利用LoRa实现安全远程智能计量
探索LoRa用于公用事业的长距离、低功耗智能计量
连接设备激增正在重塑智能计量格局。城市和企业正转向基于LoRa的方案，更高效地监控和控制公用事业。
据IHS Markit，2018年全球安装智能电表超7亿，预测到2025年三分之一电表将被智能技术替代。
传统抄表依赖技术人员开车穿行社区，通过短距无线设备采集数据。该方法在农村郊区可行，但在稠密城市、室内和地下环境吃力。
LoRa穿透厚墙和到达地下装置的能力，使其成为许多公用事业运营商首选。以下章节详述LoRa设备如何部署于智能计量并展示实际应用。
典型LoRa部署
标准LoRa部署(见图1)含四大核心组件，均受LoRaWAN协议管辖——全球开放标准，确保跨区域、国家、国际网络互操作。
图1. LoRa网络拆解
架构始于终端节点传感器，用LoRaWAN向LPWAN网关传输数据——聚合多智能计量设备信号的枢纽。网关转发数据至网络服务器，路由至应用服务器或云IoT平台处理。最终处理信息经计算机或移动设备到达最终用户。
无线公用事业监测的安全性
电表数据无线传输要求稳健隐私和安全措施。LoRaWAN基线认证依赖AES-128加密，依IEEE 802.15.4/2006附件B定义。分离密钥保护用户数据并确保网络完整性。
IoT设备以两种方式连接LoRaWAN网络。个人化激活(ABP)将网络会话密钥、应用会话密钥、唯一32位设备地址和24位网络ID直接嵌入设备固件。24位网络ID标识设备目标LoRaWAN网络。
图2. 入网请求和入网接受消息格式。
更常用方法是空中激活(OTAA)，设备向网络服务器发送入网请求。请求转发至入网服务器，回复入网接受。MAC命令含唯一AppEUI标识目标应用服务器。
智能水务管理
企业越来越采纳可持续实践，水资源保护是关键组成。华盛顿Apana提供"用水安全系统"，提供洞察帮助组织通过识别工艺漂移、机械故障和隐蔽泄漏减少水足迹。
图3. Apana成果快照。
Costco Wholesale实施Apana方案，快速定位用水模式和异常峰值成因——常关联低效运行或故障设备。结果Costco用水量降20%，水单节省约22%。
法国通往三百万连接设备之路
Nova Veolia子公司Birdz，作为资源优化全球领导者，2015年在法国里昂部署基于LoRa的水务管理系统。该市现运营超40万LoRa传感器。
推出以来，里昂修复超1200处泄漏，水网效率提升8%，每年节水约百万立方米。
图4. 智能公用事业基础设施方法。
Birdz计划在法国扩展，新增三百万智能传感器。长期目标在未来十年实现超70%水表远程抄读。
基于LoRa的传感器提供可扩展性
LoRa传感器的可扩展性和互操作性是从传统实践向互联时代智能数据驱动公用事业管理转型的关键驱动力。
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