[發明專利]基于LoRa的智能低功耗多功能能源用表系統設計方法

在審

• 申請號: 201910595629.8
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110213677A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 冷濤;田昕;郝根培;邱偉國;徐志明
• 申請（專利權）人: 北京市住房和城鄉建設科學技術研究所（北京市房屋安全鑒定總站）;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: H04Q9/00
• 分類號: H04Q9/00;G08C17/02;H04L29/08;H04L12/66;H04L1/00;H04W52/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于LoRa的智能低功耗多功能能源用表系統設計方法，包括智能電表模塊、智能水表模塊、智能燃氣表模塊、LoRa射頻傳輸模塊、LoRa網關模塊和遠程服務器模塊。LoRa數據采集控制器控制采集節點對多功能能源用表模塊的通信模塊發送指定命令，隨后接收多功能能源用表返回的數據，以相應的協議進行解析并打包發送至中繼節點，中繼節點再將數據發送到匯聚節點，匯聚節點通過LoRa外網將接收的多功能能源用表數據上傳至遠程服務器，解析成有用的信息存儲在數據庫，并智能監測每個接入多功能能源用表的狀態，用戶可以在終端對相應信息進行訪問查詢。利用LoRa技術覆蓋性廣、通訊成本低、高效、實時的遠程讀取數據的特點，本系統很好的實現了低功耗效果。

技術領域

本發明屬于物聯網和通信領域，涉及一種基于LoRa的智能低功耗多功能能源用表系統設計方法。適用于居住小區、工廠、學校等大量使用電、水和燃氣的場所。

背景技術

隨著全球現代化、信息化、自動化快速發展的進一步加速，隨之而來的能源過度浪費等問題逐漸凸顯。與此同時，物聯網迎來了一個開創性的時代，物聯網技術得以飛速發展。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。物聯網時代，越來越多的物體接入網絡，逐漸實現“萬物互聯”這一廣闊前景。在物聯網技術的基礎上，能源物聯網進入了蓬勃發展時期，能源物聯網是各類智能技術在用電、用水、用燃氣等環節的有機結合，可有效解決能源浪費、能源管理模式混亂等問題。

物聯網時代的到來的同時也帶來了能源過度浪費的問題，在這背景下，“低功耗”成為現階段追求的目標，低功耗無線技術與物聯網的結合迫在眉睫。低功耗廣域網LPWAN技術，作為M2M連接的有效補充方案，加速了物聯網在低功耗、大容量、廣覆蓋、低成本方面的發展。LoRa作為LPWAN的一種長距離通信技術，解決了傳統無線傳感器網絡傳輸距離遠與低功耗不能兼得的問題。LoRa是semtech公司創建的低功耗局域網無線標準，LoRa的名字就是遠距離無線電(Long Range Radio)，是一種新型無線通信技術，利用了先進的擴頻調制技術和編碼方案，增加了鏈路預算和更好的干擾性能，對深度衰落和多普勒頻移具有更好的穩定性，它最大特點就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠，實現了低功耗和遠距離的統一，它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

遠程抄表已成為智能電網中的重要組成部分，傳統的人工抄表方式有數量大、誤差大等缺點，而且有些能源用表安裝地點偏遠，有些則需帶電作業，危險大，費時費力，除了造成資源的浪費外，在實時性，準確性和應用性等方面都存在不足。使用LoRa技術實現遠程抄表系統不僅覆蓋性廣、通訊成本低、能夠高效、實時的遠程讀取數據，而且還能提高電力、水力和燃氣供給單位對抄表業務的管理規范性，解決了電、水、燃氣表分布點分散，難以管理的問題，是能源供給相關單位理想的抄表方案。對遠程采集數據進行處理，智能分析每個接入多功能能源用表的狀態，并解析成有用的信息，供所有用戶訪問使用。所以現階段，設計一種基于LoRa的智能低功耗多功能能源用表系統來提高工作效率、保證服務質量、降低能源消耗尤為重要。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是提供了一種基于LoRa的智能低功耗多功能能源用表系統設計方法，該方法利用LoRa技術覆蓋性廣、通訊成本低、能夠高效、實時的遠程讀取數據的特點，將其應用在遠程抄表領域，基于LoRa協議棧的通訊標準，設置LoRa芯片的工作時間來降低功耗，實現了很好的效果。通過LoRa射頻傳輸模塊對智能電表模塊、智能水表模塊和智能燃氣表模塊發送指定命令，隨后接收智能多功能用表返回的數據，以相應的協議進行解析并打包發送至LoRa網關模塊，LoRa網關模塊接收到信息后將其通過LoRa外網上傳到服務器來進行數據解析，將有用數據存儲到數據庫。通過對智能電表、智能水表和智能燃氣表的遠程集中管理，智能分析每個接入多功能能源用表的狀態，并解析成有用的信息，不僅能提高工作效率和保證服務質量，還可以降低能源消耗。

為實現上述目標，本發明實現的技術方案如下：