LoRa智慧水务解决方案 ▌方案概述 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。但一些无线技术也存在着一些应用上的问题，如FSK距离短、穿透力差、无线信号不稳定，GPRS又太耗电。LoRa技术的出现为抄表应用解决了传输距离、网络信号和耗电等问题。本文推荐一个基于LoRaWAN的智慧水务解决方案。 下图是基于LoRaWAN网络架构的水表系统框图： 本方案采用了LoRaWAN网络的标准架构，并将传统的水表终端改造成了LoRa水表终端，网络服务器部分还针对抄水表的数据业务特点进行了相应地优化。 ▌LoRa智慧水务解决方案架构 下图是本方案的架构示意图： 终端层?- 方案提供了具有LoRa功能的PCBA，并且对目前的水气表PCBA的刷胶工艺进行了改进，采用防水盒式设计，方便后期的维护和软件更新。LoRa天线针对水表的安装环境进行了设计和优化，收发性能良好。 网络层?- 采用了基于LoRaWAN的协议标准，并针对水表数据业务进行了优化处理。低功耗广域（LPWA）技术为大规模数据采集系统的应用提供了很好的技术支撑。针对LoRa网络信号的盲区，还设计了一款低成本的LoRa中继设备，解决了LoRa网络覆盖的问题。目前，从试点的效果来看比较理想。 云平台?- 智能硬件云平台提供集群部署、协议和服务管理等。LoRaWAN的网络服务器（NS）可以私有云部署，也可以公有云部署，更方便项目灵活地部署。 应用层?- 智能水务应用平台负责运维管理、数据可视化等 ▌LoRa 水表产品 下图是水表和模块实物图片：  为解决后期的MCU固件升级更新问题，本方案还设计了一款专用工具和软件，可通过近距离无线升级方式（OTA），无需拆卸表壳，节省了维护成本，提高了效率。 主要功能介绍： 最低-147dBm的高链路灵敏度 最大20公里的空空通信距离 1.5~2.5公里的城市密集区域通信距离 最大20层的跨楼层通信能力 最低5uA的超低功耗设计，确保产品6~10年的有效使用周期 高精度脉冲数目计数误差：±1个/年 低延迟远程唤醒功能 智能OTA升级功能 先进的防偷盗水功能，远程自动报警 支持外部磁信号强制触发唤醒功能 ?无缝对接水表设备云及自来水厂管理平台，保证数据安全性 ▌LoRa 模组 LoRa模组的主芯片采用了Semtech公司的SX1278和ST公司的超低功耗MCU STM32051C8。模组频率采用了中国适用频段470-510MHz，支持LoRaWAN标准协议。 主要功能介绍： 内置STM32L051C8处理器 支持LoRaWAN? 1.0协议栈 支持LoRaWAN? Class A、Class C 使用TCXO 最大链路预算可达168dB 127dB的RSSI动态范围 9.9mA低接收电流，200nA待机电流 支持AES128/SM4等多种安全加密 支持FSK、GFSK、LoRa?等调制方式 自动射频信号检测,CAD模式和超高速AFC 多种加密技术（AES128/SM4）保证了网络和数据的安全。 ▌LoRa 网关 LoRa网关符合LoRaWAN协议规范，支持多信道并发，POE供电，带有GPS功能，回程采用3G/4G/WiFi等多种链路。LoRa网关经过抗干扰优化设计，可满足各种不同的环境应用。 主要功能介绍： 可同时接收同一信道流量 易于扩展，增加网络容量 可同时解调2MHz的带宽 简单的星形网络一没有延迟 自适应链路速率 同时通讯节点10万指标 发射功率27dBm 链路灵敏度-157dBm ▌LoRa 网络服务器 LoRa网络服务器可进行私有化部署或公有云部署，公有云如阿里云等。 主要功能介绍： LoRaWAN. MAC GW网管及配置 EN配置及OTA 与应用服务器数据交互 基于源数据选择最佳的下游路径 RTCM高精度定位差分数据广播( 选购) 调度下行流量 GWM接入数量：2000台 EN接入数量：>100万 ▌云平台及应用平台 智能水表应用平台主要功能介绍： 抄表管理（设置，小区、水厂管理等） 产品生命周期管理（测试、安装、追溯） 运营管理（监控、升级、记录等） 数据可视化（统计、查询、图表、报表） 智能硬件云平台主要功能介绍： 采用Dubbo分布式框架支持大容量高并发请求 采用Docker容器集群部署节约资源和时间 支持OAuth2.0协议认证授权 支持多协议通信（HTTP, MQTT, TCP/UDP等) 实时请求服务治理和服务监控 ▌智能抄表管理平台、收费平台&智慧生活App 下图是抄表系统后台管