之一,LPWAN正以年复合增长率90%的惊人速度增长。多家市场研究机构预计,未来广域物联网中超过60%连接属于低功耗广域网(LPWAN)领域。

2009年,SIGFOX公司提出LPWAN技术概念,发展至今,目前世界主流有两类4种标准:一类是工作于未授权频谱的ZETA、LoRa、SIGFOX等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的3/4G/5G蜂窝通信技术,比如NB-IoT、LTE-CAT M等。

针对日本在桥梁诊断方面的广阔需求,近日,日本关西信息中心智能基础设施研究组对LPWAN领域内几项著名技术进行了测试对比分析。

  

此次测试对象选取了NTT日本搭建的运营商构建通讯网络LoRaWAN技术、京瓷通讯系统搭建的运营商构建通讯网络SIGFOX技术、SORACOM公司搭建的使用者构建通讯网络LoRaWAN技术,TECHSOR公司搭建的使用者构建通讯网络ZETA技术。

  

通过在桥梁上安装裂纹位移计传输数据至云端,并分析四者LPWAN通信测试数据流,移动观察四者通信距离、定点观察四者数据接受率,得出测试结果。

1、通讯距离比较

  

测试结果显示:NTT日本所搭建的运营商构建通讯网络LoRaWAN通信距离可达到1.5公里,且通信良好;SIGFOX在覆盖范围内通信良好;SORACOM公司所搭建使用者构建通讯网络在1.0公里距离内通信良好;ZETA通信距离达3.0km,且通信良好。

2、数据接受率测试

测试结果显示:NTT日本所搭建的运营商构建通讯网络LoRaWAN对数据接受率达到100%,通信稳定;SIGFOX数据接受率99%,通信稳定;SORACOM公司所搭建使用者构建通讯网络LoRaWAN接受率为70%;ZETA数据接受率100%。其中ZETA丢包率为0,从每个传感器获得的数据完整的存储在云服务器中而没有遗漏。

总结:通过以上对比分析,ZETA技术能在三公里长度内保持良好通信,对数据接受率达到100%,且丢包率为0,可在日本桥梁结构诊断场景广泛应用。

  

日本关西信息中心、智能基础设施研究组表示:关西信息中心将基于以上调查和测评结果,提出采用LPWAN进行结构诊断的方法和建议。

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