CN111080996A - 基于LoRa的远程抄表系统 - Google Patents

基于LoRa的远程抄表系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111080996A
CN111080996A CN201911230849.7A CN201911230849A CN111080996A CN 111080996 A CN111080996 A CN 111080996A CN 201911230849 A CN201911230849 A CN 201911230849A CN 111080996 A CN111080996 A CN 111080996A
Authority
CN
China
Prior art keywords
meter
meter reading
lora
gateway
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911230849.7A
Other languages
English (en)
Inventor
姚维风
韦鑫鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Xinke Juhe Network Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Xinke Juhe Network Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Xinke Juhe Network Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Xinke Juhe Network Technology Co ltd
Priority to CN201911230849.7A priority Critical patent/CN111080996A/zh
Publication of CN111080996A publication Critical patent/CN111080996A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/03—Protecting confidentiality, e.g. by encryption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明提供一种基于LoRa的远程抄表系统，所述远程抄表系统包括表计、抄表终端、LoRa抄表网关、路由器以及服务器，所述抄表终端与所述表计通信连接并用于读取所述表计的表计数据，所述LoRa抄表网关与所述抄表终端通过LoRa传输方式通信连接，所述路由器与所述LoRa抄表网关通信连接，所述路由器用于提供所述LoRa抄表网关的电源并将从所述抄表终端汇集到所述LoRa抄表网关的表计数据对外传输，所述服务器与所述路由器通信连接，所述服务器接收所述路由器发送过来的表计数据。通过设置有LoRa通信技术的LoRa抄表网关和抄表终端来采集表计数据，实现一个LoRa抄表网关对多个抄表终端包括多种表计的数据采集，不仅减少了采集数据的成本，还有效延长了通信距离及加强了信号。

Description

基于LoRa的远程抄表系统
【技术领域】
本发明涉及远程抄表领域，尤其涉及一种基于LoRa的远程抄表系统。
【背景技术】
随着物联网技术的发展，电力、水力和燃气的人工抄表方式也逐渐被淘汰，大量的记录电量、水量和燃气量太过于分散，导致记录不够准确，耗费时间长，效率低下，为了解决以上问题，替代人工的远程抄表也越来越普遍应用于能耗采集监控设备中，现有采集设备多是采用有线Modbus485通信方式连接到采集器，往往需要长距离铺设电缆，管廊电井需要打孔开槽，施工成本巨大。
而现有的无线产品多采用2.4G或者Sub-GHz的ASK/FSK通信方案，虽然解决了建筑打孔开槽的问题，但是传统无线方式通信距离有限，不能做到广域覆盖和兼容低功耗的前端采集器。
因此，有必要提供一种改进的远程抄表系统以解决上述问题。
【发明内容】
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于LoRa的远程抄表系统。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案：所述远程抄表系统包括：
表计，所述表计为水表、电表、燃气表或热表中任意一种；
