近年來,隨著我國水資源管理及國家節(jié)水行動政策的出臺,以及新型城鎮(zhèn)化、智慧城市、節(jié)水型城市的建設(shè)政策的推行,都對水表提出了智能化的需求。在我國正在大力推進的智慧城市建設(shè)中,僅在“十三五”期間就實施了三個批次、共計277個智慧城市試點工作,并取得了較好效果,同期智慧城市建設(shè)市場規(guī)模達到了4萬億元。
智能水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)對用水量進行計量并進行用水數(shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表。與傳統(tǒng)水表一般只具有流量采集和機械指針顯示用水量功能相比,智能水表可為水務(wù)企業(yè)帶來多項新的價值。同時,LoRa®等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在快速地發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用,使人們進入了一個萬物互聯(lián)的智能世界,也為傳統(tǒng)水表向智能水表的轉(zhuǎn)型升級提供了基礎(chǔ)性的技術(shù)支持。
智能水表除了可對用水量進行記錄和電子顯示外,還可以按照約定對用水量進行控制,并且自動完成階梯水價的水費計算,同時可以進行用水數(shù)據(jù)的存儲和分析,并通過水務(wù)公司的數(shù)據(jù)中心推送到用戶的App上。隨著我國大力推進智慧城市建設(shè),智能水表作為智慧城市建設(shè)中智慧水務(wù)建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán),正迎來巨大的市場需求空間。
圖1:2016-2022年智能水表市場規(guī)模及預測
因為用水場景無處不在,所以智能水表量大面廣、安裝環(huán)境復雜,這對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的選用提出了更高的要求。在實際應(yīng)用中,水務(wù)企業(yè)和水表廠商發(fā)現(xiàn)許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信號覆蓋弱、抗干擾性差,無法很好地適用于智能水表。而LoRa無線通信技術(shù)的出現(xiàn)給智能表計的發(fā)展帶來了巨大的契機。LoRa具有鏈路預算高、信號抗干擾強、功耗低、易部署等特點,與無線抄表的應(yīng)用需求十分契合。
福州東日信息技術(shù)有限公司(以下簡稱“東日信息”)是一家專注于LoRa等物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)、傳感測控技術(shù)研發(fā)及推廣應(yīng)用的方案提供商,致力于為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供完善、多維度的無線通信解決方案,也是最早加入LoRa聯(lián)盟的中國企業(yè),亦是國家級高新技術(shù)企業(yè)。東日信息從2015年開始自主研發(fā)LoRa無線抄表方案,已有百萬級的模塊和水表在全國應(yīng)用。
在智能表計的實際應(yīng)用中,為滿足水務(wù)公司和居民的多方需求,解決漏損、結(jié)算、運營成本、水表功耗等行業(yè)的四大痛點,東日信息研發(fā)了LR mesh自組網(wǎng)方案。該方案采用Semtech的SX126x芯片來提供物聯(lián)網(wǎng)連接,無需依賴任何第三方即可進行快速組網(wǎng),抄讀率高達99%以上,不僅利用超低功耗降低了運行成本,還可以配合客戶的大數(shù)據(jù)云平臺,更好地服務(wù)公用事業(yè)應(yīng)用。
東日信息基于LR mesh自組網(wǎng)技術(shù)的智能水表方案由基表和遠傳單元組成,遠傳單元對基表進行數(shù)據(jù)采集和傳輸。憑借LoRa的超低功耗、遠距離傳輸和部署靈活性,東日信息基于LR mesh自組網(wǎng)智能水表解決方案具有以下主要特點:
節(jié)點容量大:每個網(wǎng)絡(luò)由1個網(wǎng)關(guān)、最多55個中繼、最多2047只水表組成
身份識別:所有產(chǎn)品均自帶8字節(jié)長度的UID作為產(chǎn)品的網(wǎng)內(nèi)身份識別
現(xiàn)場配置:支持APP現(xiàn)場進行表計配置和信息獲取,便于維護。其中網(wǎng)關(guān)、中繼器內(nèi)置藍牙5.0,水表內(nèi)置NFC
