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一、概述
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)校、辦公樓、商場(chǎng)等場(chǎng)所的分體空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)日益普及。在無(wú)線監(jiān)控方案中，4G和LORA是兩種主流的技術(shù)路線，它們各自在傳輸距離、功耗、穩(wěn)定性和成本方面有著顯著差異。廣州派谷電子科技有限公司自主研發(fā)的智能節(jié)能遠(yuǎn)程空調(diào)控制器AC360系列產(chǎn)品，支持多種通訊方式，其中AC360S-4G和AC360S-LORA分別代表了4G和LORA兩種無(wú)線通訊技術(shù)的典型應(yīng)用。
在實(shí)際工程應(yīng)用中，傳輸距離和功耗是影響無(wú)線方案選擇的關(guān)鍵因素。理論上的傳輸距離往往與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境存在較大差異，特別是在復(fù)雜的建筑環(huán)境中，信號(hào)衰減、障礙物遮擋等因素會(huì)顯著影響無(wú)線通訊的有效距離。本文基于實(shí)際工程測(cè)試數(shù)據(jù)，從技術(shù)原理、實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和成本效益等多個(gè)維度，對(duì)4G和LORA在空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)中的傳輸距離與功耗進(jìn)行對(duì)比分析，為用戶選擇合適的無(wú)線方案提供科學(xué)依據(jù)。
廣州派谷電子科技在空調(diào)遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域擁有多項(xiàng)核心技術(shù)專利，包括"一種濾網(wǎng)的狀態(tài)檢測(cè)方法及空調(diào)節(jié)能控制器"（專利號(hào)：2022110154034）、"一種空調(diào)性能持續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法"（專利號(hào)：2019103139540）和"一種空調(diào)溫度控制系統(tǒng)及控制方法"（專利號(hào)：2017103015106）等，這些專利技術(shù)為空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

  

二、4G與LORA技術(shù)原理對(duì)比
1. 4G通訊技術(shù)原理
4G是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，采用OFDM（正交頻分復(fù)用）和MIMO（多輸入多輸出）等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸。在空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)中，AC360S-4G控制器內(nèi)置4G通訊模塊，直接通過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)需部署專用網(wǎng)關(guān)。
4G技術(shù)的特點(diǎn)包括：
高速率：理論下行速率可達(dá)100Mbps，滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸需求
廣覆蓋：利用現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍廣
高功耗：由于需要維持與基站的持續(xù)連接，功耗相對(duì)較高
運(yùn)營(yíng)成本：需要支付SIM卡數(shù)據(jù)流量費(fèi)用
根據(jù)AC360S-4G產(chǎn)品參數(shù)，其待機(jī)功耗＜2W，在工作時(shí)功耗會(huì)有所增加。由于空調(diào)控制器由市電供電，對(duì)功耗的敏感度相對(duì)較低，但長(zhǎng)期運(yùn)行下的電費(fèi)累積也不容忽視。
2. LORA通訊技術(shù)原理
LORA（Long Range）是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)，工作在非授權(quán)頻段（430-470MHz）。AC360S-LORA控制器采用LORA通訊模塊，需要通過(guò)LORA網(wǎng)關(guān)進(jìn)行組網(wǎng)。
LORA技術(shù)的特點(diǎn)包括：
理論遠(yuǎn)距離：在理想無(wú)遮擋環(huán)境下傳輸距離可達(dá)數(shù)公里
低功耗：采用休眠機(jī)制，極大降低設(shè)備功耗
低速率：數(shù)據(jù)傳輸速率較低，適合小數(shù)據(jù)量傳輸
自組網(wǎng)：可通過(guò)網(wǎng)關(guān)構(gòu)建專用網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)
AC360S-LORA產(chǎn)品參數(shù)顯示其待機(jī)功耗同樣＜2W，但由于LORA技術(shù)的低功耗特性，在實(shí)際運(yùn)行中的平均功耗通常低于4G方案。需要注意的是，理論傳輸距離與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境存在顯著差異，特別是在復(fù)雜的建筑環(huán)境中。
三、實(shí)際傳輸距離對(duì)比分析
1. 4G傳輸距離特性
4G技術(shù)的傳輸距離本質(zhì)上取決于運(yùn)營(yíng)商基站的覆蓋范圍。在城市建設(shè)密集區(qū)域，基站間距通常為500米至2公里，可提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。在偏遠(yuǎn)地區(qū)，基站覆蓋可能較為稀疏，傳輸穩(wěn)定性會(huì)受到影響。
AC360S-4G控制器利用運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，其有效傳輸距離等同于4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在城市環(huán)境中，AC360S-4G能夠?qū)崿F(xiàn)近乎無(wú)縫的覆蓋，只要存在4G信號(hào)的地方即可進(jìn)行通訊。
然而，4G信號(hào)在建筑物內(nèi)部的穿透能力有限，特別是在地下室、密閉空間等區(qū)域可能出現(xiàn)信號(hào)弱或無(wú)信號(hào)的情況。這時(shí)可能需要增加信號(hào)放大器或選擇其他通訊方案。
2. LORA實(shí)際傳輸距離分析
雖然LORA技術(shù)在理論上有很遠(yuǎn)的傳輸距離，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，特別是在復(fù)雜的建筑環(huán)境中，其有效傳輸距離受到很大限制。根據(jù)廣州派谷電子科技在實(shí)際項(xiàng)目中的測(cè)試數(shù)據(jù)：
在無(wú)遮擋的開(kāi)放環(huán)境中，LORA傳輸距離可達(dá)1-2公里
穿透單層石膏墻后，傳輸距離衰減至200-300米
穿透水泥墻等多重障礙后，有效傳輸距離僅為50米左右
在多層建筑中，樓層間的信號(hào)衰減明顯
這種顯著的信號(hào)衰減主要是由于：
建筑材料對(duì)無(wú)線信號(hào)的吸收和反射
金屬構(gòu)件對(duì)信號(hào)的屏蔽效應(yīng)
其他電子設(shè)備的電磁干擾
建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致的信號(hào)多徑效應(yīng)
3. LORA網(wǎng)關(guān)部署策略
基于實(shí)際50米的有效傳輸距離，LORA網(wǎng)絡(luò)的部署需要采用密集的網(wǎng)關(guān)布局策略。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：
每10臺(tái)AC360S-LORA控制器需要配備1臺(tái)LORA網(wǎng)關(guān)
網(wǎng)關(guān)應(yīng)盡量安裝在中心位置，確保與各控制器的直線距離不超過(guò)50米
在多層建筑中，每層都需要部署獨(dú)立的網(wǎng)關(guān)
網(wǎng)關(guān)之間需要通過(guò)以太網(wǎng)或光纖連接，形成骨干網(wǎng)絡(luò)
這種部署策略雖然增加了初期投資，但能夠確保通訊的穩(wěn)定性和可靠性。廣州派谷的專利"一種無(wú)人監(jiān)控環(huán)境空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)"（實(shí)用新型專利號(hào)：2019202865108）為這種密集部署方案提供了技術(shù)支撐。
4. 傳輸距離對(duì)比表格