抄表终端，所述抄表终端与所述表计通信连接，所述抄表终端用于读取所述表计的表计数据并利用LoRa或LPWAN的传输方式对外传输上述数据；
LoRa抄表网关，所述LoRa抄表网关与所述抄表终端通过LoRa传输方式通信连接，所述LoRa抄表网关用于接收或发送所述抄表终端传输的表计数据；
路由器，所述路由器与所述LoRa抄表网关通信连接，其用于提供所述LoRa抄表网关的电源并将从所述抄表终端汇集到所述LoRa抄表网关的表计数据对外传输；
服务器，所述服务器与所述路由器通信连接，其用于接收所述路由器发送过来的表计数据。
优选的，所述抄表终端包括依次连接的传感器、传感器接口、嵌入式MCU和LoRa射频发射接收电路、以及与所述嵌入式MCU连接的国密算法安全芯片，所述传感器通过所述传感器接口将表计数据传输到所述嵌入MCU，所述国密算法安全芯片完成数据的加密后，所述LoRa射频发射接收电路将加密后的表计数据传输至所述LoRa抄表网关。
优选的，所述抄表终端还设有SMA接口和棒状天线，所述棒状天线通过所述SMA接口与所述LoRa射频发射接收电路连接。
优选的，所述LoRa抄表网关设有用于接收所述抄表终端的表计数据的第一通讯天线。
优选的，所述第一通讯天线采用定向平板天线或定向八木天线。
优选的，所述LoRa抄表网关包括外壳，所述外壳为铝材料制成。
相较于现有技术，本发明提供的远程抄表方法具有以下有益效果：通过设置有LoRa通信技术的LoRa抄表网关和抄表终端来采集表计数据，实现一个LoRa抄表网关对多个抄表终端包括多种表计的数据采集，不仅减少了采集数据的成本，还有效延长了通信距离以及加强了信号的穿墙能力，数据加密后传输更加安全可靠，受环境影响断线后数据也不会丢失。
【附图说明】
图1为本发明提供的远程抄表系统的架构示意图；
图2为本发明提供的远程抄表系统的结构框图；
图3为本发明提供的采集节点的功能框图；
图4为本发明提供的远程抄表系统的工作流程图。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合参阅图1和图2，图1为本发明提供的远程抄表系统的架构示意图，图2为本发明提供的远程抄表系统的结构框图抄表终端。本发明提供的一种基于LoRa的远程抄表系统，所述远程抄表系统包括：
表计1，所述表计1为水表、电表、燃气表和热表中任意一种，具体的，所述表计1还采用了RS485电气层通讯协议设计。
抄表终端2，通过RS485协议或ModBus协议或DL/T645协议与所述表计1通信连接并读取所述表计1的表计数据，并利用LoRa传输方式对外传输上述数据，在其他实施例中，还可用LPWAN的传输方式对外传输上述数据，的需要说明的是，LoRa传输方式为远距离无线电(long Range Radio)，LPWAN传输方式为低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Network)，上述两种传输方式相对于其他传输方式，在同样的功耗条件下传播的距离更远，通信距离可扩大3-5倍，做到低功耗和远距离的统一。
LoRa抄表网关3，所述LoRa抄表网关3与所述抄表终端2通过LoRa传输方式通信连接并接收所述抄表终端2传输的表计数据，具体的，所述LoRa抄表网关3还定时地向各个所述抄表终端2发送轮询请求帧并等待所述抄表终端2的回复，在本实施例中，所述抄表终端2与所述LoRa抄表网关3之间的LoRa传输方式所采用的的带宽为125kHz，信息速率为293bps，采用这种方式，所能传输的信息更多，传输效率高。
路由器4，所述路由器4与所述LoRa抄表网关3通信连接，其用于将从所述抄表终端2汇集到所述LoRa抄表网关3的表计数据对外传输，该路由器还设有POE模块，持续地提供所述LoRa抄表网关3的电源，方便所述LoRa抄表网关3的部署。
服务器5，所述服务器5与所述路由器4通信连接，其用于接收所述路由器4发送过来的表计数据，在其他实施例中，所述服务器5通过移动通讯网络与所述LoRa抄表网关3连接并接收所述LoRa抄表网关3发送过来的表计数据。
所述LoRa抄表网关3设有通讯接口和SIM卡插口，所述LoRa抄表网关3通过所述通讯接口与所述路由器4连接，在网络不佳或有线网络设置不到的区域，所述LoRa抄表网关3通过SIM卡所配对的移动通讯网络将从所述抄表终端2汇集到所述LoRa抄表网关3的表计数据对外传输。
