「我们的设备用 RS485 还是 4G?」这个问题本身就有问题。RS485 和 4G 不是二选一的关系,它们在不同的层上,一个项目里经常同时用到。
把这两层分清楚,选型就简单了。分不清楚,方案会从一开始就错,而且错得很隐蔽——看起来每种技术都用上了,实际连不通。
一、先分清两件事:现场总线和上云通道
一个物联网项目的通信链路是两段,不是一段:
第一段:设备到采集点。传感器、仪表、PLC 把数据交给采集器或网关。这一段用的通常是现场总线——RS485、RS232、M-Bus、CAN、干接点。特点是距离短、速率低、不用申请、不花钱。
第二段:采集点到云平台。采集器把数据发到服务器。这一段用的才是上云通道——4G、5G、NB-IoT、LoRa、以太网、WiFi。特点是要么有流量费、要么要建网、要么依赖现场基础设施。
所以正确的问法是两个:「设备到采集点用什么」和「采集点到云用什么」。两个问题分开答,答案组合起来才是完整方案。
常见的四种组合:
- RS485 + 网关 + 4G:工业场景最常见,仪表走 RS485 汇到网关,网关用 4G 上云
- LoRa 节点 + LoRa 网关 + 4G:表计分散、布线困难时用,节点自组网,网关统一上云
- RS485 + 网关 + 以太网:园区内有现成网络时最省钱,没有流量费
- 设备直连 4G:设备本身带 4G 模组,不需要采集器,适合点位分散、每点独立的场景
二、四种方式逐项对比
RS485:便宜、可靠、但只能在现场用
RS485 是差分信号,抗干扰能力强,是工业现场用了三十年的标准。关键参数:
- 距离:标准 1200 米(9600 bps 时)。速率越高距离越短,115200 bps 时实际 100 米左右
- 速率:常用 9600 到 115200 bps,够传传感器数值,传不了视频和图片
- 拓扑:手拉手总线,不能星型、不能分叉。标准最多 32 个节点,加中继可以到 128
- 成本:线材 2 到 5 元每米(双绞屏蔽线),不需要流量费,不需要供电(很多设备总线供电)
RS485 最大的坑不是技术,是施工。三个高频问题:拓扑做成了星型(通讯时好时坏)、没有终端电阻(长距离时丢包)、屏蔽层单端接地做错(雷击或干扰)。这三个问题在 Modbus 采集逐条拆解 里有完整的排查表。
LoRa:自己建网,一次性投入,之后不花钱
LoRa 用免费频段(国内 470–510 MHz),自己建网关自己用,不需要运营商。
- 距离:视距 3 到 15 公里,城市环境(有建筑遮挡)1 到 3 公里
- 速率:0.3 到 37.5 kbps,非常低,只适合传数值
- 容量:单个网关能带 500 到 2000 个节点,取决于上报频率。上报越频繁,能带的越少
- 成本:节点模块 50 到 150 元每台,网关 3000 到 10000 元每台。一次性投入,之后零流量费
LoRa 适合什么?表计类(水表、气表、电表)、点位分散且布线困难、数据量小、上报频率低(每小时一次或更低)的场景。不适合需要下行控制、需要实时响应、数据量大的场景。
一个容易忽略的限制:LoRa 网关的安装位置决定成败。装在楼里和装在楼顶,覆盖范围能差三倍。方案里没写清楚网关装在哪、怎么供电、怎么回传,这个方案就是没做完。
4G:最省事,但持续花钱
4G 的优势是「插卡就能用」,不需要建网、不需要现场网络。代价是每台设备都要一张卡,每年都要交流量费。
- 速率:Cat.1 下行 10 Mbps、上行 5 Mbps,传数据绰绰有余
- 覆盖:城市和乡镇基本全覆盖,偏远地区要看信号强度
- 成本:4G 模组 80 到 200 元每台(Cat.1),流量卡每年 60 到 200 元每台(按上报频率和流量包)
4G 的真实成本在流量费上,不在模组上。500 台设备、每分钟上报一次、每包 200 字节,一年的流量约 50 GB,按每 GB 10 元算是 500 元——但这是理论值,实际因为心跳包、重连、TCP 开销,真实流量通常是理论值的 3 到 5 倍。
更省的做法是 NB-IoT:模组更便宜(50 到 100 元),流量费更低(每年 20 到 60 元),代价是速率极低(几十 kbps)且不支持移动切换。纯上报、固定位置、低频次,NB-IoT 比 4G 划算得多。两者怎么选,见 LoRaWAN 和 NB-IoT 的四维度对比。
WiFi:只在有现成网络的地方成立
WiFi 看起来最便宜(模组 30 到 80 元),实际限制最多。
- 距离:室内 30 到 50 米,隔两堵墙就衰减明显
- 并发:一个 AP 实际能稳定带 30 到 50 台设备,不是标称的 100 多台
- 可靠性:家用 AP 长期带几十台设备会假死,需要商用 AP
- 成本:模组便宜,但商用 AP 每台 500 到 2000 元,覆盖一个园区要十几台
WiFi 适合什么?室内、设备密度不高、有稳定的企业级无线覆盖、设备不移动的场景。写字楼的会议室预约屏、商场的人流统计、办公室的环境监测,用 WiFi 合适。
