LoRa无线水表方案 0719.doc

LoRa无线水表抄表系统整个系统包括：无线水表（节点）、远传网关（集中器）、后端服务器（网络服务器），应用终端（PC端/移动端）。1 LoRa无线水表（通信模块）无线水表内置无线通信模块，采集水量，电池电压/温度收集，通过LoRa调制方式，定时上报给网关，并通过网关来接收服务器的配置指令。1.1 基本功能l 水量采集；l 定时上报（上行通信）；l 内置电池电压和温度收集（低电压/电量报警，温度报警）；l 磁干扰报警（防止采集模块损坏或读取不准）；l NFC通信（便于移动端信息读取，配置）。l 阀门控制（下行通信）。1.2 相关参数工作电压，工作频率（频率误差），发射功率，调制方式，接收灵敏度，传输速率，可靠通信距离，数据接口（SPI接口），天线阻抗，工作温度/湿度，尺寸，重量，内置电池容量，预期工作时间，通信接口（常用TTL/RS232/RS485）。范例1： 一次性电池：3000mAh，可不间断工作12年； Sleep 模式：0.6 uA； Receive模式：16mA； TX模式：100mA； 水表的无线抄读参数：15分钟主动上报一次，5秒内唤醒进行侦听，接收； 基本功能：水量，水质读取设置，定时上报。2 LoRa网关（集中器）LoRa网关相当于一个中继，连接前端终端设备（节点）和后端服务器。网关与服务器通过标准IP连接，而终端设备采用单跳与一个或多个网关通信，均是双向通信。终端与网关之间的通信是在不同频率和数据传输速率基础上完成的，数据速率选择需要在传输距离和消息时延之间权衡。由于采用了扩频技术，不同数据传输速率通信不会互相干扰，且会创建一组“虚拟化”的频段来增加网关容量。LoRaWAN网络数据传输速率范围为0.3 kbps至50 kbps，为了最大化终端设备电池寿命和整个网络容量，LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应（ADR）方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出。2.1 基本功能l 接收并储存节点（水表）抄收回来的数据，并通过通信模组（GPRS/3G/4G/ Ethernet）发送到后端服务器，同时接收来自服务器的命令，并把命令传输给节点（水表）。l 可设置定时抄表计划，自动发送抄表请求。l 支持单块抄表和批量抄表；2.2 相关参数工作频段，信道带宽，调制方式，链路预算，接收灵敏度，传输距离，通道数，通信标准，组网方式，通信接口（GPRS/3G/4G/ Ethernet），工作电压，工作电流，功耗，供电方式（外接电源/内置电池），工作温度，工作湿度，防护（雷击），尺寸，重量。3 后端服务器系统（网络服务器/应用服务器）3.1 基本功能用户管理系统：区域/用户添加，修改，删除等。运营管理系统：定时抄表，区域/用户查询，水量统计，报表导出等；业务系统：费率设定，低水量提醒，收缴费录入及明细统计，阀门状态及手动控制等；维护系统：水表运行状态收集，故障检测。范例1：系统业务流程：A. 通过各种支付方式将钱打入预付费平台的账户预付费平台根据当前的费率以及资费策略，将该笔款部分或者全部换算成水量（方数）；B. 通信服务器在恰当的时候（要做到实时）将购水量传给该用户所属的集中器；C. 集中器立即将购水量下传给该用户家里的表；D. 表对收到方数进行确认，并根据情况决定是否执行开阀动作，并上报阀门状态；E. 集中器上传该确认信息；F. 通信服务器传递该确认信息；G. 预付费平台对该用户的账户进行相应的扣减操作；范例1：节点处于休眠周期唤醒侦听状态，一旦侦听到信号后接收唤醒包，同步延时接收命令数据，并在规定时隙内竞争上报应答数据。主机唤醒节点发送唤醒帧1.5s，唤醒时间为2.1ms，唤醒周期为1.5s；应用服务器实现计费管理，