杨 欢，李红信

(兰州大学 信息科学与工程学院，甘肃 兰州 730000)

一种采用LoRa技术的智能水表设计

杨 欢，李红信

(兰州大学 信息科学与工程学院，甘肃 兰州 730000)

为提高水表的抄表效率及计量精度，同时针对Zigbee、红外等无线技术在抄表方案中存在通信距离短、抗干扰能力弱的缺陷，通过对LoRa无线标准协议的研究，将MCU系统和LoRa技术相结合，设计了一种基于LoRa无线通信技术的智能水表。介绍了水表的硬件组成和功能模块的作用，给出了通信单元和电磁阀门控制单元硬件原理图，简述了通信协议和节点软件设计过程，对水表的通信距离和在定时、单播和广播抄表方式下进行测试。测试结果表明，该水表具有通信距离远、可靠性高和实时性强的特点。

智能水表；LoRa；SX1278；无线抄表

0 引言

自动抄表 (Automatic Meter Reading,AMR)是采用通信、计算机等技术，通过专用设备对各种仪表(如水表、电表和气表等)的数据进行主动采集和处理的系统[1]。近年来，抄表行业出现了红外、蓝牙和ZigBee技术等抄表方式，其在数据共享等方面存在很多缺陷，需要进行改进，同时随着通信设备的复杂度的増加，这些技术已经不能满足无线抄表要求。

低功耗广域网络技术(Low Power Wide Area Network，LPWAN)是一种物联网无线接入新技术，具有低功耗、网络扩展性强和通信距离远等优点。LoRa(Long Range)[2]作为一种非授权频谱的LPWAN无线通信技术，采用自适性数据速率策略，使其接收电流低达10 mA，休眠电流小于200 nA，实现了超低功耗；其次利用先进的扩频调制技术和编码方案，使载波频率不断跳变而扩展频谱，增加了链路预算和更好的抗干扰性能[3]，对深度衰落和多普勒频移具有更好的稳定性[4]，其接收灵敏度可达到-148 dBm[5]，使其在密度较低区域的通信距离达15 km。……