不适合什么?室外(防水和覆盖都是问题)、工业现场(干扰大)、需要长期稳定运行的场景(WiFi 重连是常态,不是异常)。
三、按 500 台设备算一遍成本
假设场景:一个园区,500 台设备,分散在 12 栋楼,每台每分钟上报一次。四种方案的完整成本:
方案 A:RS485 + 网关 + 4G
- RS485 线材:按平均每台 30 米算,15000 米 × 3 元 = 4.5 万
- 串口服务器/采集器:按每 20 台一个,25 台 × 800 元 = 2 万
- 4G 网关:按每栋楼 1 台,12 台 × 5000 元 = 6 万
- 流量卡:12 张 × 120 元/年 = 1440 元/年
- 首年合计约 12.6 万,之后每年 0.14 万
方案 B:LoRa 节点 + LoRa 网关 + 4G
- LoRa 节点模块:500 × 100 元 = 5 万(含改造现有设备)
- LoRa 网关:按覆盖每 3 栋楼 1 台,4 台 × 8000 元 = 3.2 万
- 流量卡:4 张 × 120 元/年 = 480 元/年
- 首年合计约 8.2 万,之后每年 0.05 万
方案 B 便宜,前提是设备允许加装 LoRa 模块,且上报频率不超过每小时一次。如果要求每分钟上报,LoRa 的容量会撑不住,方案不成立。
方案 C:RS485 + 网关 + 以太网
- RS485 线材:4.5 万(同上)
- 串口服务器:2 万(同上)
- 工业交换机:按每栋楼 2 台,24 台 × 1500 元 = 3.6 万
- 光纤/网线布放:按 12 栋楼之间连通,约 3 万
- 流量费:0
- 首年合计约 13.1 万,之后每年 0
方案 C 首年最贵,但没有持续费用。三年看,方案 C 比方案 A 便宜 3 万左右。前提是园区允许布线、且楼间距离在网线或光纤可及范围内。
方案 D:设备直连 4G
- 4G 模组:500 × 150 元 = 7.5 万(假设设备可加装)
- 流量卡:500 张 × 120 元/年 = 6 万/年
- 首年合计约 13.5 万,之后每年 6 万
方案 D 三年总成本 25.5 万,是四种里最贵的。它唯一的优势是施工最简单——不用布线、不用装网关,插卡就能用。适合临时项目、租用场地、或者设备极度分散的场景。
四种方案的设备侧成本怎么和平台侧合起来看,用 报价计算器 一次算完。设备数和上报频率填进去,平台侧的存储和带宽也会一起给出来。
四、三个能直接用的判断点
判断点一:现场有没有可用的网络
这是第一个要问的问题,也是最能简化决策的问题。有稳定的以太网或企业级 WiFi,就不要用 4G——省下的流量费三年能买好几台交换机。没有网络,才在 4G 和 LoRa 之间选。
判断点二:上报频率是多少
频率决定技术选型,不是反过来。
- 秒级(1 到 10 秒):只能用以太网、WiFi 或 4G,LoRa 和 NB-IoT 都不行
- 分钟级(1 到 5 分钟):4G、WiFi、以太网都行,LoRa 勉强
- 小时级或更低:四种都行,优先 LoRa 或 NB-IoT(省流量费)
很多项目的上报频率是拍脑袋定的。定之前先问:这个数据的业务价值在 1 分钟内会衰减吗?不会就不用分钟级。这一条能省下的钱比选型本身更多。
判断点三:有没有下行控制需求
只上报不下发,LoRa 和 NB-IoT 都能用。需要远程控制设备(开关、调节、升级固件),LoRa 的下行窗口很窄、NB-IoT 的下行延迟大,都不好用。这种情况必须用 4G 或 WiFi 保持长连接。
五、三个常见错误
错误一:把 RS485 当成上云方式。RS485 只能在现场跑,最远 1200 米,中间必须有设备把它转成网络协议。见过方案里写「设备通过 RS485 接入云平台」,这句话在技术上不成立。
错误二:WiFi 按标称并发算。AP 标称支持 128 台设备,实际稳定带 30 到 50 台。按 128 算,一个 AP 带 100 台设备,结果就是天天掉线。规划时按标称值的 1/3 算比较安全。
错误三:LoRa 网关位置随便定。LoRa 的覆盖半径高度依赖安装高度和遮挡。方案里不写网关装在哪个位置、多高、怎么供电、怎么回传,这个方案就没法实施。实施时随便找个弱电间一装,覆盖不到一半的节点,返工成本很高。
六、怎么往下走
选型做完,下一步是算设备清单和预算。用 点位与设备清单生成器 按场景把网关、交换机、采集器的数量算出来,再用 报价计算器 折算成金额区间。
协议层面的细节——Modbus 寄存器怎么读、MQTT 怎么保活、GB/T 28181 怎么级联——在 对接指南 那一栏。协议对照矩阵 可以直接下载,把主流协议和对应的网关要求列成了表,评审方案时对着看。
如果这个项目还在早期阶段、预算还没定,先看 20 万以内怎么做物联网,那篇讲的是在有限预算下怎么砍范围而不是砍技术。