CN209879720U - 一种基于lora的无线智能水表抄表系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LORA的无线智能水表抄表系统，包括无线远传水表、数据采集端、系统主站和服务器端，无线远传水表和数据采集端均设置有LORA通信模块，无线远传水表和数据采集端通过LORA通信模块通讯，系统主站通过互联网与数据采集端和服务器端通讯连接；本实用新型能够有效消除估抄率、根治错抄率、避免漏抄率，提高抄表数据的准确性、可靠性和实时性，采用LORA通信模块来实现数据传输，其信号的穿透性强，可调解低于20dB的噪声，抗干扰能力强，在传输数据时，它能够给待传输数据增加冗余信息，进行前向纠错，有效提高数据的可靠性，在不通信时，进入休眠状态，当需要传输数据时再进行唤醒通信，有效降低功耗。

Description

一种基于LORA的无线智能水表抄表系统

技术领域

本实用新型涉及流体计量监测领域，特别是一种基于LORA的无线智能水表抄表系统。

背景技术

近年来，随着城市的快速发展以及人口的大规模迁徙，城市高层住宅规模越来越大，水表的数量也随着急剧增加，对于水表流量统计计量，大部分自来水公司仍是采用传统人工抄表的方式，这无疑增大了人工的工作强度，也使得人工抄表的弊端(少抄、漏抄、错抄、飞抄、估抄和人情抄等)表现得越来越突出，如何对庞大且分散的水表进行及时、准确、有效的抄收已成为水企管理部门迫切需要解决的问题。

目前，只有少部分规模较大的自来水公司采用自动抄表替代人工抄表，主要的形式有：

智能IC卡抄表，它是采用预付费的方式，将用户所缴费用存入IC卡芯片中，用户将含有金额的IC卡插入水表读卡器，水表中的CPU读取IC卡中的金额后开启阀门，当用户正常用水时水表统计水用量，并换算成为金额，从所缴费用中扣除，若欠费，则自动关闭阀门；通过预付费的方式，有效解决的供水管理中水费拖欠的问题，费用收取比较方便，但随着科技的发展，IC卡抄表的缺陷渐渐暴露出来，由于采用开放式的计费，计费端没有费用的验证过程，用户插入带有虚假金额的假冒IC卡就可源源不断的使用用水，且水企管理部门也无法发现，若要对每次充值进行验证，则需要大规模布线，或者通过无线接入服务器，这样接丧失了IC卡抄表的优势。

有线抄表，如用RS485通信线将各个水表接入到服务器，可以实现实时抄表，实时监控，实时检测设备状态；但是有线抄表布线非常复杂且成本高，且对于已建成的小区，只能将通信线暴露，这导致通信线很容易受到损坏，一方面线路损坏的维护难度非常大，且损坏的节点难以查找，另一方面也使得整个抄表系统的安全性和可靠性大大降低。

无线抄表，分别有采用GPRS通信、WIFI通信和ZigBee通信实现无线抄表，它们各有优点，但这些无线通信应用在抄表系统中，仍存在一定的不足，如通过GPRS无线通信实现远程抄表，其特点是传输速度快，数据可靠性高，可实时在线，实时监测仪表，但其设备价格昂贵，每月还需缴纳流量费用，将其应用在水表抄表系统中，实际使用成本高；WIFI虽是当今使用最广的一种无线网络传输技术，但其信号衰减很快，传播距离和穿墙能力有限，实现起来难度大，而且WIFI通信的功率相对电池来说非常大，所以对于电池供电的水表不适合使用WIFI来通信；ZigBee是近年来开始流行的一种无线通信技术，其成本低，功耗低，复杂度低，普遍使用于近距离的联网通信，且其具有自主组网的能力，每个ZigBee节点都能够彼此自行寻找，并很快组成一个互联互通的ZigBee网络，当两个距离很远的节点需要彼此通信时，网络中的其他ZigBee充当路由功能，将距离很远的节点连接；ZigBee的优点十分突出，但是其并不适用于水表的无线抄表，一方面，ZigBee在组网时，其中充当路由的节点不能处于休眠以降低功耗，否则将无法路由到末端节点，而每个充当路由的节点都是单个的水表，所以省电的只有处于网络末端的水表，而部分充当路由的水表并不省电，另一方面，ZigBee的工作频段主要在2.4GHz，和WIFI处于同一频段，大规模的ZigBee网络容易和家庭中的WIFI产生传输分组冲突，另外，利用ZigBee通信来实现无线抄表，它的开发周期较长，并且需要雄厚的人力和技术储备，ZigBee收发芯片其本身并不具备大规模组网的能力，其实质上只是符合物理层标准的芯片，必须结合MCU的控制和协议的实现才能完成数据的收发，研发人员则需要按照物理层和网络层协议来开发所有的软件部分，来完成简单的数据收发，而要完成一条路由甚至是大规模组网通信，其工程量大，开发和测试周期长，产质量不容易得到保障，且根据研究发现，即使是部分上市的水表公司，也只是从传统的机械水表转型做无线水表抄表系统，并不具备高科技和人才储备。

