لا يمكن تقييم عبارة «عمر البطارية عشر سنوات» انطلاقاً من سعتها الاسمية وحدها. يتوقف الاستهلاك على فترات القياس والإرسال ومدة عمل الراديو وتيار السكون ونوافذ الاستقبال وإعادة المحاولة ودرجة الحرارة وشيخوخة الخلية. وعلى خلاف أدلة تخطيط البوابة وأمن LoRaWAN المنشورة سابقاً، يعرض هذا المقال ميزانية عددية للشحنة الكهربائية لجهاز طرفي يعمل بالبطارية. الأرقام التعليمية أدناه لا تمثل مواصفات منتجات ATLAS.
فرّق بين استهلاك البوابة واستهلاك العداد الطرفي
بوابة ATLAS LR-1 لها تغذية كهربائية مستقلة، ولا تحسب بطاريتها هنا. المقصود هو عداد أو حساس ميداني يعمل بخلية داخلية. يفتح جهاز LoRaWAN من الفئة Class A فرصتي استقبال بعد رسالة الإرسال، ولذلك لا تكفي مدة تشغيل المرسل وحدها لحساب الطاقة. يجب إضافة عمل الحساس والمعالج وكتابة الذاكرة وإجراءات الانضمام إلى الشبكة والمحاولات الفاشلة.
يمكن كتابة ميزانية الشحنة اليومية تقريبياً بالشكل Qday = Isleep·tsleep + Σ(Iactive·tactive)، مع التيار بوحدة mA والزمن بالساعات والشحنة بوحدة mAh. عندما يُعاد الانضمام إلى الشبكة أو يُستخدم عامل انتشار مرتفع قد يختلف الاستهلاك كثيراً عن يوم التشغيل العادي.
افتراضات المثال الحسابي وليست قياسات ATLAS
لنفترض جهازاً افتراضياً ببطارية سعتها الاسمية 2,400 mAh. سنستخدم لأغراض التخطيط 70% فقط بسبب الاحتياطي المخصص للتقادم والبرودة وحدود التشغيل؛ أي 1,680 mAh. نفترض تيار سكون 8 µA، وتشغيل دارة القياس لمدة ثانيتين بتيار 4 mA لكل تقرير، ومرحلة اتصال تشمل الإرسال والاستقبال بتيار مكافئ 45 mA لمدة ثانيتين. هذه القيم مفترضة بالكامل ولا تنتمي إلى طراز حقيقي.
الشحنة أثناء السكون: 0.008 × 24 = 0.192 mAh/day. شحنة القياس لكل تقرير: 4 × 2/3600 = 0.00222 mAh. شحنة دورة الراديو: 45 × 2/3600 = 0.0250 mAh. إذا أُرسل N تقريراً يومياً فإن Qday ≈ 0.192 + N×(0.00222+0.0250). عند 24 تقريراً تبلغ النتيجة 0.845 mAh/day. والقسمة البسيطة 1680/(0.845×365) تعطي نحو 5.44 سنوات.
| الرسائل اليومية | الشحنة اليومية في المثال | ناتج القسمة الحسابية |
|---|---|---|
| 12 | 0.519 mAh | 8.87 سنة |
| 24 | 0.845 mAh | 5.44 سنة |
| 48 | 1.499 mAh | 3.07 سنة |
هذه السنوات حدود حسابية مثالية وليست توقعاً مضموناً في الموقع. يجب التحقق منفصلاً من العمر التقويمي للبطارية والتفريغ الذاتي ومقاومتها الداخلية وهبوط الجهد أثناء نبضات التيار ومدة التخزين وتأثير درجة الحرارة وجهد التشغيل الأدنى للجهاز.
تأثير عامل الانتشار SF وحجم الحمولة وإعادة الإرسال
إذا ثبت حجم الرسالة وعرض الحزمة فإن SF12 يحتاج زمناً أطول في الهواء مقارنةً بـ SF7. نشرت The Things Network قياسات تُظهر أن رفع عامل الانتشار قد يزيد طاقة دورة الاتصال كثيراً في إعداد تجريبي محدد، لكن النسبة ليست قاعدة عامة. يجب الموازنة بين هامش التغطية وسرعة البيانات واستراتيجية ADR وموقع البوابة وحجم الرسالة المشفرة ثنائياً.
تأكيد كل رسالة بإشعار ACK لا يجعل قاعدة بيانات العدادات موثوقة تلقائياً؛ إذ تستهلك الرسائل الراجعة وإعادة المحاولة طاقة وسعة شبكية. يُختار أسلوب التأكيد حسب أهمية البيانات وإمكان تخزينها محلياً وفحص قراءات العداد في التطبيق. وتبقى حدود تردد الراديو ونسبة التشغيل duty cycle في بلد التركيب واجبة التطبيق حتى لو استُخدمت شبكة خاصة.
كيف نقيس استهلاك جهاز حقيقي؟
سجّل منحنى التيار في أوضاع السكون والقياس والمعالجة والإرسال ونافذتي RX1/RX2 والانضمام وإعادة المحاولة، مع ذكر إصدار العتاد والبرمجيات. كرر القياسات لأحجام رسائل وعوامل انتشار وفواصل زمنية مختلفة. استخدم منحنيات مصنع البطارية للقدرة المتاحة عند درجات الحرارة ولتيارات الذروة، ولا تهمل فترة التخزين قبل التركيب. احسب سيناريو خاصاً للأجهزة ذات التغطية الضعيفة بدلاً من الاعتماد على المتوسط العام للشبكة.
كيف نطبق المنهج في طلب عرض من ATLAS؟
تذكر صفحة عدادات المياه فوق الصوتية ATLAS USM وجود اتصال LoRa/LoRaWAN كخيار، وليس ميزة قياسية لكل تركيب أو طراز. كما أن بوابة LR-1 لا تحدد كيمياء بطارية العداد أو عمرها المضمون. يتضمن طلب العرض رمز الجهاز الطرفي وإصدار firmware ودورية القياس والإرسال وحجم البيانات وعامل الانتشار والمنطقة المناخية وفترة الصيانة المطلوبة.
الخطوة التالية مع ATLAS
زوّد الفريق بعدد الأجهزة والقراءات اليومية المطلوبة وظروف التغطية والعمر الخدمي المستهدف. اطلب ميزانية طاقة لكل طراز مبنية على قياسات قابلة للتحقق لمنظومة ATLAS USM وLoRaWAN. كل القيم الرقمية للتيار والسعة والعمر في المثال افتراضية.
المصادر الفنية وتاريخ التحقق
تاريخ مراجعة المصادر: 25 أكتوبر 2026. يجب الرجوع إلى الوثائق المعتمدة للطراز عند التطبيق.