[实用新型]一种基于LoRaWAN通信的智能电能表

说明书

本实用新型提供一种基于LoRaWAN通信的智能电能表，包括系统电源、第一主控模块、SPI接口电路以及第二主控模块，所述系统电源连接第一主控模块和第二主控模块用以给第一主控模块和第二主控模块供电；所述第一主控模块通过SPI接口电路与第二主控模块进行连接；所述第一主控模块包括第一主控MCU和LoRa通信模块，所述第一主控MCU与LoRa通信模块相连接，用以实现智能电能表数据远程采集和远程通信；所述第二主控模块包括第二主控MCU、计量芯片以及存储器电路。本实用新型采用LoRa无线的通信技术，基于LoRaWAN通信协议开发的智能电能表，相比传统微功率无线方式，LoRa无线具备高效的前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力。

技术领域

本实用新型涉及智能电能表领域，特别涉及一种一种基于LoRaWAN通信的智能电能表。

背景技术

在当今信息化时代，物联网技术是世界新一轮技术革命的重要发展方向。国内物联网技术的发展，为电、水、气、热能源表计及系统提供了重大的发展机遇。国网也提出充分应用“大、云、物、移、智”等等现代信息技术，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网。

其中，LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，属于LPWAN通信技术中的一种，最早由美国Semtech公司采用和推广。而传统的无线系统使用频移键控(FSK)调制作为物理层，因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制，但其调制方式很难兼顾低功耗和远距离的双向要求，而LoRa是基于线性调频扩频调制，它保持了FSK调制相同的低功耗特性，同时增加了通信距离。LoRa的最大特点就是在同样的功耗条件下比其它无线方式传播的距离扩大3-5倍，实现了低功耗和远距离的统一。LoRa的传输距离范围长达15至20公里，低功耗的特性延长了电池使用寿命，免牌照的频段、基础设施以及节点/终端的低成本，以上特性都使LoRa的使用成本大幅降低，低功耗、低成本、远距离这些特性，使得LoRa通信技术非常适合于能源计量行业的应用。

同时，LoRaWAN是基于LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构，如果按协议分层来说LoRaWAN就是MAC层，LoRa是物理层。并且LoRaWAN协议针对低功耗、电池供电的传感器进行了优化，包括了不同级别的终端节点以优化网络延迟和电池寿命间的平衡关系。它是完全双向的，由安全专家构建确保了可靠性和安全性。

那么，如何利用LoRa这一物联网通信技术和LoRaWAN通信协议，设计开发一款可接入物联网的智能电能表是目前亟待解决的问题。

传统无线智能电能表主要采用微功率无线模块，而采用微功率无线的电表在现场存在通信距离短、通信效果差、兼容性差等问题，主要表现在：

1、通信距离短。相比LoRa而言，通常采用FSK调制方式，其传输距离有限，不同的地理环境对通信距离影响较大，由于多路径产生的通信影响，微功率无线模块附近的障碍物较多时，通信的距离和可靠性会减少。

2、气候条件影响大。空气干燥时通信距离较远，空气潮湿(特别是雨、雾、雪天气)通信距离较近，在微功率无线模块容许的工作环境温度范围内，温度升高会导致发射功率减少及接收灵敏度降低，从而减少了通信距离。

3、电磁环境影响大。直流电机，高压电网、开关电源、电焊机、高频电子设备、电脑单片机等设备对微功率无线通信模块的接收灵敏度产生影响，通信距离会有不同程度的衰减。

4、兼容性差。各表厂选用不同的微功率无线模块，采用私有通信协议，目前智能做到电表之间的互联互通，但是无法做到物联网设备的互联互通。

实用新型内容