因此，有必要开发设计一种更为方便智能的水表抄表系统。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、低功耗的基于LORA的无线智能水表抄表系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于LORA的无线智能水表抄表系统，包括无线远传水表、数据采集端、系统主站和服务器端，所述无线远传水表和所述数据采集端均设置有LORA通信模块，所述无线远传水表和数据采集端通过所述LORA通信模块通讯，所述系统主站的一端通过互联网与所述数据采集端通讯连接，另一端通过互联网与所述服务器端通讯连接。

所述数据采集端包括采集器和集中器，所述采集器和集中器均设置有LORA通信模块，所述采集器通过所述LORA通信模块与所述无线远传水表通讯连接，所述集中器的一端通过所述LORA通信模块与所述采集器通讯连接，另一端通过互联网与所述系统主站通讯连接。

所述服务器端包括交换机、数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器、采集服务器和数据总线，所述交换机与所述系统主站通过互联网通讯连接，所述交换机、数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器和采集服务器均通过所述数据总线通讯连接。

所述交换机与数据总线之间设置有防火墙。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能够有效消除估抄率、根治错抄率、避免漏抄率，提高抄表数据的准确性、可靠性和实时性，另外，采用LORA通信模块来实现数据传输，其信号的穿透性强，可调解低于20dB的噪声，抗干扰能力强，在传输数据时，它能够给待传输数据增加冗余信息，进行前向纠错，有效提高数据的可靠性，且它能够在不通信的时候进入休眠状态，当需要传输数据时再进行唤醒通信，有效降低功耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

参照图1，一种基于LORA的无线智能水表抄表系统，包括无线远传水表、数据采集端、系统主站和服务器端，所述无线远传水表和所述数据采集端均设置有LORA通信模块，所述无线远传水表和数据采集端通过所述LORA通信模块通讯，所述系统主站的一端通过互联网与所述数据采集端通讯连接，另一端通过互联网与所述服务器端通讯连接，在本实施例中，所述系统主站与数据采集端和服务器端之间均通过移动互联网(GPRS、3G或4G网络)进行通讯；本实施例中，所述无线远传水表用于实时监测各个用户的自来水用量，所述数据采集端用于采集获取所述无线远传水表所得到的自来水用量的监测信息，进一步地，本实施例中，所述数据采集端包括采集器和集中器，所述采集器和集中器均设置有LORA通信模块，所述采集器通过所述LORA通信模块与所述无线远传水表通讯连接，所述集中器的一端通过所述LORA通信模块与所述采集器通讯连接，另一端通过互联网与所述系统主站通讯连接，本实施例中，所述采集器为中继器，一般情况下，多台无线远传水表通过LORA通信模块传输数据给所述集中器，当传输距离较远时，再通过所述中继器发出LORA无线信号为多台无线远传水表和集中器之间提供中继信号，有效提高无线传输稳定性；所述集中器起着数据中转的作用，负责系统主站和无线远传水表的连接，所述集中器能够采集和存储所述无线远传水表的实时流量数据、日冻结流量数据和抄表日冻结流量数据，并且每次采集的数据都带有时间标示，在本实施例中，集中器的采集方式有三种，分别为：实时采集、定时自动采集和自动补抄；实时采集是指集中器能根据系统主站或服务器端发来的数据对指定水表进行实时信息采集，或是对集中器保存的抄表数据进行上传；定时自动采集是指集中器能够在系统主站或服务器端指定的抄表方案下进行自动抄表；自动补抄是指在指定时间内未完成抄表时，集中器能够自动对水表进行补抄，若多次补抄失败，则立即上传该错误信息给系统主站；本实施例中，所述无线远传水表根据系统主站或服务器端发出的指令，将已读取的水表信息通过LORA通信模块发送给所述集中器，集中器通过移动互联网将水表信息上传给所述系统主站和服务器端，实现无线抄表，能够有效消除估抄率、根治错抄率、避免漏抄率，提高抄表数据的准确性、可靠性和实时性，另外，所述无线远传水表与所述采集器和集中器之间均通过LORA通信模块来实现通讯，其信号的穿透性强，且可调解低于20dB的噪声，抗干扰能力强，在传输数据时，它能够给待传输数据增加冗余信息，进行前向纠错，有效提高数据的可靠性，且它能够在不通信的时候进入休眠状态，当需要传输数据时再进行唤醒通信，有效降低整个系统的功耗。

