LoRaWAN/LoRa水表方案设计

LoRaWAN/LoRa水表方案设计

一.功能

抄水表的方案有很多种技术可以实现，目前主要有有线抄表和无线抄表两大类别。在各种抄表技术中，无线抄表技术是比较容易被接受的，因为不需要现场布线，安装方便维护更新简单。但一些无线技术方案也存在着一些应用上的问题和不足，如FSK距离短、穿透力差、无线信号不稳定，而GPRS/CAT1(4g)虽然网络好但又太耗电。LoRa技术的出现为抄表应用解决了传输距离、网络信号和耗电等应用上的问题。

在国外无论是发达的欧美，还是不发达的亚非拉，他们的移动网络建设不太完善，组建一个LoRa/LoRaWAN的私有网络进行无线抄表，成本低，速度快。

二方案设计

2.1LoRa/LoRaWAN技术介绍

      LoRa的全称是Long Range (远距离)，是一种低功耗、远距离的局域网无线标准，是Semtech公司研发的一种无线调制方式。它最大特点就是在功耗相同的情况下，比其他无线方式（GFSK、FSK等）传播的距离更远，克服了低功耗和远距离共存的难题。它在同样的参数条件下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍之多。

      LoRaWAN是一个开放标准，它定义了基于LoRa芯片的LPWAN技术的通信协议以及 LoRaWAN在数据链路层定义媒体访问控制（MAC）。该协议由LoRa联盟维护。

    LoRaWAN在上文中已经很清楚的介绍它是一种协议，所谓协议就是指定了一套规则和流程。任何符合LoRaWAN标准的LoRaWAN的节点都需要遵循LoRaWAN的要求来进行通信。而LoRa则是一种调制方式，LoRaWAN就是根据LoRa调制方式构建的一种应用。简单的来说，LoRaWAN模块使用的就是普通的LoRa模块，然后按照一定的规则去设定参数或收发信号。

2.2总功能

      在本系统中使用LoRa/LoRaWAN在本地建立一个无线局域网，水表内置LoRa/LoRaWAN模块，水表通过RS232接口把水表数据由RS232转送给LoRa/LoRaWAN模块，LoRa/LoRaWAN再将水表的数据转送到LoRa/LoRaWAN网关，LoRa/LoRaWAN网关使用以太网或者2G/3G/4G/5G移动网络把数据转输到云服器。其框图如下：

 

 

 

2.3产品介绍

2.3.1LoRa/LoRaWAN模块

  • 功能介绍

     SM-WLC801 是基于 ST 最新推出的全球首款支持 LoRa 协议的 SoC 芯片的开发，具备通信远、待机功耗低、抗干扰能力强、接口通用等特性。无线通信模组外形尺寸小、接口资源丰富、便于集成开发，支持用户二次开发。

  • 产品图片

  • 产品参数

项目

参数

备注

主频

 64MHZ

 

接口

2xUSART，1xLPUART，3xI2C，1xSPI，21xGPIO

 

工作频段

433MHZ~928MHZ

默认为470MHZ

发射功率

+20dBm

 

接收灵敏度

–148 dBm

 

工作电压

3.3V

 

工作温度

-40℃-85℃

 

2.3.2LoRa/LoRaWAN基站

  • 功能介绍

LoRaWAN户外网关是一款基于低功耗广域网LoRaWAN协议的室外网关，采用IP66防水外壳，使用PoE供电，可连接标准的LoRaWAN终端并进行双向通信。网关采集到的数据通过4G/5G或以太网方式上传到云端服务器。可广泛应用于远程抄表，智能停车、智慧城市、安防消防等多种领域。广泛应用于智慧城市，智慧社区，智慧校园，智慧油田，智慧烟业等等领域。

  • 产品图片

                

  • 产品参数

项目

参数

备注

产品功功能

LORA功能

支持标准的LoRaWAN协议

 

LoRa无信通信上行八个通道，下行一个信道

 

移动无线功能

支持WIFI热点功能

 

LTE支持三种模式选择，包国国内，欧洲，美国，国内支持全网通

 

支持以太网和3G/4G/5G上下行数据回传，支持自动切换。

 

系统功能

支持国外TTN服务器

 

支持中/英文界面切换及本地时间设置

 

支持远程管理员登陆，维护检修

 

支持MQTT，支持WEB界面管理

 

支持按键或者WEB操作恢复出厂设定

 

无线性能

LORA无线通道线

8通道

 

工作模式

全双工/半双工

 

LoRa通信速率

292bps~5.4Kbps

 

最大发射功率

27dbm

 

最大接收灵敏度度

-141dbm(SF=12)

 

工作频段

中国      470MHZ

澳大利亚  923MHZ

美国      915MHZ

欧洲      868MHZ

默认为470MHZ,不同频段需要定制

 

数据上传

10/100M以太网和3G/4G/5G

默认不支持5G

LTE制式

国内4G支持频段

LTE-TDD : B38/B39/B40/B41   LTE-FDD: B1/B3/B5/B7/B8   TD-SCDMA: B34/B39   UMTS: B1/8   EVDO: 800MHz   CDMA1x: 800MHz   GSM: 850/900/1800/1900

 

欧洲4G支持频段

FDD LTE:B1/B3/B5/B8/B20

TDD LTE:B38/B40/B41

WCDMA:B1/B5/B8

GSM：  B3/B8

 

美国4G支持频段

FDD LTE:B2/B4/B12

WCDMA LTE:B2/B4/B5

 

WIFI

支持802.11a/b/g/n协议，2.4G频段

 

以太网

支持10M/100M自适应网络通信

 

产品规格

工作温度

-30℃~65℃

 

防水等级

IP68

 

工作温度

5%RH~90%RH

 

认证

CE/FCC

 

供电

DC供电，电压为6V~12V