基于LoRa学生宿舍智能预付费系统设计与应用

摘要：介绍了一种利用LoRa协议实现技工院校学生宿舍智能抄表系统的设计方案。LoRa具有低功耗、远距离、低延时的特点。抄表系统操作简单，具有无扰安装、灵活配置、实时监控、扩展应用等特点。

关键词: 物联网；LoRa；智能抄表

0引言

学生宿舍的水电表计量一直是学校管理的难点之一。由于学生住宿集中，水电表数量多，抄表工作量大，给学校后勤工作带来了较大的压力。近年来兴起了多种智能抄表系统，实现了智能计费、在线查询等功能。有效地解决了人工抄表带来的繁琐等问题。

抄表系统提供了全新的解决方案，经过试用解决了以前技术存在的问题，具有推广价值。

1 Lora概述

LoRa是一种采用扩频技术的无线传输通讯方案，该方案解决了超远距离无线数据传输的难题，该方案工作在全球公共通讯频段。平衡了超远距离和超低功耗，能够提供具有远距离、长电池寿命、低延时、大容量等优点的无线通讯解决方案。选择LoRa方案是因为智能抄表应用中，数据吞吐量不大，而对于终端的持续在线运行时间要求较高。LoRa能够维持终端电池的使用时间长达数年，且通讯距离可达5000m，穿墙能力。特别适用于智能抄表这类长距离小流量数据通信使用。LoRa通讯方案由使用LoRa芯片的数据采集终端——智能表和LoRa集中器组成。采用简单的星型拓扑结构。在这个结构中，LoRa集中器作为中继，链接使用中的终端端设备和后端服务器。网关与服务器通过标准的IP6协议络进行连接，由于网关充当透明中继，终端设备可以和多个网关通信，所有的节点可进行双向通信。

2 系统组成

LoRa 技术采用星形网络架构，与网状网络架构相比，具有低延迟的简单的网络结构。基于LoRa的扩频芯片，可以实现水表、电表与集中器直接组网连接，构成星形。由于LoRa技术传输距离远，应用于智能水表、电表远程通信时无需中继器，使用简单的星形组网就可以建立LoRa微功率网络，因此其通信网络结构为典型的星形网络结构，如图1所示。

3安科瑞AcrelCloud-3200预付费水电云平台

3.1 系统方案

系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列，实现电能计量和电费管理等功能。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。

3.2 系统功能

AcrelCloud-3200预付费水电云平台由云平台-网关-预付费电能表组成，通过通信网络完成系统到表的充值、查询、监控、控制及短信报警等功能。
   本系统适用于一些大集团和大物业，往往需要将多个物业环境、分散于各地的物业集中式收费和管理，面临着数据公网传输，财务操作分散，在线支付，总部财务扎口等复杂的需求。

远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。

   水表预付费:可是查看某区域水表的实时状态信息，并可以进行单表或批量设置水价控阀等操作。

   远程售电:财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数，方便快捷。

   能耗分析:用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况；

   在线支付:商户可以通过小程序或者微信公众号实现在线自助充值水电费，也可以实时关注商铺用水用电情况。

   短信提醒:金额不足或金额欠费提醒、电表充值到账提醒，都可及时短信通知商户。 

   远程控制:可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理。

4.产品选型

7结束语

随着技工院校学生、后勤管理的信息化水平提高，得益于LoRa通信的低功耗长距离通信优势的智能无线抄表将是未来发展的趋势，将逐渐替代人工抄表和有线自动抄表。LoRa无线技术不仅能够适用于水电表，也可以推广到有限范围内，低功耗，远距离、低速率的数据传输、使能的物联网应用。特别是LoRa组成的物联网系统可以孤网运行，不依赖运营商，可以有效降低系统的使用费用。相信，LoRa技术将得到更广泛的应用。