所述LoRa抄表网关3还设有第一通讯天线和第二通讯天线，所述第一通讯天线用于接收所述抄表终端的表计数据，所述第二通讯天线用于向所述抄表终端发送请求帧，设置双通讯天线，接收各个抄表终端2的表计数据和发送请求帧到抄表终端2可同时进行，工作效率更高，更优的，还可以选用定向平板天线和定向八木天线，以提高接收所述抄表终端2的表计数据的范围，在所述LoRa抄表网关3的外壳采用了全铝防水屏蔽外壳，具有超强的环境适应性，还设置了天线安装接口，可灵活更换天线。
所述服务器5设有多个网络出口，所述网络出口支持有线以太网和移动通信运营商网络，能够更加灵活地实现所述服务器5与所述LoRa抄表网关3的数据交换。
在本实施例中，用户通过在所述服务器5建立控制所述LoRa抄表网关3的控制后台，并设置每个抄表终端2对应的地址与密码，在控制后台控制所述LoRa抄表网关3通过LoRa传输方式发送入网请求到指定的抄表终端2，所述抄表终端2接收到入网请求后会验证密码，若密码正确则同意入网，若密码错误则不回复数据帧，根据所述抄表终端2回复的数据帧，判断所述LoRa抄表网关3与所述抄表终端2的通信质量，所述LoRa抄表网关3再分配合适的通信参数给抄表终端2且使用和所述抄表终端2同一套通信参数，完成所述LoRa抄表网关3与所述抄表终端2的配对。
请参阅图3，图3为本发明提供的抄表终端的功能框图。所述抄表终端2包括依次连接的传感器21、传感器接口22、嵌入式MCU23、LoRa射频发射接收电路24、SMA接口25和棒状天线26、以及与所述嵌入式MCU23连接的国密算法安全芯片27，所述传感器21通过所述传感器接口22将表计数据传输到所述嵌入MCU23，所述国密算法安全芯片27完成数据的加密后，所述LoRa射频发射接收电路24将加密后的表计数据通过所述SMA接口25以及所述棒状天线26传输至所述LoRa抄表网关3。
需要说明的是，所述抄表终端2采用市电供给以及导轨式安装，方便部署，所述SMA接口25可扩展信号更好的外置天线。
所述LoRa抄表网关3通过MQTT通讯机制与所述服务器5通信连接，所述LoRa抄表网关3将接收到的表计数据根据TOPIC分成离线数据和即时数据，若所述LoRa抄表网关3与所述服务器5处于通信断开状态，则所述LoRa抄表网关3将轮询到的表计数据保存在内置的数据库中，该部分表计数据为离线数据，待通信连接后，所述LoRa抄表网关3将离线数据逐条发送至MQTT broker，若所述LoRa抄表网关3与所述服务器4处于通信良好状态，则所述LoRa抄表网关3将轮询到的表计数据直接发送至MQTT broker，该部分表计数据为即时数据，所述服务器4从MQTT broker中订阅离线数据和即时数据以获取表计数据，有效提高抄表的安全性和有序性，防止数据丢失。
请参阅图3，图3为本发明提供的远程抄表方法的流程图。根据以上方案，本发明的步骤如下：
S1、每个表计对应设置一个抄表终端，所述抄表终端通过RS485电气层通讯协议或ModBus协议或DL/T645协议与所述表计通信连接，所述抄表终端读取与其对应设置的表计的表计数据；
S2、提供LoRa抄表网关，用户通过在所述服务器建立控制所述LoRa抄表网关的控制后台，并设置每个抄表终端对应的地址与密码，在控制后台控制所述LoRa抄表网关通过LoRa传输方式发送入网请求到指定的抄表终端，所述抄表终端接收到入网请求后会验证密码，若密码正确则同意入网，若密码错误则不回复数据帧，根据所述抄表终端回复的数据帧，判断所述LoRa抄表网关与所述抄表终端的通信质量，所述LoRa抄表网关再分配合适的通信参数给抄表终端且使用和所述抄表终端同一套通信参数，完成所述LoRa抄表网关与所述抄表终端的配对，具体的还有，所述LoRa抄表网关会定时地向各个所述抄表终端发送轮询请求帧并等待所述抄表终端的回复；
S3、各个所述抄表终端接收到所述轮询请求帧后将读取的表计数据通过AES加密后传送给所述LoRa抄表网关；
S4、所述LoRa抄表网关将接收到的表计数据发送至服务器，完成抄表，若所述LoRa抄表网关连续轮询预设次数后，某一部分所述抄表终端未发送表计数据，则所述LoRa抄表网关认为该部分的所述抄表终端出现离线故障，待轮询完所有抄表终端后对已离线的所述抄表终端进行重新入网操作。
相较于现有技术，本发明提供的远程抄表方法具有以下有益效果：通过设置有LoRa通信技术的LoRa抄表网关和抄表终端来采集表计数据，实现一个LoRa抄表网关对多个抄表终端包括多种表计的数据采集，不仅减少了采集数据的成本，还有效延长了通信距离以及加强了信号的穿墙能力，数据加密后传输更加安全可靠，受环境影响断线后数据也不会丢失。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (6)

1.一种基于LoRa的远程抄表系统，其特征在于，包括：
表计，所述表计为水表、电表、燃气表或热表中任意一种；
