LoRa 智能系统通信的目的之一是高效收集省、县（包括村庄）行政部门供水网络上的消耗追踪、控制和分析所需的数据。
通过应用智能系统通信，旨在获得以下特性：
- 通过将渗漏和损耗降至最低水平，减少无收益水量，
- 增加客户服务的多样性、质量和满意度，
- 消除抄表和计费问题，
- 降低抄表成本，
- 更好地管理供水网络。
通过在水务行政部门管辖区域内的省、县（包括村庄和农业区域）中适于远程抄表的机械水表上添加 LoRa RF 水表模块，确保收集从水表模块获取的数据并将其传输至中心。
对于远程抄表、安装、定期检查和维护操作；LoRa RF 水表模块、网关 (Gateway)、网络服务器和模块服务/安装软件、手持终端和/或本地读取设备均在 LoRa 智能系统通信范围内提供。
系统定义
系统主要由以下部分组成：从水表中获取消耗和报警数据并将其存储并发送所需数据的 RF 水表模块；收集从模块发送的数据并将其传输至系统中心的网关；以及收集所有网关的数据并将其传输至智能水表系统软件的网络服务器。
系统底端始于安装在预备远程抄表的机械水表上的模块，通过电感感应方法将机械水表上金属脉冲目标的旋转转换为数字数据。通过这种感应，可以进行指数递进、正反向流向检测、流量计算、拆卸检测等多种操作。操作后产生的数据由模块处理器记录在带有日期时间标签的内部存储器中。记录在内部存储器中的这些操作所产生的报警会在产生瞬间发送至系统，行政部门可以通过软件以参数化方式更改想要获取即时信息的报警类型。模块通过具有 LPWAN 技术的通信集成电路，在编程的（可从中心参数化设置）周期内（每日、每周、每月等）发布所需的数据包。这些发布由 RF 信号可达到的网关持续监听并验证。所使用的 LPWAN 技术具备在开放区域至少 10 公里远距离发布的能力。网关检查到达其自身的未损坏数据包，并通过 GPRS 和/或以太网发送至网络服务器。网络服务器检查传入的数据，并将合适的数据包传输至应用服务器。到达应用服务器的数据包在此处解密并记录在数据库中。
通信网络定义了从 RF 水表模块到中央系统的通信结构。RF 通信系统将采用固定网络 (Fixed) 星型网络结构，不接受 Walk by/Drive by 结构，且不使用中继器 (repeater) 或转发器 (relay)。通信网络内进行的所有数据传输将使用 AES 128 或 XTEA 256 位算法加密，并防止外部干预。加密密钥可通过本地和远程通信进行更改。
在通信网络中所有系统设备之间的通信过程中，确保信息的保护、完整性、可访问性和可用性。在系统上承载的水表数据使用 AES 128 或 XTEA 256 位加密标准进行加密，且仅能由中央软件在通信的最后阶段进行解密。
LoRa RF 水表模块
LoRa RF 水表模块安装在行政部门现场使用的预备远程抄表机械水表上。RF 水表模块从机械水表获取脉冲并记录测量数据。获取的测量数据通过通信系统发送。如果安装在某个用户水表上的模块因任何原因被拆卸，被拆卸的模块可以安装在另一个用户的水表上，并能在新水表上完全履行其功能。RF 水表模块可以为其内部存储器保留追溯性的日志信息，用于安装、服务、维护、控制、测试、电池使用等操作，并在需要时允许查看历史数据。
机械表指数感应
为了无损且可靠地执行机械水表的指数感应操作，脉冲感应操作以电感方式进行。行政部门在现场使用并希望纳入通信系统的机械水表，具备使用电感传感器进行脉冲感应所需的硬件。
机械水表在流经其内部的逆流中会反向旋转其指数。如果由于任何原因在水表中发生逆流，RF 水表模块的脉冲感应硬件必须具有能够检测逆流的结构。
验证 RF 水表模块在机械水表上安全获取数据，对于确定计费基础值具有重要意义。因此，在脉冲感应硬件中，可以检测到由于可能放置在机械水表与感应硬件之间的物体而导致的测量受影响情况。
从机械水表进行的指数感应通过 3 线圈电感感应结构实现，传入值的结构和顺序由 RF 水表模块进行分析。
模块可以在不从管线拆卸水表且不损坏水表校准封条的情况下进行安装和拆卸。模块应受铅封装置保护，并可直接安装在水表的计数器部分。模块必须与现有 (DN20) 水表完全兼容，不会因各种原因可能产生的正常振动导致水表安装不当而产生读取错误或干预报警。它将具有一种不会受管线中产生的振动影响而产生错误信号的技术结构。
测量数据记录
RF 水表模块通过以系统分析所需的格式计算并记录从机械水表获取的指数信息。
对于行政部门所需的水管理分析，以下记录应由 RF 水表模块保留并能发送至网络服务器：
正向指数：从机械水表正向（消耗方向）流过的水量。
