บล็อก
การประยุกต์ใช้มิเตอร์สื่อสาร LoRa ในการจัดการและติดตามการใช้พลังงานในอาคารอัจฉริยะ
1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยี LoRa
LoRa ซึ่งเป็นชื่อเต็มของ Long Range เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายบริเวณกว้างพลังงานต่ำ (LPWAN, Low Power Wide Area Network) ใช้เทคโนโลยีการปรับสเปรดสเปกตรัมขั้นสูงและโครงร่างตัวแปลงสัญญาณเพื่อเพิ่มงบประมาณการเชื่อมโยงและประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณรบกวนที่ดีขึ้น งบประมาณการเชื่อมโยงของ LoRa สูงถึง 157 dB ช่วยให้ระยะการสื่อสารเข้าถึงได้มากกว่า 15 กม. (ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม) ไม่เพียงแต่รักษาลักษณะการใช้พลังงานต่ำเช่นเดียวกับการมอดูเลต FSK เท่านั้น แต่ยังเพิ่มระยะการสื่อสารอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายและการรบกวนจะถูกกำจัด กล่าวคือ เทอร์มินัลที่มีลำดับการแพร่กระจายที่แตกต่างกันจะไม่รบกวนซึ่งกันและกันแม้ว่าจะใช้ ความถี่เดียวกันในการส่งในเวลาเดียวกัน และมีเสถียรภาพที่ดีขึ้นต่อการสื่อสารที่ซีดจางลึกและการเปลี่ยนความถี่ Doppler
ปัจจุบัน LoRa ดำเนินงานในย่านความถี่ฟรีทั่วโลกเป็นหลัก รวมถึง 433, 868,
915 MHz เป็นต้น บทความนี้ใช้โมดูล LoRa ในแถบความถี่ 433 MHz โดยมีระยะห่างช่องสัญญาณ 2MHz ฮาล์ฟดูเพล็กซ์ และการส่งผ่านแบบเข้ารหัสแบบโปร่งใส เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของการรับส่งข้อมูล มีลักษณะทางไกล ใช้พลังงานต่ำ มีหลายโหนด และต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการสร้างอุปกรณ์ที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางและแยกออกจากกันอย่างกว้างขวาง เครือข่ายการสื่อสารที่มีระยะไกล ความสามารถในการป้องกันการรบกวน และการใช้พลังงานต่ำ ย่านความถี่นี้เป็นของกลุ่มความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาต ISM และไม่จำเป็นต้องจ่ายค่าธรรมเนียมให้กับผู้ให้บริการ มีการรบกวนน้อยกว่าในย่านความถี่นี้ และ LoRa สามารถรองรับการสื่อสารในย่านความถี่นี้ได้เป็นอย่างดี
2. การออกแบบเครือข่ายการส่งข้อมูลอาคารอัจฉริยะโดยใช้ LoRa
อาคารมีพื้นที่ขนาดใหญ่บนชั้นเดียว โครงสร้างที่ซับซ้อนของแต่ละโซนการใช้งาน ฉากกั้นห้องจำนวนมาก และประเภทการใช้พลังงานที่หลากหลาย หากใช้วิธีการเดินสายแบบรวมแบบดั้งเดิม จะเกิดปัญหาต่างๆ เช่น ปริมาณการก่อสร้างขนาดใหญ่ ต้นทุนไฟเบอร์สูงสำหรับอุปกรณ์เดินสาย อายุการใช้งานยาวนาน และความยากลำบากในการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนในภายหลัง นอกจากนี้ การสร้างระบบการจัดการการใช้พลังงานในอาคารอัจฉริยะถือเป็นการปฏิรูปในระยะหลัง
เนื่องจากอิทธิพลของตำแหน่งของบ่อเคเบิลในช่วงแรกของการก่อสร้างอาคาร จึงมีแนวโน้มว่าจะต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในการเดินสายซ้ำหลายครั้ง สิ่งนี้เป็นการสิ้นเปลืองพลังงานในตัวมันเอง นอกจากนี้ยังจะขัดขวางการดำเนินงานปกติของโรงพยาบาลในระหว่างการซ่อมแซมและไร้ประสิทธิภาพอย่างยิ่ง ดังนั้น เมื่อคำนึงถึงสถานการณ์จริงของโรงพยาบาลที่เริ่มดำเนินการแล้ว จึงเลือกการส่งข้อมูลแบบไร้สายเพื่อเร่งกระบวนการก่อสร้างให้เร็วขึ้น ประหยัดทรัพยากร และในขณะเดียวกันก็ลดผลกระทบต่อการดำเนินงานให้น้อยที่สุด
ตามลักษณะของระบบจัดการการใช้พลังงานอัจฉริยะและสถานการณ์จริงของอาคาร ระบบจะแบ่งออกเป็นสี่ชั้น ได้แก่ อุปกรณ์รวบรวมในสถานที่ เกตเวย์ อุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลปลายทาง และระบบคลาวด์ การใช้เทคโนโลยี LoRa สำหรับการส่งข้อมูลแบบไร้สายช่วยลดต้นทุนของสายเคเบิลแบบรวม ลดความยากในการก่อสร้าง ลดเวลาการก่อสร้างลงอย่างมาก และทำให้กระบวนการบำรุงรักษาในภายหลังง่ายขึ้น ทำให้ง่ายต่อการบำรุงรักษาอุปกรณ์แต่ละโหนด ดำเนินการซ่อมแซมและเปลี่ยนใหม่
โซลูชั่นเครือข่ายการสื่อสารไร้สาย Acrel Lora