廣州派谷的專利技術(shù)"一種分體空調(diào)節(jié)電控制系統(tǒng)、節(jié)電控制器及其節(jié)電量計(jì)算方法"（專利號(hào)：2021114759949）進(jìn)一步優(yōu)化了空調(diào)控制器的能耗管理，使AC360S-LORA在保證通訊可靠性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了更低的功耗。




五、能效比綜合分析
1. 能效比定義與計(jì)算方法
在空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)中，無(wú)線通訊方案的能效比可以定義為：?jiǎn)挝还乃軐?shí)現(xiàn)的可靠通訊距離或數(shù)據(jù)吞吐量?？紤]到實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，我們更關(guān)注在復(fù)雜建筑環(huán)境中的有效覆蓋能力。
能效比 = 有效覆蓋設(shè)備數(shù)量 / 系統(tǒng)總功耗
其中，有效覆蓋設(shè)備數(shù)量指在保證通訊質(zhì)量的前提下，單個(gè)網(wǎng)關(guān)能夠穩(wěn)定連接的控制器數(shù)量。
2. 4G能效比分析
4G技術(shù)的能效比特點(diǎn)：
覆蓋范圍依賴現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需考慮單個(gè)設(shè)備的覆蓋問(wèn)題
功耗相對(duì)較高，但無(wú)需自建網(wǎng)關(guān)
在基站覆蓋良好的區(qū)域，能效比較高；在邊緣區(qū)域，能效比下降
對(duì)于AC360S-4G控制器，在4G信號(hào)強(qiáng)度為-80dBm的典型環(huán)境下，單個(gè)基站可覆蓋數(shù)百至數(shù)千臺(tái)設(shè)備，能效比相對(duì)較高。
3. LORA能效比分析
基于實(shí)際工程數(shù)據(jù)，LORA技術(shù)的能效比需要重新評(píng)估：
單個(gè)網(wǎng)關(guān)有效覆蓋范圍有限（約50米半徑）
每10臺(tái)終端需要1臺(tái)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)功耗需計(jì)入系統(tǒng)總功耗
在密集部署場(chǎng)景下，能效比仍然優(yōu)于4G方案
在小規(guī)模部署中，網(wǎng)關(guān)功耗占比過(guò)高可能影響能效比
對(duì)于AC360S-LORA系統(tǒng)，在典型建筑部署中（每10臺(tái)控制器配1臺(tái)網(wǎng)關(guān)），其能效比仍優(yōu)于4G方案，特別是在大規(guī)模部署時(shí)優(yōu)勢(shì)更加明顯。
4. 能效比對(duì)比表格

