近年来,随着我国水资源管理及国家节水行动政策的出台,以及新型城镇化、智慧城市、节水型城市的建设政策的推行,都对水表提出了智能化的需求。在我国正在大力推进的智慧城市建设中,仅在“十三五”期间就实施了三个批次、共计277个智慧城市试点工作,并取得了较好效果,同期智慧城市建设市场规模达到了4万亿元。
智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量功能相比,智能水表可为水务企业带来多项新的价值。同时,LoRa®等物联网技术也在快速地发展和大规模应用,使人们进入了一个万物互联的智能世界,也为传统水表向智能水表的转型升级提供了基础性的技术支持。
智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外,还可以按照约定对用水量进行控制,并且自动完成阶梯水价的水费计算,同时可以进行用水数据的存储和分析,并通过水务公司的数据中心推送到用户的App上。随着我国大力推进智慧城市建设,智能水表作为智慧城市建设中智慧水务建设的关键一环,正迎来巨大的市场需求空间。
图1:2016-2022年智能水表市场规模及预测
因为用水场景无处不在,所以智能水表量大面广、安装环境复杂,这对物联网技术的选用提出了更高的要求。在实际应用中,水务企业和水表厂商发现许多物联网技术信号覆盖弱、抗干扰性差,无法很好地适用于智能水表。而LoRa无线通信技术的出现给智能表计的发展带来了巨大的契机。LoRa具有链路预算高、信号抗干扰强、功耗低、易部署等特点,与无线抄表的应用需求十分契合。
福州东日信息技术有限公司(以下简称“东日信息”)是一家专注于LoRa等物联网无线通信技术、传感测控技术研发及推广应用的方案提供商,致力于为物联网行业提供完善、多维度的无线通信解决方案,也是最早加入LoRa联盟的中国企业,亦是国家级高新技术企业。东日信息从2015年开始自主研发LoRa无线抄表方案,已有百万级的模块和水表在全国应用。
在智能表计的实际应用中,为满足水务公司和居民的多方需求,解决漏损、结算、运营成本、水表功耗等行业的四大痛点,东日信息研发了LR mesh自组网方案。该方案采用Semtech的SX126x芯片来提供物联网连接,无需依赖任何第三方即可进行快速组网,抄读率高达99%以上,不仅利用超低功耗降低了运行成本,还可以配合客户的大数据云平台,更好地服务公用事业应用。
东日信息基于LR mesh自组网技术的智能水表方案由基表和远传单元组成,远传单元对基表进行数据采集和传输。凭借LoRa的超低功耗、远距离传输和部署灵活性,东日信息基于LR mesh自组网智能水表解决方案具有以下主要特点:
节点容量大:每个网络由1个网关、最多55个中继、最多2047只水表组成
身份识别:所有产品均自带8字节长度的UID作为产品的网内身份识别
现场配置:支持APP现场进行表计配置和信息获取,便于维护。其中网关、中继器内置蓝牙5.0,水表内置NFC
自动组网:中继和水表自动组网,形成树状网络,减少人工介入,方便现场安装
超低功耗设计:锂电池供电,无需电源布线,一天上报4次数据情况下,电池可使用10年以上(ER18505锂电池)
专利技术:东日信息专利磁阻传感技术,能识别水流正反转和磁攻击干扰
高防水等级:IP68
安全可靠:网络节点间通讯具有失败重传和加密功能,提高通讯的安全性
遵守国标:符合《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》,任意时刻单信道发射、占用带宽小于200kHz时发射功率谱密度限值50mW/200kHz(e.r.p)、单次发射持续时间不超1秒
功率控制:网络节点间通讯具有功率控制功能,在保证通讯可靠性的基础上减少对外界的干扰,绿色环保
该方案的系统框图以及现场部署图片如下:
图2:LR mesh自组网智能水表系统框图
图3:LR mesh自组网智能水表现场部署1
图4:LR mesh自组网智能水表现场部署2
图5:LR mesh自组网智能水表现场部署3
图6:LR mesh自组网智能水表现场部署4
福州东日信息技术有限公司总经理黄小文表示:“智慧水务的不断推进,对终端计量产品的应用性能提出了更高要求。我们很荣幸能与Semtech合作,利用SX126x芯片开发出LR mesh自组网抄表方案,该方案具有现场部署简单、信号覆盖无死角、抄表率高达99%以上等优势,为现代水务管理向更加精细化、信息化、智慧化方向发展提供可靠支持。”
东日信息的愿景是成为物联网领域的领先企业,助力中国各个领域的智能物联升级。除了在智慧水务行业有落地应用外,在电力物联网行业内还有诸如电力故障指示器、电力无线测温等解决方案,在消费电子行业有蓝牙打印机主板、透传模组等方案。东日信息凭借着丰富的应用和项目经验,为诸多领域带来了智能高效的解决方案。东日信息致力于成为领先的智能水表OEM/ODM服务商,为水表基表厂家升级为智能水表厂家提供全面解决方案。
Semtech中国区销售副总裁黄旭东说道:“Semtech很高兴看到东日信息推出的LR mesh自组网抄表方案,该方案的特点与LoRa自组、安全、可控的特性相得益彰。采用LoRa的智能水务方案具有很高的社会效益,可省去现场抄表从而减轻工作压力;同时可动态调整水压,减少用户投诉;还可以引导用户节约用水, 加强环保意识;而这些正是Semtech的LoRa物联网的应用目标。未来LoRa将在政策和需求的双驱动下,继续推动智能水表行业快速发展。”
智能水表也正在给整个社会创造巨大的经济效益:可通过数据分析排除异常, 减少漏损;在节约成本、节省开支的同时提高效率;用户可利用App完成诸如自助缴费等服务, 帮助用户和水务公司提升资金使用效率。智能水表既可实时监测水表的运行状态,又可对水质、水压等进行监测,在方便水务公司对居民用水进行管理的同时,又有促使居民合理用水、节约用水。LoRa凭借着低功耗、远距离、易部署、抗干扰性强等特点,已在智能抄表领域有着成熟的、大规模的应用。
