关于基于LoRa的远程抄表系统的设计与实现.doc
《关于基于LoRa的远程抄表系统的设计与实现.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《关于基于LoRa的远程抄表系统的设计与实现.doc(5页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、关于基于LoRa的远程抄表系统的设计与实现0 引言随着工业自动化、城市居民住宅建设和农村小城镇建设的日益发展,独立电能表数量迅速增多,抄表计量也日趋复杂。传统的人工电力抄表方式已不能满足当今社会的需求,远程抄表已成为智能电网中重要的组成部分。近年来,利用ZigBee技术构造的无线自动抄表系统的技术水平有了长足的进步1,但是ZigBee只适用于近距离传输,最远通信距离为100 m,且ZigBee网络很容易产生同频干扰,影响网络质量;在实际应用中由于电能表安装的物理范围广而且有些地区遮挡物较为严重等问题,不能将电能表数据全部抄回。为解决上述问题,本文提出了一种基于LoRa的新型远程抄表系统,该抄表
2、系统通信距离远、功耗低2,能很好地满足无线智能抄表系统的需求。系统通过中继器将无线信号进行中继转发3-4,建立有效、快捷且可靠的路由路径,最终将电能表数据抄读回来。基于SX1278的LoRa是一种新型无线通信技术,它利用了先进的扩频调制技术和编解码方案,增加了链路预算,具有更好的抗干扰性5-6。1 系统总体设计方案基于LoRa的远程抄表系统由路由模块、中继器、电能表组成。路由模块对电能表集中管理,并且负责对电能表的数据抄读;中继器负责为电能表中继无线信号;电能表为系统的从设备,也是中心设备,所有其他设备最终都是为了抄读电能表的计量数据服务。系统运行时,由于电能表安装的物理范围广,必然存在直抄近
3、端区及中继远端区这两种情况。对于直抄近端区,可以通过无线模块直接抄读;对于中继远端区,需要通过中继器进行无线数据转发,系统设计框图如图1所示。基于LoRa的远程抄表系统采用的网络为主从式,由路由模块集中管理中继器、电能表。在这里把网络构建分成两部分:路径探测请求流程和路径探测响应流程。路径探测请求流程由路由模块发起,采用洪泛广播的方式传输,中继器在接收到路径探测请求帧后,根据其内容进行选择性中继转发,最终中继至表端,这也就是请求抄表的过程,通过路径探测请求流程来寻找抄表的路径。路径探测响应流程由末端中继器发起,中继器在接收到表端的路径探测响应帧后,根据自身存储的中继路径构建路径探测响应帧回传给
4、路由模块,采用单播的方式传输,一旦路由模块接收到路径探测响应帧,就可以确定该路径能够实现抄表。2 SX1278SX1278是LoRa射频部分的核心芯片,它集成规模小、效率高,工作频段为137525 MHz7。LoRa是低功耗广域网通信技术的一种,是一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术。当SX1278工作在LoRa模式时,能获得超过-148 dBm的高灵敏度8。SX1278部分关键性能数据如表1所示。2.1 SX1278芯片及外围电路SX1278芯片及外围电路图如图2所示。射频收发芯片SX1278通过SPI接口以及RF_DIO1RF_DIO3与MCU进行信号传输。2.2 天线端口电路该部分电路
5、包含射频信号的收发切换控制以及天线的两种兼容接口(IPEX座接口和弹簧天线接口),L3、C14、C15组成型匹配网络,用于对天线的匹配,具体电路图如图3所示。3 路径探测流程路径探测是指路由模块、中继器、表端的网络构建过程,网络构建为后续的集中器抄表提供通信路径。3.1 路径探测请求流程路由模块在发起对某个表端模块的路径探测后,先设定路径探测超时定时器,然后等待子节点对路径探测请求帧的中继转发以及路径探测请求的响应处理9;中继器对路径探测请求帧进行中继转发,各中继器在中继转发时遵循时隙同步原则10,在一个有效的时隙周期内只对同一网络的同一目标地址的路径探测请求帧转发一次,对于在该时隙周期内接收
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 关于 基于 LoRa 远程 系统 设计 实现
链接地址:https://www.31doc.com/p-3388159.html