目前无线抄表通信技术的覆盖能力有限,抗干扰能力不足,接收灵敏度比较低,无法长时间使用。而移动蜂窝网抄表技术、4G的物联网终端仍然存在模块成本高与电池使用寿命短的问题。LoRa是一种新型的超长距离数据传输技术,具有低功耗、低速率的特点,其覆盖范围比以前的低功耗无线传感器网络技术的要大得多。相比其他电力低压集抄通信技术更具有优势,且LoRa的安全问题也越来越引起重视,因此,研究基于LoRa的电力集抄系统及其安全性具有重要的价值。本文的研究工作主要如下:(1)本文结合LoRa技术的网络结构及其关键技术,设计了基于LoRa集群组网的电力集抄系统,系统由智能电表(内置LoRa模块)、集中器和用电管理中心组成了三级网络。其中智能电表与集中器通过LoRa无线网络连接,集中器于用电管理中心通过LoRa无线网络连接。LoRa集群组网采用星型网络架构。然后结合LoRa无线传输模块,描述了智能电表终端结构与组成,其中智能电表主要包括了控制单元、计量单元、LoRa通信单元和电源单元。(2)LoRa技术的新特性也引发了新的安全问题,本文进一步分析了 LoRa技术存在的安全漏洞,并结合电力无线集抄系统的安全需求,研究基于LoRa电力低压集抄系统安全方案,在前人研究的LoRa安全架构基础上,提出了一种基于LoRa电力集抄系统的安全会话密钥管理方法。本方案中在原有网络架构中添加了一个可信任第三方KDS(密钥分发服务器)。在LoRaWAN终端入网阶段,KDS负责派生会话密钥并将其安全地转发到网络和应用程序服务器,对称的会话密钥用于保护网络服务器和电表之间的通信,在抄表数据传输阶段为了保持长期安全,本文提出轻量级密钥管理方案来自动远程地更新电力集抄系统中的会话密钥。可以实现更安全的智能电表终端无线激活和远程无线抄表通信。最后,本文进行了分析和实验,以评估本文提出的抄表系统密钥管理方案,相关结果表明本文提出的方案是安全有效的。