实施基于 LoRa 的智能计量解决方案

本文探讨了使用 LoRa 设备对公用事业进行远程、低功耗智能计量，从而实现远程日常操作和数据收集.

随着城市和企业寻找新方法来协助监测和控制各种操作，互联技术的兴起对智能计量市场产生了直接影响。事实上，IHS Markit 估计 2018 年全球安装了超过 7 亿个智能电表，该公司预计到 2025 年，所有电表的三分之一将被智能电表取代。

过去，公用事业的仪表监控操作是由专业技术人员手动进行的。这个过程不仅耗时，而且劳动强度大。早期的连接解决方​​案依赖于通过短距离无线设备进行远程读取。技术人员通常会开车经过一个区域或社区并远程接收计量数据。这种方法仅限于农村和郊区，使得在密集的城市环境、室内和地下远程抄表变得非常困难。

鉴于这些挑战，许多管理人员、所有者和组织已转向由 LoRa 设备组成的智能计量解决方案，因为它能够穿透密集的环境——无论是地上还是地下。本文介绍了如何使用 LoRa 设备对公用事业进行计量，并展示了展示设备运行情况的用例。

典型的 LoRa 部署

典型的 LoRa 部署（见图 1）由四个关键元素和 LoRaWAN 协议组成，LoRaWAN 协议是一种开放网络协议，旨在实现区域、国家或全球网络中的解决方案互操作性。

图 1. LoRa网络故障

这种低功耗广域网 (LPWAN) 解决方案始于终端节点设备。物联网解决方案使用 LoRaWAN 协议将数据传输到 LPWAN 网关应用程序，这是一个可以连接多个智能实用传感器的集线器。然后将数据发送到网络服务器并路由到应用程序服务器或云物联网服务进行处理。之后，数据被传输到最终用户的计算机或智能设备。

无线公用设施监控的安全性

随着计量数据的无线传输，隐私和安全是服务提供商的首要任务。 LoRaWAN 协议的基线身份验证和安全框架借鉴了 IEEE 802.15.4/2006 Annex B [IEEE802154] 实施的 AES 128 加密方案。在典型的智能部署中，单独的密钥用于用户数据加密和身份验证/网络完整性。

物联网设备使用两种方法之一连接到 LoRaWAN 网络。第一种方法是通过个性化（ABP）激活，需要网络会话密钥和应用程序会话密钥以及唯一的 32 位设备地址和唯一的 24 位网络 ID 已经存储在物联网设备中。唯一的 24 位网络 ID 标识设备适用的特定 LoRaWAN 网络。

图 2. 加入请求和加入接受消息格式。

连接基于 LoRa 的设备的更常见方法是通过空中激活 (OOTA)。为此，每个物联网设备都会向网络服务器发送加入请求消息，然后网络服务器将该消息转发到加入服务器。加入请求 MAC 命令还将发送一个唯一的 AppEUI，标识此特定端节点想要连接的应用服务器。

现在让我们来看看几个智能实用程序用例。

智能水管理

许多企业正在寻找纳入更具可持续性和环保意识的做法的方法。其中包括总部位于华盛顿的 Apana，这家公司看到了成为“用水安全系统”的机会。 Apana 的水管理解决方案通过识别过程漂移、机械故障和发生漏水但不常见的故障点，为企业提供减少总水足迹所需的见解。

图 3。 Apana 的成就概览。

Costco Wholesale 部署了 Apana 的水管理解决方案，并能够快速确定公司建筑物如何用水以及异常峰值的原因，这些峰值与浪费的运营实践或故障设备有关。因此，Costco 的用水量减少了 20%，从而节省了大约 22% 的水费。

法国通往 300 万台联网设备的道路

另一家关注智能水表的公司是 Birdz，它是 Nova Veolia 的子公司，也是优化资源管理的全球领导者。 2015 年，法国里昂市部署了 Birdz 基于 LoRa 的水资源管理系统，该系统由超过 400,000 台基于 LoRa 的设备组成。

自部署该技术以来，该市已修复了 1,200 多个漏水点，供水网络效率提高了 8%。全市实现传统计量向智能计量转型，年均节水100万立方米。

图 4。 智能公用事业的基础设施方法。

Birdz 目前正在按计划扩大其在法国的业务，在全国范围内增加 300 万个智能实用传感器。关键目标是在未来十年内最终实现超过 70% 的水表的远程远程读取。

基于 LoRa 的传感器提供可扩展性

基于 LoRa 的传感器的可扩展性和互操作性将在互联时代从传统的运营管理方法向智能智能解决方案的持续转变中发挥关键作用。

行业文章是一种内容形式，允许行业合作伙伴以编辑内容不太适合的方式与 All About Circuits 读者分享有用的新闻、消息和技术。所有行业文章都遵循严格的编辑指南，旨在为读者提供有用的新闻、技术专长或故事。行业文章中表达的观点和意见是合作伙伴的观点和意见，不一定是All About Circuits或其作者的观点和意见。