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一、概述
隨著物聯網技術的快速發展，學校、辦公樓、商場等場所的分體空調集中監控系統日益普及。在無線監控方案中，4G和LORA是兩種主流的技術路線，它們各自在傳輸距離、功耗、穩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的智能節能遠程空調控制器AC360系列產品，支持多種通訊方式，其中AC360S-4G和AC360S-LORA分別代表了4G和LORA兩種無線通訊技術的典型應用。
在實際工程應用中，傳輸距離和功耗是影響無線方案選擇的關鍵因素。理論上的傳輸距離往往與實際應用環境存在較大差異，特別是在復雜的建筑環境中，信號衰減、障礙物遮擋等因素會顯著影響無線通訊的有效距離。本文基于實際工程測試數據，從技術原理、實際應用場景和成本效益等多個維度，對4G和LORA在空調監控系統中的傳輸距離與功耗進行對比分析，為用戶選擇合適的無線方案提供科學依據。
廣州派谷電子科技在空調遠程控制領域擁有多項核心技術專利，包括"一種濾網的狀態檢測方法及空調節能控制器"（專利號：2022110154034）、"一種空調性能持續監測系統及方法"（專利號：2019103139540）和"一種空調溫度控制系統及控制方法"（專利號：2017103015106）等，這些專利技術為空調監控系統的穩定運行提供了有力保障。

  

二、4G與LORA技術原理對比
1. 4G通訊技術原理
4G是第四代移動通信技術，采用OFDM（正交頻分復用）和MIMO（多輸入多輸出）等關鍵技術，實現了高速數據傳輸。在空調監控系統中，AC360S-4G控制器內置4G通訊模塊，直接通過運營商網絡接入互聯網，無需部署專用網關。
4G技術的特點包括：
高速率：理論下行速率可達100Mbps，滿足實時數據傳輸需求
廣覆蓋：利用現有運營商基站網絡，覆蓋范圍廣
高功耗：由于需要維持與基站的持續連接，功耗相對較高
運營成本：需要支付SIM卡數據流量費用
根據AC360S-4G產品參數，其待機功耗＜2W，在工作時功耗會有所增加。由于空調控制器由市電供電，對功耗的敏感度相對較低，但長期運行下的電費累積也不容忽視。
2. LORA通訊技術原理
LORA（Long Range）是一種基于擴頻技術的低功耗廣域網通信技術，工作在非授權頻段（430-470MHz）。AC360S-LORA控制器采用LORA通訊模塊，需要通過LORA網關進行組網。
LORA技術的特點包括：
理論遠距離：在理想無遮擋環境下傳輸距離可達數公里
低功耗：采用休眠機制，極大降低設備功耗
低速率：數據傳輸速率較低，適合小數據量傳輸
自組網：可通過網關構建專用網絡，無需運營商網絡
AC360S-LORA產品參數顯示其待機功耗同樣＜2W，但由于LORA技術的低功耗特性，在實際運行中的平均功耗通常低于4G方案。需要注意的是，理論傳輸距離與實際應用環境存在顯著差異，特別是在復雜的建筑環境中。
三、實際傳輸距離對比分析
1. 4G傳輸距離特性
4G技術的傳輸距離本質上取決于運營商基站的覆蓋范圍。在城市建設密集區域，基站間距通常為500米至2公里，可提供穩定的網絡連接。在偏遠地區，基站覆蓋可能較為稀疏，傳輸穩定性會受到影響。
AC360S-4G控制器利用運營商現有網絡，其有效傳輸距離等同于4G網絡覆蓋范圍。根據實測數據，在城市環境中，AC360S-4G能夠實現近乎無縫的覆蓋，只要存在4G信號的地方即可進行通訊。
然而，4G信號在建筑物內部的穿透能力有限，特別是在地下室、密閉空間等區域可能出現信號弱或無信號的情況。這時可能需要增加信號放大器或選擇其他通訊方案。
2. LORA實際傳輸距離分析
雖然LORA技術在理論上有很遠的傳輸距離，但在實際工程應用中，特別是在復雜的建筑環境中，其有效傳輸距離受到很大限制。根據廣州派谷電子科技在實際項目中的測試數據：
在無遮擋的開放環境中，LORA傳輸距離可達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，樓層間的信號衰減明顯
這種顯著的信號衰減主要是由于：
建筑材料對無線信號的吸收和反射
金屬構件對信號的屏蔽效應
其他電子設備的電磁干擾
建筑結構的復雜性導致的信號多徑效應
3. LORA網關部署策略
基于實際50米的有效傳輸距離，LORA網絡的部署需要采用密集的網關布局策略。根據工程實踐經驗：
每10臺AC360S-LORA控制器需要配備1臺LORA網關
網關應盡量安裝在中心位置，確保與各控制器的直線距離不超過50米
在多層建筑中，每層都需要部署獨立的網關
網關之間需要通過以太網或光纖連接，形成骨干網絡
這種部署策略雖然增加了初期投資，但能夠確保通訊的穩定性和可靠性。廣州派谷的專利"一種無人監控環境空調自動控制系統"（實用新型專利號：2019202865108）為這種密集部署方案提供了技術支撐。
4. 傳輸距離對比表格

