今年5月22日,甘肃省白银市黄河石林山地百公里越野赛发生了公共安全事件,21人遇难,8人受伤。这一事件引发社会各界和民众的广泛关注,在问责主办方的同时,我们可以考虑一下使用何种技术手段来提高安全,避免这样的灾难。而从已有的经验看,LoRaWAN技术有着明显的优势,从参赛者手环到赛事中对运动员进行实时监测,在实际应用场景中,这一物联网技术都可以发挥出重要作用。


作为世界上最具挑战性的超级马拉松赛赛事之一,Tor des Géants的参赛者要在150个小时以内的时间里跑完330公里的路程,其中海拔高度有变化的路段超过24000米,参赛者要每天24小时在其中连续跑几天,每次间隙休息最多只有20分钟。


黑暗、疲劳、寒冷和海拔高差都是非常危险的因素,要应对这种比赛,必须要有极高水平的训练,最重要的是要有确保参赛者安全的设备。Elmec集团的子公司LPWAN连接服务提供商、LoRa联盟的创始成员之一Everynet与Tor des Géants赛事组织方VDA trail和救援团队一起,为及时救援提供了必要的技术:给每位选手配备传感器监测系统——由于为每位参赛者都配备了一个基于LoRaWAN技术的传感器,所以即使在蜂窝网络无法接入或无法覆盖的地方,也能持续监测运动员的位置,并且能在危险情况下发送报警信号。

 

Tor des Géants的参赛者要在150个小时以内的时间里跑完330公里的路程


图:Tor des Géants的参赛者要在150个小时以内的时间里跑完330公里的路程


该救援系统已经在2017年的赛事中进行了测试,在测试过程中,一名参赛者因睡眠中风而从悬崖上摔下来。由于使用了LoRaWAN技术和Everynet的物联网平台,因此可以接收运动员发出的警报,工作人员可以确定出参赛者被困的区域并进行营救,将其迅速带到安全地带。在2019年的比赛中,有一名运动员由于寒冷和脱水导致身体不适,并在赛场边缘停留了一段时间。幸运的是,他身上携带的追踪器报告了这一异常情况,随即被高效的救援队及时救出,并转移到急救室。


在2019届Rampigada马拉松赛中则采用了更为先进的监测系统,该赛事是一个半程马拉松,在San Domenico di Varzo(VB)的皮埃蒙特(Piedmontese)滑雪胜地举行。Everynet提供了一台网关去追踪覆盖范围内的人员。同一个LoRaWAN网络将帮助赛道管理人员立即识别出遇到困难的滑雪者和登山者发出的信号。该系统使用了一个特制的传感器,这是与救援队合作的结果。另一台网关网络已经安装在Campo dei Fiori上,这是瓦雷泽地区(Varese)的主要山脉,是徒步旅行者和自然爱好者的目的地,因此他们可以毫无风险地进入森林。

 

Everynet的这个便携式的接触追踪设备采用LoRa传送信号


图:Everynet的这个便携式的接触追踪设备采用LoRa传送信号


Everynet的LoRaWAN技术由Semtech提供,Semtech市场战略总监甘泉认为LoRa在室外超级马拉松应用中有多种优势,包括广覆盖、抗干扰、低功耗和易于部署。“LoRa可以使用少量网关实现对整个赛事区域的无死角覆盖。由于比赛区域缺乏运营商的网络覆盖,使用LoRa覆盖是最佳选择,”甘泉说,“LoRa具有超强的抗噪特性,可以保证运动员的数据稳定上传。此外,运动员使用的手环、报警器或追踪器的无线连接功耗非常低,可以保证超长的待机时间。由于LoRa在国内工作于ISM频段,且LoRaWAN网关协议为网关协作,其部署简单,成本很低,可以按需部署。”


LoRa的远距离特性符合类似马拉松这样的长距离赛事运动的需求,包括高链路预算、高灵敏度来源和上下行链路预算基本对称等特性。由于是扩频技术,LoRa可以在噪声之下最高20dB正常接收(LLCC68支持17.5dB之下),而FSK理论上需要在噪声之上8dB才能保证要求的PER。另外,LoRa能够容忍更强的突发性的随机干扰,灵敏度恶化<3dB。


长时程赛事对便携电子设备的续航能力是一个考验,从Everynet给Tor des Géants赛事提供的设备看,为期一周的比赛,大多数设备在比赛结束时所使用的电量不超过其电池总量的30%,这正是得益于LoRa的低功耗特性。由于采用轻量级智能化的私有/共有协议通信,其网络节点不需要定期和基站同步,节点和网络的信令交互少,系统可以根据信号质量动态调整节点速率和发射功率,这些都降低了系统功耗。一个LoRa的运动手环,可以工作超过2周。


从部署上看,野外超级马拉松现场许多区域都没有蜂窝信号,需要架设一个LoRa网关,一般架设在较高处且不能有遮挡,由于LoRa网关的功耗非常低,一般小于5瓦,因此一块蓄电池可以支持几十天,足够完成整个马拉松比赛。马拉松项目管理组可以通过有线或无线的方式将LoRa网关与本地应用服务器连接。LoRa网关可以无死角的覆盖整个马拉松的场地,运动员的手环带有GPS定位和心跳报警等功能,可以实时与LoRa网关进行通信,将运动员的位置信息和身体状态信息及时的传达的项目管理组的平台上。


由于目前国内马拉松大多是在城市而非野外举办,所以LoRa技术更多被用于野外训练、拉练等项目的管理中,相信随着百公里越野赛对安全设施要求的提升,LoRaWAN的应用将得到进一步的推广。