LoRa技術(shù)實(shí)現(xiàn)水表抄表遠(yuǎn)距離無線傳輸方案的應(yīng)用

LoRa是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前，LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、470、868、915MHz等。

以上三張圖片均是來自成都億佰特電子科技有限公司的LoRa模塊。LoRa模塊是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。LoRa技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、低功耗、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性基于LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)能夠提供安全的數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)的雙向通信，并且用最少的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋城市區(qū)域，LoRa技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)、智慧建筑、智慧物流等多種應(yīng)用場景中都將得到廣泛應(yīng)用。

本文設(shè)計了基于LoRa通信的無線水表抄表系統(tǒng),其具有較高的精確性,廣泛的適應(yīng)性和實(shí)用性。本文設(shè)計的無線水表抄表系統(tǒng)根據(jù)各個設(shè)備實(shí)現(xiàn)的不同功能,主要可分為水表、中繼器和集中器三部分,水表的主要功能是正轉(zhuǎn)流量統(tǒng)計、倒轉(zhuǎn)流量統(tǒng)計、磁干擾檢測、應(yīng)急關(guān)閥和無線傳輸數(shù)據(jù);中繼器的主要功能是對較遠(yuǎn)的水表進(jìn)行信號的中繼收發(fā);集中器的主要功能是接收工作站指令,對水表進(jìn)行管理、數(shù)據(jù)的采集和上傳。

設(shè)計中采用成都億佰特的LoRa 模塊，其嵌入高速低功耗單片機(jī)和高性能LoRa擴(kuò)頻芯片SX1278 SX1276，SX1278 SX1276芯片的LoRa通信技術(shù)能夠解決在現(xiàn)代的大樓中,普通無線通信技術(shù)的信號無法穿透樓層抄到位于高樓中水表的問題,并且SX1278 SX1276具有低功耗模式和休眠喚醒技術(shù),結(jié)合硬件與軟件的設(shè)計,使得由電池供電的水表和中繼器能夠保持超低功耗,解決了無線抄表中待機(jī)時間短的問題。設(shè)計中的通信協(xié)議是在有線抄表協(xié)議的基礎(chǔ)上結(jié)合無線抄表的功能需求加以改進(jìn)而來。

水表、中繼器和集中器之間采用LoRa通信,主要用于集中器抄讀水表中數(shù)據(jù)。集中器在接收工作站指令和上傳數(shù)據(jù)時,采用的是GPRS通信。工作站需要抄表時,通過GPRS發(fā)送抄表指令,集中器收到指令后通過LoRa通信發(fā)送抄表指令到水表,水表收到指令后返回數(shù)據(jù)到集中器,集中器再將收到的數(shù)據(jù)返回到工作站,從而實(shí)現(xiàn)無線抄表的流程。
 
 

與傳統(tǒng)水表相比,采用LoRa技術(shù)的智能水表能準(zhǔn)確、快速采集記錄居民的實(shí)時用水?dāng)?shù)據(jù)，提高了工作效率，保證服務(wù)質(zhì)量。在用水高峰期間，用戶用水信息系統(tǒng)可對區(qū)域用水狀況進(jìn)行全面監(jiān)控、均衡調(diào)度，進(jìn)而有效地的保障企業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水。