抄表终端，所述抄表终端与所述表计通信连接，所述抄表终端用于读取所述表计的表计数据并利用LoRa或LPWAN的传输方式对外传输上述数据；
LoRa抄表网关，所述LoRa抄表网关与所述抄表终端通过LoRa传输方式通信连接，所述LoRa抄表网关用于接收或发送所述抄表终端传输的表计数据；
路由器，所述路由器与所述LoRa抄表网关通信连接，其用于提供所述LoRa抄表网关的电源并将从所述抄表终端汇集到所述LoRa抄表网关的表计数据对外传输；
服务器，所述服务器与所述路由器通信连接，其用于接收所述路由器发送过来的表计数据。
2.根据权利要求1所述的远程抄表系统，其特征在于，所述抄表终端包括依次连接的传感器、传感器接口、嵌入式MCU和LoRa射频发射接收电路、以及与所述嵌入式MCU连接的国密算法安全芯片，所述传感器通过所述传感器接口将表计数据传输到所述嵌入MCU，所述国密算法安全芯片完成数据的加密后，所述LoRa射频发射接收电路将加密后的表计数据传输至所述LoRa抄表网关。
3.根据权利要求2所述的远程抄表方法，其特征在于，所述抄表终端还设有SMA接口和棒状天线，所述棒状天线通过所述SMA接口与所述LoRa射频发射接收电路连接。
4.根据权利要求1所述的远程抄表系统，其特征在于，所述LoRa抄表网关设有用于接收所述抄表终端的表计数据的第一通讯天线。
5.根据权利要求4所述的远程抄表系统，其特征在于，所述第一通讯天线采用定向平板天线或定向八木天线。
6.根据权利要求1所述的远程抄表系统，其特征在于，所述LoRa抄表网关包括外壳，所述外壳为铝材料制成。
CN201911230849.7A 2019-12-05 2019-12-05 基于LoRa的远程抄表系统 Pending CN111080996A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911230849.7A CN111080996A (zh) 2019-12-05 2019-12-05 基于LoRa的远程抄表系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911230849.7A CN111080996A (zh) 2019-12-05 2019-12-05 基于LoRa的远程抄表系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111080996A true CN111080996A (zh) 2020-04-28

Family

ID=70312892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911230849.7A Pending CN111080996A (zh) 2019-12-05 2019-12-05 基于LoRa的远程抄表系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111080996A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112489403A (zh) * 2020-10-22 2021-03-12 武汉所为科技有限公司 一种远程抄表方法和装置
CN114157926A (zh) * 2021-09-24 2022-03-08 清华大学 一种无线抄表方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107222931A (zh) * 2017-07-10 2017-09-29 深圳市信锐网科技术有限公司 一种LoRa通信方法及系统
CN206788282U (zh) * 2017-06-22 2017-12-22 蔚莱通达（厦门）电力技术有限公司 一种满足RS485通信和LoRaWAN无线通信技术的多功能电力仪表
CN108173344A (zh) * 2017-12-29 2018-06-15 浙江亿安电力电子科技有限公司 Lora无线通信技术在低压配变台区的应用方法
KR20180091516A (ko) * 2017-02-07 2018-08-16 젤릭스 주식회사 소프트웨어 플랫폼이 적용된 통합 스마트 계량 시스템
CN207780960U (zh) * 2018-01-29 2018-08-28 北京泰豪智能工程有限公司 一种无线数据采集系统