进一步地，本实施例中，所述服务器端包括交换机、数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器、采集服务器和数据总线，所述交换机与所述系统主站通过互联网通讯连接，所述交换机、数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器和采集服务器均通过所述数据总线通讯连接；本实施例中，所述交换机用于与系统主站建立通讯，用于获取系统主站的数据信息或是发送指令给系统主站，再由系统主站将指令发送给数据采集端和无线远程水表，实现远程控制调控，进一步地，在本实施例中，所述交换机和数据总线之间设置有防火墙，能够有效防止不法分子对服务器端进行网络攻击，提高抄表系统的稳定性，本实施例中，所述通讯服务器和WEB服务器用于为网络上需要通过远程通信链路传送文件或访问远地的抄表系统或网络上信息的用户提供通信服务，方便用户通过移动智能设备访问抄表系统，所述数据库服务器为运行在局域网中的一台或多台计算机和数据库管理系统软件共同构成，用于给用户提供抄表系统的查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等，所述采集服务器用于采集交换机所获取到的数据信息，或是采集数据库服务器存储的已有数据信息，管理人员可通过采集服务器可将数据发送到应用工作站(即服务器终端机)上，或是通过网络打印机将数据信息打印出来，方便管理人员处理统计数据信息。

本实用新型能够有效消除估抄率、根治错抄率、避免漏抄率，提高抄表数据的准确性、可靠性和实时性，另外，采用LORA通信模块来实现数据传输，其信号的穿透性强，可调解低于20dB的噪声，抗干扰能力强，在传输数据时，它能够给待传输数据增加冗余信息，进行前向纠错，有效提高数据的可靠性，且它能够在不通信的时候进入休眠状态，当需要传输数据时再进行唤醒通信，有效降低功耗。

以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (4)

1.一种基于LORA的无线智能水表抄表系统，其特征在于，它包括无线远传水表、数据采集端、系统主站和服务器端，所述无线远传水表和所述数据采集端均设置有LORA通信模块，所述无线远传水表和数据采集端通过所述LORA通信模块通讯，所述系统主站的一端通过互联网与所述数据采集端通讯连接，另一端通过互联网与所述服务器端通讯连接。

2.根据权利要求1所述的基于LORA的无线智能水表抄表系统，其特征在于所述数据采集端包括采集器和集中器，所述采集器和集中器均设置有LORA通信模块，所述采集器通过所述LORA通信模块与所述无线远传水表通讯连接，所述集中器的一端通过所述LORA通信模块与所述采集器通讯连接，另一端通过互联网与所述系统主站通讯连接。

3.根据权利要求1所述的基于LORA的无线智能水表抄表系统，其特征在于所述服务器端包括交换机、数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器、采集服务器和数据总线，所述交换机与所述系统主站通过互联网通讯连接，所述交换机、数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器和采集服务器均通过所述数据总线通讯连接。

4.根据权利要求3所述的基于LORA的无线智能水表抄表系统，其特征在于所述交换机与数据总线之间设置有防火墙。