室外型LoRaWAN网关都有哪些办法防雷？

前言

室外型LoRaWAN网关的布置位置往往条件比较恶劣，而且，为了网关能更好的收集到节点发送的上行数据、以及更好的下发指令到节点，并且覆盖更多节点，往往会将室外型LoRaWAN网关放置在较高的位置（如图1所示），这就带来雷电隐患。雷电有可能会对网关造成损害，比如浪涌侵害。

本文介绍室外型LoRaWAN网关如何布置，才能更好的防雷。

希望了解室外型LoRaWAN网关的运行功耗的，还可以参考文章“室外型LoRa网关RAK7249仅使能LTE和LoRa时的功耗是多少？”；

希望了解LoRaWAN网关能支持多少个节点的，可参考文章“一个LoRaWAN网关能支持多少个节点”；

希望了解LoRaWAN网关如何连上阿里云平台的，可参考文章“两步走，让自己的LoRaWAM网关与阿里云连线”；

希望了解LoRaWAN网关如何连到TTN服务器的，可参考文章“如何将树莓派网关连接到TTN——手把手教你如何将树莓派网关连接到服务器之第四篇”。

一、室外型LoRaWAN网关的常见布置方式

室外型LoRaWAN网关常见布置是在所需区域内的较高的地方，比如图1所示布置在屋顶。由于位置较高，因此，布置过程中需要注意防雷。

图1   室外型LoRaWAN网关常见布置方式

室外型LoRaWAN网关的防雷措施，需要在室外室内都进行比较全面的布置。接下来我们将做具体的介绍。

二、防雷室外篇

1、天线接地

建议在所有天线（LoRa、LTE、Wi-Fi和GPS天线）的N型接头上安装天馈避雷器，比如图2所示的LoRa天馈避雷器。

图2  适用于室外型LoRaWAN网关的LoRa天馈避雷器示例

天馈避雷器需要可靠接地，建议使用10 AWG或更好的接地线，并将避雷器螺纹端连接到室外建筑物公共接地点上。

购买天馈避雷器的时候，需要注意接口的转接类型（接口分公头、母头），转接类型需要与天线和网关外壳上的连接器相适配。比如图2所示的天馈避雷器适用于瑞科慧联室外型LoRaWAN网关RAK7249。

2、网关接地

为保证网关可靠接地，建议使用另一根10 AWG或更好的接地线，将网关外壳右下角的接地螺钉连接到室外建筑物的公共接地端上。

如果是瑞科慧联RAK72XX商业网关的话，则由于该LoRaWAN网关内置了浪涌保护系统（GDT+防浪涌电阻器），因此，不需要额外的以太网防雷器保护，只需要接地。

三、防雷室内篇

室内的防雷主要策略在于设置室内浪涌保护系统。

为了保护连接到LoRa网关的室内设备和电路，你需要在网线进入室内的入口处，安装一个以太网接口的SPD避雷器，所有室内设备应在此避雷器的保护之下。

应当确保将避雷器的接地线端连接到适当的建筑物接地点，这样，您的PoE注入器和网络交换机/路由器就可以免受到浪涌侵害了。

需要注意的事项包括：

（1）要确保将所有天线（GPS天线的避雷器等级不同，如下所示）、网关外壳和以太网SPD可靠地连接至接地点。

（2）确保您为LoRa天线及网关设备提供一个接地良好的并带有避雷针的杆。

（3）避雷针应该足够高，并且应该使所有的设备都在避雷针45度夹角的保护下。

有关浪涌保护系统的室外和室内部分，可以参见图3的安装示例。图3是瑞科慧联室外商业网关RAK7249的现场部署（包括接地杆）的示意图。

 图3   室外商业网关RAK7249的现场部署（包括接地杆）的示意图

四、防雷设备安装示意图

1、天馈避雷器的安装

如图4所示，天馈浪涌保护器串联在天线馈线和收发设备之间，用于防止和减小由于感应雷击、浪涌过电压以及浪涌过电流对收发设备的损坏。其适用于工作频率在DC-2700MHz、传输功率小于200W的50欧姆射频系统。

图4  天馈避雷器的安装示意图

2、GPS天线避雷器

GPS天线避雷器是一种浪涌保护装置，连接在GPS天线和GPS接收器之间，用于防止和减小由于感应雷击、浪涌过电压以及浪涌过电流对收发设备的损坏。

图5  适用于室外型LoRaWAN网关的GPS天线避雷器示例

如图5所示，是瑞科慧联的GPS天线避雷器。它采用高通滤波器，可有效抑制低频干扰。DC供电回路采用瞬态电压抑制装置（TVS）和气体放电管（GDT）保护。图6是其安装示意图。

图6  GPS天线避雷器安装示意图

结语

本文介绍了室外型LoRaWAN网关在实际使用过程中，需要注意采取的防雷措施，包括室内措施和室外措施，希望对初次使用室外型LoRaWAN网关的人有所帮助。lw