Aplicación del medidor de comunicación LoRa en la gestión y monitoreo inteligente del consumo de energía de edificios

1. Introducción a la tecnología LoRa

LoRa, el nombre completo de Long Range, es una de las tecnologías de comunicación de redes de área amplia de baja potencia (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Utiliza tecnología avanzada de modulación de espectro ensanchado y un esquema de códec para aumentar el presupuesto del enlace y mejorar el rendimiento antiinterferencias. El presupuesto de enlace de LoRa de hasta 157 dB permite que la distancia de comunicación alcance más de 15 km (dependiendo del entorno). No solo mantiene las mismas características de bajo consumo de energía que la modulación FSK, sino que también aumenta significativamente la distancia de comunicación, al tiempo que mejora la eficiencia de la red y se eliminan las interferencias, es decir, los terminales con diferentes secuencias de dispersión no interferirán entre sí incluso si usan el La misma frecuencia para transmitir al mismo tiempo y tiene una mejor estabilidad contra el desvanecimiento profundo de la comunicación y el cambio de frecuencia Doppler.

Actualmente, LoRa opera principalmente en bandas de frecuencia libres en todo el mundo, incluidas 433, 868,

915 MHz, etc. Este artículo utiliza el módulo LoRa en la banda de frecuencia de 433 MHz, con una separación entre canales de 2 MHz, semidúplex y transmisión cifrada transparente para garantizar la seguridad de la transmisión de datos. Tiene las características de larga distancia, bajo consumo de energía, múltiples nodos y bajo costo, y es adecuado para construir equipos que estén ampliamente distribuidos y separados. Red de comunicación con larga distancia, capacidad antiinterferente y bajo consumo de energía. Esta banda de frecuencia pertenece a la banda de frecuencia libre de licencia ISM y no es necesario pagar tarifas al operador. Hay menos interferencia en esta banda de frecuencia y LoRa puede admitir comunicaciones en esta banda de frecuencia.

2. Diseño de red inteligente de transmisión de datos de edificios basado en LoRa

El edificio tiene una gran superficie en una sola planta, una estructura compleja de cada zona funcional, una gran cantidad de divisiones de habitaciones y tipos de consumo de energía diversificados. Si se utiliza el método tradicional de cableado integrado, habrá problemas tales como un enorme volumen de construcción, un alto costo de fibra para el equipo de cableado, un largo período de tiempo y dificultades en el mantenimiento y reemplazo posteriores. Además, la construcción de un sistema inteligente de gestión del consumo de energía en los edificios es una reforma en fase avanzada.

Debido a la influencia de la ubicación de los conductos para cables en las primeras etapas de la construcción del edificio, es probable que se requiera una gran área de cableado repetido. Esto en sí mismo es un desperdicio de energía. También obstaculizará el funcionamiento normal del hospital durante la renovación y es extremadamente ineficiente. Por ello, teniendo en cuenta la situación real del hospital que se ha puesto en funcionamiento, se optó por la transmisión de datos inalámbrica para acelerar al máximo el proceso de construcción, ahorrar recursos y al mismo tiempo minimizar el impacto en las operaciones.

Según las características del sistema inteligente de gestión del consumo de energía y la situación real del edificio, el sistema se divide en cuatro capas: equipo de recogida in situ, puerta de enlace, equipo de procesamiento de datos del terminal y nube. El uso de la tecnología LoRa para la transmisión inalámbrica de datos elimina el coste de los cables de cableado integrados, reduce la dificultad de construcción, acorta enormemente el tiempo de construcción y simplifica el proceso de mantenimiento posterior, facilitando la realización del mantenimiento de cada equipo de nodo. Realizar reparación y reemplazo.

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