LoRa传输技术在山区雨水情监测站点的案例分析

LoRa传输技术在山区雨水情监测站点的案例分析

叶伟1，郑宏2，汪义东1

1.江苏南水科技有限公司,江苏 南京 210012

2.水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012

摘 要：雨水情自动测报系统已经应用很多年，目前技术较为成熟，属于常规测量设备系统。通讯方式经历过很多，有短波、卫星、GPRS等，目前最为广泛的传输方式是GPRS传输。但是某些无GPRS信号的偏远深山里，附近没有信号基站，信号覆盖不到，或者掉线严重地方，就需要采取其它措施来解决通讯问题。在山区小水库雨水情测报系统项目建设过程中就会遇到这样的问题，本文就此情况的成功解决办法做了简要案例分析。

关键词：雨水情监测；GPRS信号；LoRa传输；现场测试

1、雨水情遥测系统概述

遥测雨水情监测是水文监测的基本监测方式，其通过传感器采集雨量和水位数据，再用通讯模块把信息发送到接收平台。

2、原通讯方式遇到的问题

小水库由于库容较小，相对于大中型水库而言周边基础设施较差，尤其体现在交通和通讯信号。在安徽池州市小型水库雨水情自动测报系统建设项目实施过程中，一座名为考坑水库，由于道路条件限制，难以进行大土建工程，于是采用了雷达站建设形式，该站距离附近最近居民点有大约2km，且中间间隔两座山，草木茂盛，水库地势较低，处于群山峻岭的最下方，所有通讯商的2G信号都只有1格，站点信号极差，电话很难打出去。

经过现场实测手机信号强度为-106dBm，低于农村地区要求的最低值-94dBm，已接近无信号值的-113dBm。原通讯方式是采用GPRS通讯，用国内三家通讯商的卡都无法通讯，通讯模块一直处于搜索网络中。与通讯供应商沟通，对方调整了天线方向和发射强度，问题依然存在。由于成本问题，本站未采用卫星通讯方式。又尝试更换雷达站设备位置，依然不行。

3、LoRa传输方式的采用

经过调查了解，LoRa模块具有短传功能，成本低、功耗低、技术成熟。于是选择了LoRa作为中继方式使数据传输到接收平台。水库处只安放采集系统（太阳能供电系统)和LoRa模块（发送端），在离水库2km外的村里GPRS信号优的地方建设一套中继站来接收并转发水库发送来的LoRa信号。采用的是济南有人牌的LoRa模块，该型号可点对点传输，具备232和485两种通讯接口，12V-36V电压，这些参数都与原通讯设备一致，可直接连接。

采集发送端：RTU的通讯是通过485口与发送端LoRa模块连接。中继接收端：接收端LoRa模块通过485口与GPRS通讯模块连接。最终数据通过GPRS通讯模块发送出去，LoRa相当于串联进原系统，由于LoRa是透传模式，整体结构未变。需要注意的是LoRa模块的设置中速率设置对数据掉包率影响较大，本型号速率有8个档位，挡位越高信号传输距离越短，穿透越差，但是数据掉包少。

4、LoRa传输方式的使用限制

LoRa通讯。传输距离上理论可达8km，对于阻隔严重的环境需要实测才能确定传输距离；其次LoRa通讯的一次通讯的数据量也是有限的，USR-LG207-L-P型LoRa模块单次最高可传输240字节，若是一些大数据量的传输就不能采用LoRa来通讯。

参考文献：

[1] 龚天平.LORA技术实现远距离、低功耗无线数据传输[J].电子世界.2016(10)

[2] 赵静,苏光添.LoRa无线网络技术分析[J].移动通信.2016(21)