自動組網(wǎng):中繼和水表自動組網(wǎng),形成樹狀網(wǎng)絡(luò),減少人工介入,方便現(xiàn)場安裝
超低功耗設(shè)計:鋰電池供電,無需電源布線,一天上報4次數(shù)據(jù)情況下,電池可使用10年以上(ER18505鋰電池)
專利技術(shù):東日信息專利磁阻傳感技術(shù),能識別水流正反轉(zhuǎn)和磁攻擊干擾
高防水等級:IP68
安全可靠:網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通訊具有失敗重傳和加密功能,提高通訊的安全性
遵守國標:符合《微功率短距離無線電發(fā)射設(shè)備目錄和技術(shù)要求》,任意時刻單信道發(fā)射、占用帶寬小于200kHz時發(fā)射功率譜密度限值50mW/200kHz(e.r.p)、單次發(fā)射持續(xù)時間不超1秒
功率控制:網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通訊具有功率控制功能,在保證通訊可靠性的基礎(chǔ)上減少對外界的干擾,綠色環(huán)保
該方案的系統(tǒng)框圖以及現(xiàn)場部署圖片如下:
圖2:LR mesh自組網(wǎng)智能水表系統(tǒng)框圖
圖3:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現(xiàn)場部署1
圖4:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現(xiàn)場部署2
圖5:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現(xiàn)場部署3
圖6:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現(xiàn)場部署4
福州東日信息技術(shù)有限公司總經(jīng)理黃小文表示:“智慧水務(wù)的不斷推進,對終端計量產(chǎn)品的應(yīng)用性能提出了更高要求。我們很榮幸能與Semtech合作,利用SX126x芯片開發(fā)出LR mesh自組網(wǎng)抄表方案,該方案具有現(xiàn)場部署簡單、信號覆蓋無死角、抄表率高達99%以上等優(yōu)勢,為現(xiàn)代水務(wù)管理向更加精細化、信息化、智慧化方向發(fā)展提供可靠支持。”
東日信息的愿景是成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè),助力中國各個領(lǐng)域的智能物聯(lián)升級。除了在智慧水務(wù)行業(yè)有落地應(yīng)用外,在電力物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)內(nèi)還有諸如電力故障指示器、電力無線測溫等解決方案,在消費電子行業(yè)有藍牙打印機主板、透傳模組等方案。東日信息憑借著豐富的應(yīng)用和項目經(jīng)驗,為諸多領(lǐng)域帶來了智能高效的解決方案。東日信息致力于成為領(lǐng)先的智能水表OEM/ODM服務(wù)商,為水表基表廠家升級為智能水表廠家提供全面解決方案。
Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東說道:“Semtech很高興看到東日信息推出的LR mesh自組網(wǎng)抄表方案,該方案的特點與LoRa自組、安全、可控的特性相得益彰。采用LoRa的智能水務(wù)方案具有很高的社會效益,可省去現(xiàn)場抄表從而減輕工作壓力;同時可動態(tài)調(diào)整水壓,減少用戶投訴;還可以引導用戶節(jié)約用水, 加強環(huán)保意識;而這些正是Semtech的LoRa物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用目標。未來LoRa將在政策和需求的雙驅(qū)動下,繼續(xù)推動智能水表行業(yè)快速發(fā)展。”
智能水表也正在給整個社會創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益:可通過數(shù)據(jù)分析排除異常, 減少漏損;在節(jié)約成本、節(jié)省開支的同時提高效率;用戶可利用App完成諸如自助繳費等服務(wù), 幫助用戶和水務(wù)公司提升資金使用效率。智能水表既可實時監(jiān)測水表的運行狀態(tài),又可對水質(zhì)、水壓等進行監(jiān)測,在方便水務(wù)公司對居民用水進行管理的同時,又有促使居民合理用水、節(jié)約用水。LoRa憑借著低功耗、遠距離、易部署、抗干擾性強等特點,已在智能抄表領(lǐng)域有著成熟的、大規(guī)模的應(yīng)用。
