LoRa技術是Semtech公司采用并且推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。lora方案不再受限于功耗與傳輸距離的折衷考慮，為廣大用戶提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離、長電池壽命、多節(jié)點的系統(tǒng)，進而拓展成網(wǎng)絡。目前，LoRa模塊運行的頻段包括433、868、915MHz等，而SX1278射頻芯片LoRa模塊運行于137~525MHz頻段。
LoRa模塊在抗阻塞和選擇性方面具有明顯優(yōu)勢，相對于傳統(tǒng)的FSK、GFSK，抗干擾能力比較強，傳輸距離比較遠。目前主要應用于無線抄表、家庭和樓宇自動化、無線告警和安防系統(tǒng)、工業(yè)監(jiān)視與控制、遠程灌溉系統(tǒng)等。下文簡要介紹SX1278芯片LoRa模塊在無線抄表上的應用。
LoRa無線抄表系統(tǒng)主要包含四部分，無線水、燃氣表（內(nèi)置LoRa模塊），遠傳網(wǎng)關，網(wǎng)絡服務器，終端。下文簡要介紹LoRa無線抄水表系統(tǒng)，燃氣表同樣適用。
無線水表相當于各個終端節(jié)點，內(nèi)含LoRa模塊，我們需要了解它們的基本功能以及相關的一些參數(shù)：
1.無線抄表應用案例水量、內(nèi)置電池電壓、溫度的采集
這里不詳細介紹數(shù)據(jù)如何采集。采集完的數(shù)據(jù)主要通過通信接口傳遞給主MCU，常用的通信接口有TTL、RS232、RS485接口等。SX1278芯片正常工作的電壓范圍是1.8~3.7V，同時其他芯片也具備一定的工作電壓范圍。這里就需要設置一個低電壓的標準，用于內(nèi)置電池低電壓電量的報警。SX1278芯片正常工作的溫度范圍是-40~+85℃，同理其他芯片也具備一定的工作溫度范圍。這里就需要設置高、低溫度的標準，用于溫度報警。
2.無線抄表應用案例定時上傳信息
數(shù)據(jù)的采集并不涉及無線方面的通信，但這些信息需要通過網(wǎng)關上傳給網(wǎng)絡服務器（網(wǎng)關相當于基站）。上傳的過程就涉及到了LoRa模塊的無線通信。這時我們需要知道目前SX1278芯片配置的調(diào)制方式（SX1278芯片同時支持FSK調(diào)制）、工作頻率、發(fā)射功率、空中速率等。SX1278芯片可工作在137~525MHz頻段，當然這需要不同的硬件電路，當處于休眠模式時，電流小于1uA；處于接收模式時，電流約為15mA；處于發(fā)射模式時約為100Ma@20dBm。
3.無線抄表應用案例開關、閥門控制
該功能即下行通信，例如報警時強制關閉閥門等。
4.無線抄表應用案例其他報警
如磁干擾報警，防止無線水表內(nèi)置模塊的損壞，或采集的水量、內(nèi)置電池電壓及溫度等數(shù)據(jù)不準確。
LoRa無線抄水表系統(tǒng)包含的遠傳網(wǎng)關部分，也可以稱作集中器或基站。一般一個小區(qū)分布有一個基站，這個基站負責抄收整個小區(qū)內(nèi)的LoRa無線水表。
一個網(wǎng)關可以對應多個節(jié)點設備，可以通過輪詢的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，網(wǎng)關通過標準IP與后端服務器相連接。這些通信均可以雙向通信。節(jié)點設備和網(wǎng)關的通信建立在不同的通信頻率和空中傳輸速率，空中傳輸速率的選擇需要在傳輸距離以及消息時延之間權衡。
上述可知，網(wǎng)關不對數(shù)據(jù)進行處理，網(wǎng)關的功能是接收來自LoRa無線水表的數(shù)據(jù)，然后通過運營商的3G或4G網(wǎng)絡傳給后端服務器。同時網(wǎng)關也可以接收來自后端服務器的命令，并將命令傳給LoRa無線水表。
LoRa無線抄水表系統(tǒng)包含的服務器部分需要對數(shù)據(jù)存儲并處理，同時還包含了各類系統(tǒng)。服務器主要包含用戶管理系統(tǒng)、運營管理系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)、維護系統(tǒng)等。
用戶管理系統(tǒng)的功能有新用戶的添加、老用戶的刪除、修改等；運營管理系統(tǒng)的功能有定時抄表、用水量的統(tǒng)計、表格的導出以及用戶查詢等；業(yè)務系統(tǒng)的功能有繳費的錄入以及明細統(tǒng)計、低水量提醒等；維護系統(tǒng)的功能有LoRa無線水表運行狀態(tài)收集以及故障的檢測等。
LoRa無線抄水表系統(tǒng)最后還包含了用戶終端，可以是PC端，也可以是移動端APP。終端的功能，主要用于用戶的登錄，用戶用水量的查詢以及用戶網(wǎng)上繳費等。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，近年來SX1278 LoRa模塊的應用也越來越廣泛，技術也越來越成熟。致力于開發(fā)射頻模塊的公司也熱衷于SX1278芯片LoRa模塊的專研。例如，成都億佰特電子科技有限公司的SX1278LoRa串口模塊，在軟件上加上了糾錯算法，大大加強了抗干擾能力；更甚的是在硬件上加上了PA以及LNA，對傳輸距離進一步提升。總的來說，SX1278 LoRa模塊的發(fā)展一直沒停下腳步，而應用也不僅僅在無線抄表上。
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