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随着信息技术的飞速发展，其在各个领域中的应用也变得越来越广泛，在改变各领域工作方式的同时，也让其工作质量以及工作效率得到了很大的提升。例如LoRa 技术在天然气无线抄表中的应用，不仅提高了燃气企业的服务质量，也对其现代化发展产生了巨大的推动作用。鉴于此，文章针对相关内容进行了深入的分析和研究，希望能够进一步提升该项技术的应用效果。 所谓的LoRa 技术，实际就是一种无线电调制解调技术，其中涵盖多项技术内容，包括扩频技术、数字信号处理技术以及前项纠错编码技术等等，在天然气无线抄表中应用该项技术构建智能化的通讯系统，不仅能够延长信号传输距离，减少相关工作的功耗问题，还能提高无线抄表工作的安全性以及抗干扰性，这对于天然气无线抄表质量的提升具有非常重要的意义，因此，有必要针对相关内容加强研究。
1 基于LoRa技术的无线抄表系统
1.1 系统结构
系统涉及到服务器主站管理软件、LoRa 中继器、集中器、现场维护掌机以及LoRa 无线燃气表等等，其中，主站管理软件是系统实现集抄管理的核心，能够对用户的燃气使用情况进行远程抄收和自动上传，对于欠费用户以及续费用户的燃气阀门进行实时的控制，而且可以利用阶梯价格的方式对用户的燃气使用情况进行统计及扣费，与此同时，在用户燃气表出现故障以后，也会进行实时的上报。
集中器能够对现场数据进行实时的采集，并将相关数据汇集在系统终端当中，其上行主要是借助主站服务器以及GPRS 移动网络来实现通信的，而下行则需要通过LoRa 网络和无限燃气表以及中继器进行通信，实现燃气表数据的有效采集。在LoRa 网络当中，集中器发挥着中心节点的作用，而LoRa 无线燃气表大部分可以充当休眠节点，能够与中心节点指定的网络进行直接的连接，另外，中继器也可以当做路由节点与该网络进行连接。对于其他不能直接与中心节点进行连接的LoRa 无线燃气表，则可以将已经入网的LoRa 中继器唤醒，从而为其入网提供允许，这也是实现LoRa 无线燃气表全部组网的前提。
现场维护掌机属于辅助设备，能够对现场当中的LoRa 节点进行测试，并实现问题的诊断与维护，与此同时，通过现场维护掌机也可以对燃气表数据进行直接的抄收，并与主站系统进行对接，实现抄收数据的登记及核对。1.2 硬件设计
集中器设计：
其硬件设计如图1所示，主要功能涉及到网络构建及管理、数据
功夫面储存以及运行状态指示等。利用LoRa 无线模块可以对燃气表数据进行抄读，并借助GPRS 通信实现数据的上传。其中，RS232接口能够对相关设备进行调试及维护，而时钟模块则可以使系统获得精确的时间基准，能够对细致的时间进行记录，甚至具
备闰年补偿等功能。
图1 硬件设计图
中继器设计：
该项设备具有中继信号及网络连接的作用，在无线抄表系统当中能够对中继器和燃气表进行有效的衔接，并在集中器以及燃气表之间进行信息的传递，主要的功能就是信号接收及复制、中继转发放大以及处理判断等，这对于网络覆盖范围的提升具有非常积极的作用。与此同时，中继器还能对燃气表的入网信息和退出信息实施管理，最多可以向50个相邻的燃气表提供路由服务。
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混合罐用于中继器的电源大多都是容量较高的锂亚硫酰氯电池，其电池容量为19Ah ，能够为中继器的运行提供有利支持，并且可以响应每日的抄表服务。
燃气表设计：
蛇油精对硬件电路进行合理的设计，不仅能够使数据传输更加准确，还能降低EMC 的干扰。良好的硬件设计，能够在燃气表当中实现燃气计量、流量显示以及无线数据收发，并且可以对燃气表自身的性能参数进行实时的更新。利用4节干电池为主控电路提供电源，可以使其运行15个月。而通过锂亚硫酰氯电池为时钟模块供电，则可以供其运行10年以上。1.3 软件设计
集中器系统软件：
在本系统当中，应用的操作系统主要是以优先级可抢占型内核为基础来实现的，其可以对各项任务进行有效的调动，并赋予各项任务不同的优先级，以此来保证任务响应的及时性。其不仅可以将程序的复杂性有效降低，还能为程序的开发及运行维护提供支持。
LoRa技术在天然气无线抄表中的运用
厦门海洋职业技术学院 杨永金
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服务器主站管理软件：
该软件主要使用B/S结构，是一种Web网站形式的系统，使用的是面向对象的C#编程语言，而在前端页面方面则主要是前端技术，另外，数据库则是关系型数据库。
2 系统运行分析
2.1 抄读准确率及成功率
