近年來(lái),隨著(zhù)我國水資源管理及國家節水行動(dòng)政策的出臺,以及新型城鎮化、智慧城市、節水型城市的建設政策的推行,都對水表提出了智能化的需求。在我國正在大力推進(jìn)的智慧城市建設中,僅在“十三五”期間就實(shí)施了三個(gè)批次、共計277個(gè)智慧城市試點(diǎn)工作,并取得了較好效果,同期智慧城市建設市場(chǎng)規模達到了4萬(wàn)億元。
智能水表是一種利用現代微電子技術(shù)、現代傳感技術(shù)對用水量進(jìn)行計量并進(jìn)行用水數據傳遞及結算交易的新型水表。與傳統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(lái)多項新的價(jià)值。同時(shí),LoRa®等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在快速地發(fā)展和大規模應用,使人們進(jìn)入了一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的智能世界,也為傳統水表向智能水表的轉型升級提供了基礎性的技術(shù)支持。
智能水表除了可對用水量進(jìn)行記錄和電子顯示外,還可以按照約定對用水量進(jìn)行控制,并且自動(dòng)完成階梯水價(jià)的水費計算,同時(shí)可以進(jìn)行用水數據的存儲和分析,并通過(guò)水務(wù)公司的數據中心推送到用戶(hù)的App上。隨著(zhù)我國大力推進(jìn)智慧城市建設,智能水表作為智慧城市建設中智慧水務(wù)建設的關(guān)鍵一環(huán),正迎來(lái)巨大的市場(chǎng)需求空間。
圖1:2016-2022年智能水表市場(chǎng)規模及預測
因為用水場(chǎng)景無(wú)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(shí)際應用中,水務(wù)企業(yè)和水表廠(chǎng)商發(fā)現許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信號覆蓋弱、抗干擾性差,無(wú)法很好地適用于智能水表。而LoRa無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的出現給智能表計的發(fā)展帶來(lái)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(diǎn),與無(wú)線(xiàn)抄表的應用需求十分契合。
福州東日信息技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“東日信息”)是一家專(zhuān)注于LoRa等物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、傳感測控技術(shù)研發(fā)及推廣應用的方案提供商,致力于為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供完善、多維度的無(wú)線(xiàn)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(kāi)始自主研發(fā)LoRa無(wú)線(xiàn)抄表方案,已有百萬(wàn)級的模塊和水表在全國應用。
在智能表計的實(shí)際應用中,為滿(mǎn)足水務(wù)公司和居民的多方需求,解決漏損、結算、運營(yíng)成本、水表功耗等行業(yè)的四大痛點(diǎn),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(lái)提供物聯(lián)網(wǎng)連接,無(wú)需依賴(lài)任何第三方即可進(jìn)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(hù)的大數據云平臺,更好地服務(wù)公用事業(yè)應用。
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(jìn)行數據采集和傳輸。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(diǎn):
節點(diǎn)容量大:每個(gè)網(wǎng)絡(luò )由1個(gè)網(wǎng)關(guān)、最多55個(gè)中繼、最多2047只水表組成
身份識別:所有產(chǎn)品均自帶8字節長(cháng)度的UID作為產(chǎn)品的網(wǎng)內身份識別
現場(chǎng)配置:支持APP現場(chǎng)進(jìn)行表計配置和信息獲取,便于維護。其中網(wǎng)關(guān)、中繼器內置藍牙5.0,水表內置NFC
自動(dòng)組網(wǎng):中繼和水表自動(dòng)組網(wǎng),形成樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò ),減少人工介入,方便現場(chǎng)安裝
超低功耗設計:鋰電池供電,無(wú)需電源布線(xiàn),一天上報4次數據情況下,電池可使用10年以上(ER18505鋰電池)
專(zhuān)利技術(shù):東日信息專(zhuān)利磁阻傳感技術(shù),能識別水流正反轉和磁攻擊干擾
高防水等級:IP68
安全可靠:網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)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(wú)線(xiàn)電發(fā)射設備目錄和技術(shù)要求》,任意時(shí)刻單信道發(fā)射、占用帶寬小于200kHz時(shí)發(fā)射功率譜密度限值50mW/200kHz(e.r.p)、單次發(fā)射持續時(shí)間不超1秒
功率控制:網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間通訊具有功率控制功能,在保證通訊可靠性的基礎上減少對外界的干擾,綠色環(huán)保
該方案的系統框圖以及現場(chǎng)部署圖片如下:
圖2:LR mesh自組網(wǎng)智能水表系統框圖
圖3:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現場(chǎng)部署1
圖4:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現場(chǎng)部署2
圖5:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現場(chǎng)部署3
圖6:LR mesh自組網(wǎng)智能水表現場(chǎng)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(jìn),對終端計量產(chǎn)品的應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(kāi)發(fā)出LR mesh自組網(wǎng)抄表方案,該方案具有現場(chǎng)部署簡(jiǎn)單、信號覆蓋無(wú)死角、抄表率高達99%以上等優(yōu)勢,為現代水務(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(gè)領(lǐng)域的智能物聯(lián)升級。除了在智慧水務(wù)行業(yè)有落地應用外,在電力物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)內還有諸如電力故障指示器、電力無(wú)線(xiàn)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(zhù)豐富的應用和項目經(jīng)驗,為諸多領(lǐng)域帶來(lái)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(chǎng)家升級為智能水表廠(chǎng)家提供全面解決方案。
Semtech中國區銷(xiāo)售副總裁黃旭東說(shuō)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(diǎn)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(huì )效益,可省去現場(chǎng)抄表從而減輕工作壓力;同時(shí)可動(dòng)態(tài)調整水壓,減少用戶(hù)投訴;還可以引導用戶(hù)節約用水, 加強環(huán)保意識;而這些正是Semtech的LoRa物聯(lián)網(wǎng)的應用目標。未來(lái)LoRa將在政策和需求的雙驅動(dòng)下,繼續推動(dòng)智能水表行業(yè)快速發(fā)展。”
智能水表也正在給整個(gè)社會(huì )創(chuàng )造巨大的經(jīng)濟效益:可通過(guò)數據分析排除異常, 減少漏損;在節約成本、節省開(kāi)支的同時(shí)提高效率;用戶(hù)可利用App完成諸如自助繳費等服務(wù), 幫助用戶(hù)和水務(wù)公司提升資金使用效率。智能水表既可實(shí)時(shí)監測水表的運行狀態(tài),又可對水質(zhì)、水壓等進(jìn)行監測,在方便水務(wù)公司對居民用水進(jìn)行管理的同時(shí),又有促使居民合理用水、節約用水。LoRa憑借著(zhù)低功耗、遠距離、易部署、抗干擾性強等特點(diǎn),已在智能抄表領(lǐng)域有著(zhù)成熟的、大規模的應用。