CN108600376A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 深圳市信锐网科技术有限公司 基于LoRa的数据传输方法、装置、LoRa网关、系统及存储介质
CN208891079U (zh) * 2018-08-02 2019-05-21 深圳万城节能股份有限公司 基于lora技术的设备监控系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180091516A (ko) * 2017-02-07 2018-08-16 젤릭스 주식회사 소프트웨어 플랫폼이 적용된 통합 스마트 계량 시스템
CN206788282U (zh) * 2017-06-22 2017-12-22 蔚莱通达（厦门）电力技术有限公司 一种满足RS485通信和LoRaWAN无线通信技术的多功能电力仪表
CN107222931A (zh) * 2017-07-10 2017-09-29 深圳市信锐网科技术有限公司 一种LoRa通信方法及系统
CN108173344A (zh) * 2017-12-29 2018-06-15 浙江亿安电力电子科技有限公司 Lora无线通信技术在低压配变台区的应用方法
CN207780960U (zh) * 2018-01-29 2018-08-28 北京泰豪智能工程有限公司 一种无线数据采集系统
CN108600376A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 深圳市信锐网科技术有限公司 基于LoRa的数据传输方法、装置、LoRa网关、系统及存储介质
CN208891079U (zh) * 2018-08-02 2019-05-21 深圳万城节能股份有限公司 基于lora技术的设备监控系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112489403A (zh) * 2020-10-22 2021-03-12 武汉所为科技有限公司 一种远程抄表方法和装置
CN114157926A (zh) * 2021-09-24 2022-03-08 清华大学 一种无线抄表方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111063180A (zh) 基于LoRa的远程抄表方法
CN209641059U (zh) 一种基于NB-IoT的智能电表数据采集远传装置
CN109615841A (zh) 应用于ftu的北斗多用户卡数据传输装置及传输方法
CN105245014A (zh) 一种输电线路无线远动通道
CN111080996A (zh) 基于LoRa的远程抄表系统
CN110610604A (zh) 一种基于LoRaWAN的智能电网网关
CN111968358A (zh) 一种基于窄带物联网的抄表系统及抄表方法
CN110726895A (zh) 配电网电能质量监测终端与系统
CN107240242A (zh) 一种基于微功率无线网络的无线抄表系统及方法
CN207491146U (zh) 一种配电终端通讯系统
CN202771589U (zh) 一种用电采集网络中的远程通信装置
CN111132386A (zh) 基于窄带物联网的边缘计算网关
CN115473796B (zh) 一种基于北斗+4g及加密方式的电力配电网的实时监控系统
CN109920232A (zh) 基于NB-loT的电力多业务接入终端及管理系统
CN105704121A (zh) 一种基于专有4g网络的电力数据安全传输系统及方法
CN103167632B (zh) 一种油田数据传输系统及其方法
CN202488733U (zh) 一种油田数据传输系统
CN204856479U (zh) 一种电源分配器管理系统
CN210274133U (zh) 一种配电自动化双重加密装置
CN112309104A (zh) 抄表系统、智能采集器及其控制方法
CN207625812U (zh) 物联通信管理机
CN202143102U (zh) 矿山沉陷区变电站及线路检测数据的网络应用系统
CN205921755U (zh) 户外无线网络接入设备
CN206331386U (zh) 基于ZigBee通信的无线鼠标控制系统
CN105513308A (zh) 无线抄表系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200428

RJ01 Rejection of invention patent application after publication