反向指数：从机械水表反向（消耗方向的反方向）流过的水量。
总指数：由正向和反向指数之差形成的、在机械水表上看到的净总量。
消耗概况记录
RF 水表模块保留带有时间标记的消耗曲线，以便获取历史记录并确定用户的用水消耗趋势。为了在历史研究和持续分析中确保可靠性，所需的最小记录数量和保留信息如下：
时间间隔消耗曲线记录：采用可设置为 15 分钟、30 分钟和 60 分钟周期的结构，能够保留周期内流经水表的正向和反向消耗量以及状态记录。以 15 分钟周期考虑，模块内可存储追溯 90 天的记录，即总计 8640 条记录，并可通过本地通信读取这些信息。
每日消耗记录：能够在内存中存储截至日终产生的总消耗量及状态信息，以及当天产生的反向消耗信息。每日消耗记录可追溯存储 1（一）年，即 365 条记录。
每月消耗记录：能够在内存中存储截至月底产生的总消耗量及状态信息，以及该月产生的反向消耗信息。每月消耗记录可追溯存储 10（十）年，即 120 条记录。
流量曲线记录
为了监测所用机械水表的磨损和老化情况，并检查是否选择了适合用户类型的水表并进行相关分析，RF 水表模块在至少 6（六）个不同的流量范围内记录流量曲线。决定流量范围的限值可根据安装模块的机械水表进行编程。
流量测量应以 1% 的精度进行，流量范围内的运行时间以秒分辨率记录。
流量记录应即时更新，并在每月月底将属于该月的流量范围内的消耗特性作为上月信息存储，新月份的当前记录将清零开始。通过至少 24 条历史记录，可以从模块中读取两年的水表使用特性。
在即时读取中应能读取当前记录，包括从月初到读取时间所记录的流量曲线。
极低、过量和恒定消耗
RF 水表模块能够检测极低和过量消耗情况，以确定机械水表的使用是否符合其特性。在可编程的时间长度内，检测低于机械水表 Qmin 值的消耗，并在可编程的时间长度内检测高于 Qmax 值的消耗，并记录为报警。通过这种方式，将确定超出水表精度范围的消耗量。此外，为了将漏损水量降至最低，当在可编程时间内观察到恒定消耗时，可以将此情况记录为报警。
逆流检测
如果由于任何原因水表发生反向流动，RF 水表模块能够检测到这种情况。这种情况将与流量和持续时间一起记录为报警。逆流时间至少以秒分辨率记录，以便进行准确分析。
水表反向安装
RF 水表模块可检测到由于安装原因和/或对水表的人为干预而导致机械水表与消耗方向反向安装的情况。通过查看可编程数量的历史每日记录内容（产生反向和/或正向消耗），来判断水表是否相对于消耗方向反向安装。为了防止用户盗水，应立即进行反向流动状态检测，并将反向流动的量记录在反向指数中。
模块拆卸检测
RF 水表模块将成为机械水表的一个组成部分，计费基础数据将由 RF 水表模块提供。因此，拆卸模块等同于拆卸水表，拆卸模块的情况将在中央软件中产生报警。
为了确保拆卸状态检测的可靠性，模块可通过至少两种不同的方法检测此情况。两种方法获得的结果应相互验证并随后记录。发生拆卸时，将为该情况创建带有开始日期时间的报警记录，重新安装时将连同结束日期时间一起完成报警记录。
铅封拆卸检测
RF 水表模块将采用不锈钢螺钉安装在适合远程抄表的冷水表上。对模块上的螺钉进行的任何干预均视为拆卸 RF 水表模块的企图。由于拆卸放置在螺钉上且底部带有磁铁的封条被视为拆卸模块的企图，因此系统会产生封条拆卸检测报警。
强磁检测
RF 水表模块可防御磁铁影响。RF 水表模块可检测到外部强磁靠近的情况并将其记录为报警。磁干预值的检测阈值水平可以以毫特斯拉 (mT) 为单位进行编程。
通信特性
远程通信
行政部门将通过 RF 水表模块远程读取水表，以收集水表数据并创建基于这些数据的消耗分析。通过使用 RF 技术的抄表系统，行政部门旨在降低无收益水量并提高供水网络管理效率。因此，所使用的 RF 技术工作在 868 MHz 无需授权的频段，符合信息技术与通信管理局 (BTK) 关于短距离无线电接入 (KET) 设备的规定。此外，RF 水表模块符合同一规定范围内的占空比和输出功率要求。最大输出功率最高为 25mW。
RF 水表模块将在确定的周期内向中央系统发送水表数据。发送的数据可由系统用户进行参数化设置，并根据调制水平确定结构，此外还具有双向通信能力，可检查是否存在来自中心的工单。
连接周期可由行政部门根据水表所在地、使用的用户类型和/或要进行的分析类型进行配置。连接时间应能以秒分辨率确定，并可设置为每小时、每日、每周或每月。可以为不同的数据包设置不同的连接时间。
在连接时间之外，为了不消耗电池且不感应外部信号，RF 功能处于关闭状态。
