Aplicação do medidor de comunicação LoRa no gerenciamento e monitoramento inteligente do consumo de energia de edifícios

1. Introdução à tecnologia LoRa

LoRa, o nome completo de Long Range, é uma das tecnologias de comunicação de rede de área ampla de baixa potência (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Ele usa tecnologia avançada de modulação de espectro espalhado e esquema de codec para aumentar o orçamento do link e melhorar o desempenho anti-interferência. O orçamento de link do LoRa de até 157 dB permite que a distância de comunicação alcance mais de 15 km (dependendo do ambiente). Ele não apenas mantém as mesmas características de baixo consumo de energia da modulação FSK, mas também aumenta significativamente a distância de comunicação, ao mesmo tempo que melhora a eficiência da rede e elimina a interferência, ou seja, terminais com diferentes sequências de espalhamento não interferirão entre si, mesmo que usem o mesma frequência para transmitir ao mesmo tempo e ter melhor estabilidade contra desvanecimento profundo da comunicação e mudança de frequência Doppler.

Atualmente LoRa opera principalmente em bandas de frequência livres em todo o mundo incluindo 433 868

915 MHz etc. Este artigo utiliza o módulo LoRa na faixa de frequência de 433 MHz, com espaçamento de canal de 2 MHz, half-duplex e transmissão criptografada transparente para garantir a segurança da transmissão de dados. Possui características de longa distância, baixo consumo de energia, vários nós e baixo custo, e é adequado para a construção de equipamentos amplamente distribuídos e amplamente separados. Rede de comunicação com longa distância, capacidade anti-interferência e baixo consumo de energia. Esta faixa de frequência pertence à faixa de frequência livre de licença ISM, não havendo necessidade de pagamento de taxas à operadora. Há menos interferência nesta banda de frequência e o LoRa pode suportar comunicações nesta banda de frequência.

2. Projeto inteligente de rede de transmissão de dados de edifícios baseado em LoRa

O edifício possui uma grande área num único piso, uma estrutura complexa de cada zona funcional, um grande número de divisórias de divisões e diversificados tipos de consumo de energia. Se o método tradicional de fiação integrada for usado, haverá problemas como enorme volume de construção, alto custo de fibra para equipamentos de fiação, longo período de tempo e dificuldade na manutenção e substituição subsequentes. Além disso, a construção de um sistema inteligente de gestão do consumo de energia dos edifícios é uma reforma em fase avançada.

Devido à influência da localização dos poços de cabos nas fases iniciais da construção do edifício, é provável que seja necessária uma grande área de cablagem repetida. Isto por si só é um desperdício de energia. Também prejudicará o funcionamento normal do hospital durante a reforma e é extremamente ineficiente. Assim, tendo em conta a situação real do hospital que entrou em funcionamento, optou-se pela transmissão de dados sem fios para agilizar ao máximo o processo de construção, poupar recursos e ao mesmo tempo minimizar o impacto nas operações.

De acordo com as características do sistema inteligente de gestão do consumo de energia e a situação real do edifício, o sistema é dividido em quatro camadas: equipamento de coleta in loco, gateway, equipamento terminal de processamento de dados e nuvem. O uso da tecnologia LoRa para transmissão de dados sem fio elimina o custo de cabos de fiação integrados, reduz a dificuldade de construção, reduz muito o tempo de construção e simplifica o processo de manutenção posterior, facilitando a manutenção dos equipamentos de cada nó. Execute reparos e substituições.

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