應用LoRa技術實現水錶抄表遠距離無線傳輸方案

LoRa是LPWAN通信技術之一，是美國Semtech採用和推廣的基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。該方案改變了以往傳輸距離和功耗的折衷方案，為用戶提供了一個簡單的系統，可以實現遠距離、長續航、大容量，從而擴展傳感器網絡。目前，LoRa主要運行在全球免費頻段，包括433、470、868、915MHz等。

以上三張圖都是成都億佰特電子科技有限公司的LoRa模組，LoRa模組是一種基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。該方案改變了以往傳輸距離和功耗的折衷方案，為用戶提供了一個簡單的系統，可以實現遠距離、長續航、大容量，從而擴展傳感器網絡。 LoRa技術具有遠距離、低功耗、多節點、低成本等特點。基於LoRaWAN的網絡可以提供安全的數據傳輸和遠距離雙向通信，並以最少的網絡基礎設施覆蓋城市地區。 LoRa技術應用於智慧農業，將廣泛應用於智能樓宇、智能物流等多種應用場景。

本文設計了一種基於LoRa通信的無線水錶抄表系統，具有精度高、適應性廣、實用性強的特點。本文設計的無線水錶抄表系統根據各設備實現的功能不同，可分為水錶、中繼器和集中器三部分。水錶的主要功能有正向流量統計、反向流量統計、磁干擾檢測、緊急關閉閥門和無線數據傳輸；中繼器的主要功能是向遠方水錶發送和接收信號；集中器的主要功能是接收工作站指令，管理水錶，收集和上傳數據。

設計採用成都億佰特的LoRa模塊，內嵌高速低功耗單片機和高性能LoRa擴頻芯片SX1278 SX1276。 SX1278 SX1276芯片的LoRa通信技術可以解決現代建築中普通無線通信技術信號無法解決的問題。高樓穿樓抄表問題，SX1278和SX1276具備低功耗模式和睡眠喚醒技術，結合軟硬件設計，讓電池供電的水錶並且中繼器可以保持超低功耗，解決了無線抄表待機時間短的問題。設計中的通信協議在有線抄表協議的基礎上結合無線抄表的功能需求進行了改進。

LoRa通信用於水錶、中繼器和集中器之間，主要用於集中器讀取水錶中的數據。集中器接收工作站命令並上傳數據時，採用GPRS通訊方式。當工作站需要抄表時，通過GPRS發送抄表指令，集中器接收到指令後通過LoRa通信向水錶發送抄表指令，水錶返回以太網到rs485適配器數據給集中器集中器接收到指令後，將接收到的數據返回給水錶。工作站，從而實現無線抄表過程。

與傳統水錶相比，採用LoRa技術的智能水錶能夠準確、快速地採集和記錄居民的實時用水數據，提高工作效率，保證服務質量。在用水高峰期，用戶用水信息系統可以全面監測和平衡該區域的用水量，從而有效保障企業的生產生活用水。