相关单位在无线抄表业务中应用该系统以后，每个月都安排工作人员到现场使用手持机抄读燃气表数据，经10次抄表以后，对抄读成功率进行了统计，可以确定一次抄读成功率超过98%，而部分用户的数据准确率则达到了100%。与此同时，在10个月的测试当中，发现LoRa无限燃气抄表系统要比基于GFSK调制方式的系统更加稳定。
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2.2 远程控制及自动上传成功率
确保主站到集中器，再到表端网络信道的可靠性，是实现自动化抄表和阀控的前提，同时也是实现预付费业务有效开展的基础。在主动模式下随机选取一些表具每日进行数据上传，并由集中器将数据发送至主站系统，在此基础上对数据上传的成功率进行验证，经一个月的验证以后，可以确定抄读数据的上传成功率能够达到96%以上。而在被动模式下，远程开关阀控等操作主要是由主站下发的，经工作人员入户进行阀门状态的确认，确定所在辖区的抽样测试具有100%的成功率。
2.3 传输效果及距离
LoRa应用的通信速率相对较低，在相应的发射功率下，能够使扩频表具有较高的接收灵敏度，但通信距离越大，其通信速率就越低，现场抄表需要等待的时间也就越长，因此，需要燃气企业结合业务实际，确定传输距离以及通信速率的平衡点。
3 系统应用中的相关问题
3.1 稳定性问题
虽然对LoRa技术进行应用，能够有效扩大系统的信号传输范围，使GFSK调制方式中的通讯距离限制得到了很大的改善，并提高了无线抄表的成功率，但该项技术在实际当中的应用时间仍然相对较短，所以，在长期运行的情况下，仍然需要相关人员对基于LoRa技术的抄表系统进行不断的跟踪与测试，明确掌握系统抄表工作的稳定性、准确性、能耗情况以及故障情况，并通过相关措施加强改进和优化。
3.2 集中器应用问题
对于无线抄表工作而言，集中器是其实现远程管理以及自动抄表的重要条件，随着通信距离的扩大，将集中器作为中心设置无线抄表网络，将会获得更大的覆盖范围，囊括更多的用户，而这也将突破原
来以小区为单位的抄表模式。因此，想要将LoRa技术的作用充分的发挥出来，实现无线抄表系统的有效应用，还需要燃气企业针对集中器的位置、供电、运维管理等内容进行深入的研究，使集中器的设置能够更加科学、合理，为无线抄表业务的有效开展提供有力支撑。
3.3 向前兼容问题
当前阶段，GFSK调制方式在国内燃气企业当中的应用还比较普遍，鉴于这种情况，怎样与现有的无线表抄表系统保持兼容，是燃气企业应用LoRa技术时必须要重点关注的问题。而内嵌在扩频表当中的通信模块，不仅能够满足LoRa扩频调制方式的相关要求，在具备相同的技术标准时，还能通过调制方式的切换，与现有无线表实现兼容。但想要做到这一点，还需要对相关措施予以落实。
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3.4 互联互通问题
在燃气企业当中，如何对各品牌扩频器无线表进行统一的抄表一直都是其相关工作人员较为关心的问题，在国内，大部分扩频表当中的芯片都能在物理层面上实现兼容，但想要真正的做到互联互通，还需要对通信协议规约进行统一的编制与实施，并对无线参数进行约定，提高命令格式以及通信帧结构等内容的规范性，只有如此，才能为互联互通提供支持。
4 提高系统应用效果的建议
4.1 加强标准化定制
在对LoRa技术进行应用，构建无线抄表系统的过程中，必须要重视技术的标准化，要结合自身业务需求，对相应的技术标准以及通信协议进行科学的编制，同时，要对产品验收考核标准进行量化处理，尽可能的提升产品质量，为各品牌无线表的统一管控提供支持，从而在客户管理系统方面实现集成对接。
4.2 提高业务流程的规范性
燃气企业应该结合扩频抄表系统的主要特点，对相关业务流程的规范性进行不断的提升，具体工作应该涵盖检定、安装、抄收以及运维等诸多环节。并且要对远传管控业务基础以及相关服务体系进行不断的完善，确保天然气无线抄表工作能够顺利的开展。除此之外，还要对运行跟踪机制进行完善，确保企业能够对系统应用过程中的相关问题进行及时的明确和管控，有效提升相关工作的质量及效率。
在天然气无线抄表业务中应用LoRa技术，能够构建智能化的无线抄表系统，这对于相关工作质量及效率的提升具有非常重要的意义，因此，天然气企业一定要对该项技术保持高度的重视，要结合自身实际，对该项技术进行深入的研究，并在实践当中进行合理的应用，使其能够在企业发展中发挥更大的作用。
作者简介：杨永金（1976—），男，福建厦门人，厦门大学硕士研究生，讲师，厦门海洋职业技术学院教师，研究方向：检测技术与自动化装置。
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