所使用的通信协议具有由国际标准确定的开放且可测试的通信协议。为了将数据传输至中央软件并提高信号质量，调制水平和通信速度优化可由网络服务器软件进行设置。RF 水表模块支持从 300bd 到 9600bd 的通信速度。
为整个建立的通信系统所需的安全性措施可通过加密方法提供。在模块进行的 RF 通信中，数据使用 AES 128 算法加密，且仅能由网络服务器软件解密。
本地通信
RF 水表模块具有独立于远程通信通道的无线、高速本地通信技术，以便授权人员能够不间断地执行需要大数据传输的服务操作，如行政部门的安装、服务、维护、控制、测试、追溯性详细日志读取、模块水表软件更新等。短距离使用的技术能够在除检查外最多 35 秒内完成模块内 128 kB 软件的更新。
本地通信仅能由授权人员在服务、维护、本地抄表或安装操作期间激活，在其他时间为了减少电池消耗并防止对模块可能进行的干预，它将处于关闭状态。权限访问可以定义在不同级别。
时钟
RF 水表模块包含实时时钟以执行基于时间的操作。实时时钟支持日期至 2100年12月31日，且时钟偏差每天最多为 0.5 秒。时钟偏差符合国际 IEC 62052-21 标准。
实时时钟同步可通过远程和模块服务安装软件进行。在进行时钟同步的情况下，如果 RF 水表模块的时钟与想要同步的时钟之间的差异过大，则不允许执行时间同步操作。
在无法通过时间同步进行的调整中，时钟调整仅能由授权人员远程和本地进行。在实时时钟上进行的更改将记录在 RF 水表模块中。实时时钟应支持夏令时应用和闰年应用，并可配置为激活或停用。
电源
RF 水表模块的电源由其内部的内置电池提供。在电池耗尽前至少 6 (±2) 个月向系统发出电池报警。RF 水表模块在其执行的所有操作中的能量需求均由其内部电池提供。RF 水表模块的能量需求将由具有锂技术且生产日期属于交付给行政部门当年的电池（除前六个月交付的以外）满足。
RF 水表模块内的电池在安装和调试后，可以至少使用 10 年以接收数据。
机械特性
RF 水表模块具有至少 IP68 保护等级，以展示对严苛工作环境的耐受性，并不受水和灰尘等外部环境因素的影响。外壳材料不受阳光影响，具有耐拆卸和安装的卡扣结构。RF 水表模块可以在 -10°C 至 +50°C 的温度范围和 95% 的湿度下工作而无性能损失。此外，它可以在 -25°C 至 +70°C 之间保存其数据。
网关
远程通信系统通过放置在制高点（高地、信号覆盖范围广的点）的网关实现。RF 水表模块直接与网关通信，将其数据传输至中央系统。
网关中包含的 RF 技术工作在 868 MHz 无需授权的频段，符合信息技术与通信管理局 (BTK) 关于短距离无线电接入 (KET) 设备的规定。
网关能够与 RF 水表模块进行双向通信。它可以将来自 RF 水表模块的信息传送到中心，并将来自中心的信息传送到 RF 水表模块。
为了计算水表模块与其到达的网关之间的信号质量并据此提高系统性能，网关通过测量接收信号的强度将此信息传输至中央系统。
网关有能力通过将从 RF 水表模块发送的数据定向到中央系统，从而与 RF 水表模块进行双向通信。它将把来自 RF 水表模块的信息传送到中心，来自中心的信息传送到 RF 水表模块，且其自身内存中不保留水表数据。中央系统与网关之间的通信可以通过 GPRS 和/或以太网提供。网关支持 IEEE 802.3y 以太网和 GPRS/EDGE (850/900/1800/1900MHz) 频段。GPRS 通信将使用行政部门 APN 内定义的 SIM 卡。
网关具有高性能操作系统，能够管理与大量端点的通信。该操作系统首选 Linux 或 Windows Embedded。在该操作系统内运行的网关软件采用可更新结构。网关内的配置设置可通过远程和本地通信进行编程。为了支持系统未来的扩展和开发，网关配备了先进的硬件特性，包含至少 256 MHz 处理器、至少 128 MB 内存 (Ram) 和至少 128 MB 闪存 (Flash Memory)。此外，为了确保网关的工作可靠性，使用了实时时钟和看门狗 (watchdog) 定时器。在断电情况下，实时时钟将继续使用内部电池工作并安全关闭。如果网关没有内部电池，它将在断电后从系统获取实时时钟信息并同步时钟信息。
为了评估安装环境的条件并对可能遭受的影响预先采取措施，网关包含温度传感器和至少一个控制输入。
网关与 RF 水表模块及中央系统进行的所有通信均将加密。此外，将采取必要的网络安全措施。
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