摘要：介紹了一種利用LoRa協(xié)議實(shí)現(xiàn)技工院校學(xué)生宿舍智能抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。LoRa具有低功耗、遠(yuǎn)距離、低延時(shí)的特點(diǎn)。抄表系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，具有無(wú)擾安裝、靈活配置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、擴(kuò)展應(yīng)用等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞: 物聯(lián)網(wǎng)；LoRa；智能抄表

0引言

學(xué)生宿舍的水電表計(jì)量一直是學(xué)校管理的難點(diǎn)之一。由于學(xué)生住宿集中，水電表數(shù)量多，抄表工作量大，給學(xué)校后勤工作帶來(lái)了較大的壓力。近年來(lái)興起了多種智能抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能計(jì)費(fèi)、在線查詢等功能。有效地解決了人工抄表帶來(lái)的繁瑣等問題。

抄表系統(tǒng)提供了全新的解決方案，經(jīng)過試用解決了以前技術(shù)存在的問題，具有推廣價(jià)值。

1 Lora概述

LoRa是一種采用擴(kuò)頻技術(shù)的無(wú)線傳輸通訊方案，該方案解決了超遠(yuǎn)距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題，該方案工作在全球公共通訊頻段。平衡了超遠(yuǎn)距離和超低功耗，能夠提供具有遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電池壽命、低延時(shí)、大容量等優(yōu)點(diǎn)的無(wú)線通訊解決方案。選擇LoRa方案是因?yàn)橹悄艹響?yīng)用中，數(shù)據(jù)吞吐量不大，而對(duì)于終端的持續(xù)在線運(yùn)行時(shí)間要求較高。LoRa能夠維持終端電池的使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，且通訊距離可達(dá)5000m，穿墻能力。特別適用于智能抄表這類長(zhǎng)距離小流量數(shù)據(jù)通信使用。LoRa通訊方案由使用LoRa芯片的數(shù)據(jù)采集終端——智能表和LoRa集中器組成。采用簡(jiǎn)單的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，LoRa集中器作為中繼，鏈接使用中的終端端設(shè)備和后端服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通過標(biāo)準(zhǔn)的IP6協(xié)議絡(luò)進(jìn)行連接，由于網(wǎng)關(guān)充當(dāng)透明中繼，終端設(shè)備可以和多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信，所有的節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行雙向通信。

2 系統(tǒng)組成

LoRa 技術(shù)采用星形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，具有低延遲的簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。基于LoRa的擴(kuò)頻芯片，可以實(shí)現(xiàn)水表、電表與集中器直接組網(wǎng)連接，構(gòu)成星形。由于LoRa技術(shù)傳輸距離遠(yuǎn)，應(yīng)用于智能水表、電表遠(yuǎn)程通信時(shí)無(wú)需中繼器，使用簡(jiǎn)單的星形組網(wǎng)就可以建立LoRa微功率網(wǎng)絡(luò)，因此其通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為典型的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

3安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)

3.1 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺(tái)集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計(jì)量箱ADF300L系列，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和電費(fèi)管理等功能。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。

3.2 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費(fèi)電能表組成，通過通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報(bào)警等功能。
   本系統(tǒng)適用于一些大集團(tuán)和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費(fèi)和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財(cái)務(wù)操作分散，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，快速便捷，免去人工抄表 。

   水表預(yù)付費(fèi):可是查看某區(qū)域水表的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并可以進(jìn)行單表或批量設(shè)置水價(jià)控閥等操作。

   遠(yuǎn)程售電:財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)，方便快捷。

   能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或管控表每天的用能狀況；

   在線支付:商戶可以通過小程序或者微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)在線自助充值水電費(fèi)，也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用電情況。

   短信提醒:金額不足或金額欠費(fèi)提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶。 

   遠(yuǎn)程控制:可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理。

4.產(chǎn)品選型

7結(jié)束語(yǔ)

隨著技工院校學(xué)生、后勤管理的信息化水平提高，得益于LoRa通信的低功耗長(zhǎng)距離通信優(yōu)勢(shì)的智能無(wú)線抄表將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，將逐漸替代人工抄表和有線自動(dòng)抄表。LoRa無(wú)線技術(shù)不僅能夠適用于水電表，也可以推廣到有限范圍內(nèi)，低功耗，遠(yuǎn)距離、低速率的數(shù)據(jù)傳輸、使能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。特別是LoRa組成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以孤網(wǎng)運(yùn)行，不依賴運(yùn)營(yíng)商，可以有效降低系統(tǒng)的使用費(fèi)用。相信，LoRa技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。