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基于 LoRa 技术的无线远传水表系统

现有技术介绍：
现有的水表和超声波热量表及远传温控的远传方式大多数有线方式（Mbus
输出 188 协议、或 485 输出 Modbus 协议），产品远传需要有线方式去布线施工，
通过总线连接后再接到集中器上通过集中器上传数据。
现有技术缺点：
a、实际施工当中，新楼布线综合成本高（电线成本、人力布线成本、时间
成本）；
b、老旧楼改造无法布线；
c、施工工期慢；
d、出现故障（电线短路、断路，信号错误率高）不易排查；
e、信号线和其他线路同时铺设，强电磁会干扰信号的传输。
通过本产品的技术，无需布线，减少了人力成本、电线成本。确保施工方按
期交付。减少了后期售后维修的成本。安装后马上可用，调试简单。出现通讯故
障可以拆下坏表、更换新表，不耽误用户使用。
 本产品的技术：
整个系统由抄表平台软件、智能无线远传水表、LoRa 集中器（集成了原来
的无线集中器和无线采集器的功能）三部分组成。采取纯无线技术。
（LoRa）低功耗无线抄表系统（以下称系统）集采集计量、双向通信及抄表
控阀于一体。系统传输距离远、功耗低、体积小、可靠性高、系统扩容方便、安
装维护简单、抄表成功率高。系统采用 TDMA 时分多址的通信方式，自动同步通
信时间单元。系统采用跳频技术，避免同频干扰，提高传输的可靠性。系统采用
传输速率和传输距离自适应算法，有效提高系统容量。
系统包括无线抄表采集模块、集中器、WEB 服务端。手持机和中继器可选配。
采集模块有三种工作模式：LOP1,LOP2,LOP3,响应时间：12s,24h-12s,24h；
ER18505 电池使用寿命：8 年，10 年，12 年。用户在实际使用过程中可以通过集
中器自行切换任意工作模式；自动疏通阀。

集中器可支持 5000 只表，存储 5000 条数据，并保存近 10 年的年冻结数
据和近 12 个月的月冻结数据。
iWEB 服务端具有集中器管理，表端管理的功能；界面简洁，操作简单。
系统可兼容水、气、热表，增减方便，扩容灵活。相邻小区可共享集中器，拓
展无线传输距离，减少系统成本，提高抄表成功率。
无线水表与集中器之间采用 LoRa 无线的方式通讯，采集器与集中器集成到
一体的 LoRa 集中器，LoRa 集中器通过 GPRS 方式完成数据上传服务器。

智能无线水表（热量表、温控电动阀门）结构示意图：

无线通信控制模块

功能特点：
含计量、防磁、 电源电压检测、计量值掉电存储功能、阀门到位开关状态检测、
控阀电路、自动疏通阀.
TDMA 时分多址的通信方式，自动同步通信时间单元，可避免数据碰撞. 采用跳频技术，避免同频干扰. 抄表数据 24h 上报一次. 温度范围：-30℃~80℃. 尺寸:42.1mm×24.8mm×3.2mm. 技术参数：
传输距离：Ml 与集中器间视距通信距离≥7000 米
工作频段：470~510MHz
调制方式：LoRa 技术
通信方式：收发一体
有效发射功率：17dBm （50mW）
发射电流：≤130mA
接收电流：≤20mA
休眠电流：≤8μA
平均功耗：≤20μA
电压范围：2.8～6.0VDC

智能无线水表（热量表、温控电动阀门）实物图：

LoRa 集中器内部：

功能特点：
采用多核 RF 设计，可同时接收多频点、多速率的数据. 与采集模块的有效通信距离大于 5 公里. 上行星型网络结构，下行一级表端路由，数据通信路径简单，网络操作方便. 表端模块 ID 注册管理，自动过滤表端数据. 集中器可支持 5000 只表，存储 5000 条数据，通过服务器查询具体时间段的
存储数据。保存每一只表近 10 年的年冻结数据和近 12 个月的月冻结数据. 可对全部表计广播，也可选择部分进行广播. 保存需要下行的数据，同一时间可保存 1000 条数据，服务器能在任意时刻查询、
删除、增加节点或者全部节点的下行数据. 包含 GPRS 或 LTE 通信功能，可远程操作：广播信息管理，上下行数据管理，系
统远程升级等功能. 含室外用 IP67 防水型金属外壳. 电源指示灯，无线通讯指示灯，GSM/LTE 在线指示灯. 含 110V-220V AC/DC 工业电源. 温度范围：-40℃~80℃. 尺寸：160mm×110mm×60mm.

蓝牙手持机（配合手机使用）：

功能特点：

无线手持终端内置无线通信模块及蓝牙模块.无线手持终端通过蓝牙与用户
的安卓手机连接，通信距离 2.5m，通过手机 APP 对无线手持终端进行操控.通过
手机 APP 与服务器实现数据交互. 可在 5 厘米范围内给表内模块设置对应表 ID（有防重设功能）、初始量等参
数，无需拆卸设置.可在 50 米范围内无线设置集中器的发射功率. 在 1500 米范围内，用于移动手持抄表.若 10 分钟内无上下行数据，自动关
闭，具有省电功能.内含 3.7V 1350mAH 可充电锂电池，充满后可持续工作 8 小时. 含电源适配器及专用电源线，充电输入 100-240V AC，输出 2A 5V DC.配 10
公分外置螺旋天线. 尺寸：97×45×23mm.
WEB 服务端
WEB 服务端含用户管理，报装管理，设备管理，服务器后台管理，查询管理
的功能；界面简洁，操作简单.可以实现分管理员控制，不同的管理员看到自己
所属的区域，看不到其他管理员的区域。
设备管理主要是对集中器和表计进行管理。WEB 服务端可对集中器进行工作模式
设置，表 ID 批量注册，表 ID 单次注册/删除，表 ID（从数据库存储）导出等操
作.
WEB 服务端可对表计进行开阀、关阀、读月冻结数据、读年冻结数据、读固件版
本信息等操作

查询管理支持、异常，原始数据查询和 excel 导出，支持无登记表数据查询. 支持手机 App 扫码注册、调试

与现有技术相比，本产品的优点：
相比以前传统的有线传输方式，该方案限度的提升了安装施工的便捷
性，同时采用 LoRa 跳频通讯方式空旷传输信号距离可达 7km 以上，建筑物穿透
距离可达 3-4 栋楼，传输距离远，抗干扰强。
监测终端功耗低，在使用 18505 锂电池情况下，理论电池供电可以使用 8
年，同时支持外接电源供电。
1、 相比现有有线方式，无线方式施工便捷。
2、 综合施工设备成本比有线方式更低。
3、 出现故障维修维护简单。
4、 低功耗锂电池供电，无需外接电源。
5、 通讯距离是以前无线的数倍，空旷距离可达 7km。