廣州派谷的專利技術"一種分體空調節電控制系統、節電控制器及其節電量計算方法"（專利號：2021114759949）進一步優化了空調控制器的能耗管理，使AC360S-LORA在保證通訊可靠性的同時，實現了更低的功耗。




五、能效比綜合分析
1. 能效比定義與計算方法
在空調監控系統中，無線通訊方案的能效比可以定義為：單位功耗所能實現的可靠通訊距離或數據吞吐量。考慮到實際應用環境，我們更關注在復雜建筑環境中的有效覆蓋能力。
能效比 = 有效覆蓋設備數量 / 系統總功耗
其中，有效覆蓋設備數量指在保證通訊質量的前提下，單個網關能夠穩定連接的控制器數量。
2. 4G能效比分析
4G技術的能效比特點：
覆蓋范圍依賴現有基礎設施，無需考慮單個設備的覆蓋問題
功耗相對較高，但無需自建網關
在基站覆蓋良好的區域，能效比較高；在邊緣區域，能效比下降
對于AC360S-4G控制器，在4G信號強度為-80dBm的典型環境下，單個基站可覆蓋數百至數千臺設備，能效比相對較高。
3. LORA能效比分析
基于實際工程數據，LORA技術的能效比需要重新評估：
單個網關有效覆蓋范圍有限（約50米半徑）
每10臺終端需要1臺網關，網關功耗需計入系統總功耗
在密集部署場景下，能效比仍然優于4G方案
在小規模部署中，網關功耗占比過高可能影響能效比
對于AC360S-LORA系統，在典型建筑部署中（每10臺控制器配1臺網關），其能效比仍優于4G方案，特別是在大規模部署時優勢更加明顯。
4. 能效比對比表格

六、實際應用場景分析
1. 學校建筑場景
在學校建筑環境中，4G和LORA的選擇需要綜合考慮建筑結構和設備密度：
4G方案適用情況：
學校區域4G信號覆蓋良好空調分布在不同樓宇，較為分散不希望自建網絡基礎設施監控點數量較少
LORA方案適用情況：
學校有信號屏蔽需求，4G信號受限空調集中分布在單棟或多棟建筑內設備數量較多（50臺以上）對數據傳輸實時性要求不高能夠接受網關部署和布線
廣州派谷的專利"學校教室空調自動控制系統"（實用新型專利號：2019202865076）專門針對學校場景優化，可同時應用于4G和LORA方案。



2. 辦公建筑場景
辦公樓通常具有標準的樓層結構和相對集中的設備分布：
4G方案：在現代化辦公樓中，4G信號通常較好，適合采用4G方案。特別是對于跨越多棟建筑的辦公園區，4G方案可以避免復雜的網絡部署。
LORA方案：在單棟高層辦公樓中，LORA方案需要每層部署網關，初期投資較大。但對于大型企業自用辦公樓，LORA方案在長期運營成本和安全可控性方面具有優勢。

3. 工業廠房場景
工業廠房環境復雜，對無線通訊有特殊要求：
4G方案：在大型廠房中，4G信號可能不均勻，特別是在金屬結構較多的區域可能存在信號盲區。
LORA方案：LORA信號穿透能力強，適合工業環境。通過合理部署網關，可以實現整個廠房的覆蓋。每10臺設備配1臺網關的密度在廠房環境中是可行的。
七、綜合對比與選擇建議
1. 技術對比總結

2. 選擇建議
根據以上分析，為不同應用場景提供以下選擇建議：
優先選擇4G方案的場景：
設備數量較少（少于50臺）設備分布分散，跨越多棟建筑4G信號覆蓋良好對初投資敏感，希望快速部署無法進行網關布線和安裝

優先選擇LORA方案的場景：
設備數量較多（50臺以上）設備相對集中，在單棟或相鄰建筑內4G信號覆蓋差或有屏蔽需求關注長期運營成本需要自主可控的專用網絡能夠接受網關部署和布線



八、結論
4G和LORA作為空調監控系統中兩種主流的無線通訊技術，在實際工程應用中各有優勢和局限性。在傳輸距離方面，LORA技術在理論上有優勢，但在復雜的建筑環境中，其有效傳輸距離僅為50米左右，需要采用每10臺設備配1臺網關的密集部署策略。這種部署方式雖然增加了初期投資，但能夠確保通訊的穩定性和可靠性。
在功耗方面，LORA終端設備的低功耗特性明顯，但需要考慮網關功耗。系統總功耗分析表明，在大規模部署時，LORA方案仍然具有能效比優勢。4G方案雖然單設備功耗較高，但無需部署網關，在中小規模應用中總功耗可能更低。
廣州派谷電子科技有限公司的AC360系列空調控制器支持多種通訊方式，用戶可以根據實際應用需求選擇最合適的方案。結合公司多項專利技術，如"一種分體空調控制方法、系統、電子設備及存儲介質"（專利號：202410688898X），AC360系列產品能夠在保證控制效果的同時，實現最佳的能效比。
總的來說，對于小規模、分散的監控需求，4G方案提供了一種簡單便捷的解決方案；而對于大規模、集中的監控系統，盡管LORA需要密集的網關部署，但在長期運營成本和控制可靠性方面仍具有明顯優勢，是更為經濟高效的選擇。在實際項目中，建議進行現場信號測試和設備密度評估，選擇最適合的技術方案