六、實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景分析
1. 學(xué)校建筑場(chǎng)景
在學(xué)校建筑環(huán)境中，4G和LORA的選擇需要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備密度：
4G方案適用情況：
學(xué)校區(qū)域4G信號(hào)覆蓋良好空調(diào)分布在不同樓宇，較為分散不希望自建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量較少
LORA方案適用情況：
學(xué)校有信號(hào)屏蔽需求，4G信號(hào)受限空調(diào)集中分布在單棟或多棟建筑內(nèi)設(shè)備數(shù)量較多（50臺(tái)以上）對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性要求不高能夠接受網(wǎng)關(guān)部署和布線
廣州派谷的專利"學(xué)校教室空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)"（實(shí)用新型專利號(hào)：2019202865076）專門針對(duì)學(xué)校場(chǎng)景優(yōu)化，可同時(shí)應(yīng)用于4G和LORA方案。



2. 辦公建筑場(chǎng)景
辦公樓通常具有標(biāo)準(zhǔn)的樓層結(jié)構(gòu)和相對(duì)集中的設(shè)備分布：
4G方案：在現(xiàn)代化辦公樓中，4G信號(hào)通常較好，適合采用4G方案。特別是對(duì)于跨越多棟建筑的辦公園區(qū)，4G方案可以避免復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)部署。
LORA方案：在單棟高層辦公樓中，LORA方案需要每層部署網(wǎng)關(guān)，初期投資較大。但對(duì)于大型企業(yè)自用辦公樓，LORA方案在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本和安全可控性方面具有優(yōu)勢(shì)。

3. 工業(yè)廠房場(chǎng)景
工業(yè)廠房環(huán)境復(fù)雜，對(duì)無(wú)線通訊有特殊要求：
4G方案：在大型廠房中，4G信號(hào)可能不均勻，特別是在金屬結(jié)構(gòu)較多的區(qū)域可能存在信號(hào)盲區(qū)。
LORA方案：LORA信號(hào)穿透能力強(qiáng)，適合工業(yè)環(huán)境。通過(guò)合理部署網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠房的覆蓋。每10臺(tái)設(shè)備配1臺(tái)網(wǎng)關(guān)的密度在廠房環(huán)境中是可行的。
七、綜合對(duì)比與選擇建議
1. 技術(shù)對(duì)比總結(jié)

2. 選擇建議
根據(jù)以上分析，為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供以下選擇建議：
優(yōu)先選擇4G方案的場(chǎng)景：
設(shè)備數(shù)量較少（少于50臺(tái)）設(shè)備分布分散，跨越多棟建筑4G信號(hào)覆蓋良好對(duì)初投資敏感，希望快速部署無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)關(guān)布線和安裝

優(yōu)先選擇LORA方案的場(chǎng)景：
設(shè)備數(shù)量較多（50臺(tái)以上）設(shè)備相對(duì)集中，在單棟或相鄰建筑內(nèi)4G信號(hào)覆蓋差或有屏蔽需求關(guān)注長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本需要自主可控的專用網(wǎng)絡(luò)能夠接受網(wǎng)關(guān)部署和布線



八、結(jié)論
4G和LORA作為空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)中兩種主流的無(wú)線通訊技術(shù)，在實(shí)際工程應(yīng)用中各有優(yōu)勢(shì)和局限性。在傳輸距離方面，LORA技術(shù)在理論上有優(yōu)勢(shì)，但在復(fù)雜的建筑環(huán)境中，其有效傳輸距離僅為50米左右，需要采用每10臺(tái)設(shè)備配1臺(tái)網(wǎng)關(guān)的密集部署策略。這種部署方式雖然增加了初期投資，但能夠確保通訊的穩(wěn)定性和可靠性。
在功耗方面，LORA終端設(shè)備的低功耗特性明顯，但需要考慮網(wǎng)關(guān)功耗。系統(tǒng)總功耗分析表明，在大規(guī)模部署時(shí)，LORA方案仍然具有能效比優(yōu)勢(shì)。4G方案雖然單設(shè)備功耗較高，但無(wú)需部署網(wǎng)關(guān)，在中小規(guī)模應(yīng)用中總功耗可能更低。
廣州派谷電子科技有限公司的AC360系列空調(diào)控制器支持多種通訊方式，用戶可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇最合適的方案。結(jié)合公司多項(xiàng)專利技術(shù)，如"一種分體空調(diào)控制方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)"（專利號(hào)：202410688898X），AC360系列產(chǎn)品能夠在保證控制效果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)最佳的能效比。
總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于小規(guī)模、分散的監(jiān)控需求，4G方案提供了一種簡(jiǎn)單便捷的解決方案；而對(duì)于大規(guī)模、集中的監(jiān)控系統(tǒng)，盡管LORA需要密集的網(wǎng)關(guān)部署，但在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本和控制可靠性方面仍具有明顯優(yōu)勢(shì)，是更為經(jīng)濟(jì)高效的選擇。在實(shí)際項(xiàng)目中，建議進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)試和設(shè)備密度評(píng)估，選擇最適合的技術(shù)方案