智慧抄表系統對LORA無線遠傳技術的三點要求
基於目前智慧抄表的趨勢判斷,自動化遠傳抄表是LoRa無線遠傳技術的未來發展方向,即只部署1個基站抄收整個小區內的LoRa水表,再通過運營商的2G/4G網絡,水司/水務公司在辦公室就能遠程抄收水表數據,全自動遠傳抄表。
故而水表無線抄表,或者說無線抄表就有了以下3點核心需求:可抄到、功耗(使電池長時間待機)、雙向交互暢通。
一、可抄到:雖然LoRa在傳輸距離和穿透力比傳統的FSK、GFSK更加優良,但仍然很難實現一個集中器對整個小區的無死角信號接收,這是因為很多廠家在使用lora遠傳技術時忽略了水表本身結構對無線傳輸的影響,而只將遠距離通信的效果完全寄托於LoRa, 如LORA的甚高頻RF無線類型對金屬等結構件極其敏感,設計上的稍作改動都會使無線傳輸效果大打折扣,水表與LoRa或者說水表與無線的組合應該是相輔相成,不應該孤立的看成是兩種組件簡單的組裝,廠家在產品設計初期就應該特別註意。
二、功耗:電池容量是一定的,要想省電而保證模塊常年的正常運行,降低LoRa的功耗成為智能水表對LoRa技術的又一要求。
LoRa呼吸/心跳工作方式,即在休眠一段時間後接收打開搜索喚醒信號,如有喚醒信號則正常收發進行抄表或發現無喚醒信號則進入休眠的工作方式。在整個工作方式裏,抄表狀態下的功耗是不能夠節省的,而呼吸狀態只產生休眠和接收功耗,顯而易見,控制接收功耗是關鍵,要做到模塊省電最好的辦法就是盡量縮短接收時間,然而,如果把LoRa擴頻因子調到最高,速率最低,傳輸相同數據的情況下喚醒時間(接收時間)必將被成倍拉長(SF=7, 18.23Kbps;SF=12, 0.3Kbps; 兩相對比可見差異之大),速率太高,距離短,速率太低,太耗電,所以,水表無線抄表中擴頻因子的選擇,即速率的選擇與接收時間必需取得一定意義上的平衡,而不能走極端。
三、雙向交互:無線水表抄表如果要做成雙向交互的LoRa遠傳抄表系統,無疑只能在功耗、距離上取得平衡,在整個結構中加入中繼器,使用LoRa 做成MESH組網設計才能實現,即LoRa MESH,但是LoRa通過協議做成MESH網絡看上去很美,但很多問題需要協議解決,沖突機制如何設計,中繼與路徑選擇,喚醒方式等等(特別是喚醒機制,如果如同手持機一樣將所有表都同時喚醒,假設小區有1000塊表,在第1000塊表沒有抄讀完之前,所有表都需要處於收發狀態,無疑功耗損失就非常大,解決方式可以是整個小區內的表都是異步通信,表按照某種時序傳數據,傳輸完成則進入呼吸狀態),國內某些廠家能做好其中的某點或幾點,但完全將所需的功耗控制和網絡技術糅合在一起,再加上需要規模化的驗證其穩定性,能成型大規模商用的水表LoRa抄表解決方案已經屈指可數。
智慧抄表系統對LORA無線遠傳技術的三點要求