我國是水資源需求大國,目前水表在用水計量、費用計算、供水控制和節水管理等方面扮演著重要角色。但在很長一段時間內,業界都使用傳統水表進行水量數據采集,它們只能由人工上門抄表,極易造成誤讀、漏讀、錯記等問題,同時還不能與其他水務相關的智能設備和數據中心通信,從而不僅給用戶和水務公司帶來諸多困擾,還制約了水務企業利用App來與客戶互動和提供增值業務。

近年來,隨著我國水資源管理及國家節水行動政策的出臺,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的智慧城市建設中,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,同期智慧城市建設市場規模達到了4萬億元。

智能水表是一種利用現代微電子技術、現代傳感技術對用水量進行計量并進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,智能水表可為水務企業帶來多項新的價值。同時,LoRa®等物聯網技術也在快速地發展和大規模應用,使人們進入了一個萬物互聯的智能世界,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據的存儲和分析,并通過水務公司的數據中心推送到用戶的App上。隨著我國大力推進智慧城市建設,智能水表作為智慧城市建設中智慧水務建設的關鍵一環,正迎來巨大的市場需求空間。

圖1:2016-2022年智能水表市場規模及預測

因為用水場景無處不在,所以智能水表量大面廣、安裝環境復雜,這對物聯網技術的選用提出了更高的要求。在實際應用中,水務企業和水表廠商發現許多物聯網技術信號覆蓋弱、抗干擾性差,無法很好地適用于智能水表。而LoRa無線通信技術的出現給智能表計的發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,與無線抄表的應用需求十分契合。

福州東日信息技術有限公司(以下簡稱“東日信息”)是一家專注于LoRa等物聯網無線通信技術、傳感測控技術研發及推廣應用的方案提供商,致力于為物聯網行業提供完善、多維度的無線通信解決方案,也是最早加入LoRa聯盟的中國企業,亦是國家級高新技術企業。東日信息從2015年開始自主研發LoRa無線抄表方案,已有百萬級的模塊和水表在全國應用。

在智能表計的實際應用中,為滿足水務公司和居民的多方需求,解決漏損、結算、運營成本、水表功耗等行業的四大痛點,東日信息研發了LR mesh自組網方案。該方案采用Semtech的SX126x芯片來提供物聯網連接,無需依賴任何第三方即可進行快速組網,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據云平臺,更好地服務公用事業應用。

東日信息基于LR mesh自組網技術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自組網智能水表解決方案具有以下主要特點:

節點容量大:每個網絡由1個網關、最多55個中繼、最多2047只水表組成

身份識別:所有產品均自帶8字節長度的UID作為產品的網內身份識別

現場配置:支持APP現場進行表計配置和信息獲取,便于維護。其中網關、中繼器內置藍牙5.0,水表內置NFC

自動組網:中繼和水表自動組網,形成樹狀網絡,減少人工介入,方便現場安裝

超低功耗設計:鋰電池供電,無需電源布線,一天上報4次數據情況下,電池可使用10年以上(ER18505鋰電池)

專利技術:東日信息專利磁阻傳感技術,能識別水流正反轉和磁攻擊干擾

高防水等級:IP68

安全可靠:網絡節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射設備目錄和技術要求》,任意時刻單信道發射、占用帶寬小于200kHz時發射功率譜密度限值50mW/200kHz(e.r.p)、單次發射持續時間不超1秒

功率控制:網絡節點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,綠色環保

該方案的系統框圖以及現場部署圖片如下:

圖2:LR mesh自組網智能水表系統框圖

圖3:LR mesh自組網智能水表現場部署1

圖4:LR mesh自組網智能水表現場部署2

圖5:LR mesh自組網智能水表現場部署3

圖6:LR mesh自組網智能水表現場部署4

福州東日信息技術有限公司總經理黃小文表示:“智慧水務的不斷推進,對終端計量產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芯片開發出LR mesh自組網抄表方案,該方案具有現場部署簡單、信號覆蓋無死角、抄表率高達99%以上等優勢,為現代水務管理向更加精細化、信息化、智慧化方向發展提供可靠支持。”

東日信息的愿景是成為物聯網領域的領先企業,助力中國各個領域的智能物聯升級。除了在智慧水務行業有落地應用外,在電力物聯網行業內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用和項目經驗,為諸多領域帶來了智能高效的解決方案。東日信息致力于成為領先的智能水表OEM/ODM服務商,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的智能水務方案具有很高的社會效益,可省去現場抄表從而減輕工作壓力;同時可動態調整水壓,減少用戶投訴;還可以引導用戶節約用水, 加強環保意識;而這些正是Semtech的LoRa物聯網的應用目標。未來LoRa將在政策和需求的雙驅動下,繼續推動智能水表行業快速發展。”

智能水表也正在給整個社會創造巨大的經濟效益:可通過數據分析排除異常, 減少漏損;在節約成本、節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, 幫助用戶和水務公司提升資金使用效率。智能水表既可實時監測水表的運行狀態,又可對水質、水壓等進行監測,在方便水務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,已在智能抄表領域有著成熟的、大規模的應用。