Ứng dụng truyền thông không dây LoRa trong phân tích và quản lý dữ liệu năng lượng nhà máy thông minh

1. Giới thiệu về công nghệ LoRa

LoRa, tên đầy đủ của Long Range, là một trong những công nghệ truyền thông mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Nó sử dụng công nghệ điều chế trải phổ tiên tiến và sơ đồ codec để tăng ngân sách liên kết và hiệu suất Chống nhiễu tốt hơn. Ngân sách liên kết của LoRa lên tới 157 dB cho phép khoảng cách liên lạc đạt hơn 15 km (tùy thuộc vào môi trường). Nó không chỉ duy trì các đặc tính tiêu thụ điện năng thấp tương tự như điều chế FSK mà còn tăng đáng kể khoảng cách liên lạc, đồng thời cải thiện hiệu quả mạng và loại bỏ nhiễu, nghĩa là các thiết bị đầu cuối có trình tự trải phổ khác nhau sẽ không gây nhiễu lẫn nhau ngay cả khi chúng sử dụng cùng tần số để truyền cùng lúc và có độ ổn định tốt hơn chống lại sự suy giảm sâu trong truyền thông và sự thay đổi tần số Doppler.

Hiện tại, LoRa chủ yếu hoạt động ở các băng tần miễn phí trên toàn thế giới bao gồm 433, 868,

915 MHz, v.v. Bài viết này sử dụng mô-đun LoRa ở dải tần 433 MHz, với khoảng cách kênh là 2 MHz, truyền dẫn bán song công và được mã hóa trong suốt để đảm bảo an toàn truyền dữ liệu. Nó có đặc điểm là khoảng cách xa, tiêu thụ điện năng thấp, nhiều nút và chi phí thấp, phù hợp cho các thiết bị xây dựng được phân bố rộng rãi và tách biệt rộng rãi. Mạng truyền thông với khoảng cách xa, khả năng chống nhiễu và tiêu thụ điện năng thấp. Dải tần này thuộc dải tần không có giấy phép ISM và không cần phải trả phí cho nhà điều hành. Có ít nhiễu hơn ở dải tần này và LoRa có thể hỗ trợ tốt cho việc liên lạc ở dải tần này.

2. Tình hình tại chỗ

Hiện nay, các loại đồng hồ đo điện năng đa năng trong tủ chuyển mạch trung thế trong từng phòng điện của nhà máy xi măng, đồng hồ đo điện năng đa năng trong tủ chuyển mạch trung thế hạ thế chính và đồng hồ đo điện đa năng đồng hồ đo năng lượng trong tủ đo sáng, cũng như mức dầu, nhiệt độ cuộn dây và các thiết bị khác của máy biến áp được sử dụng. Các tín hiệu, do nhiều yếu tố khác nhau như quy hoạch thiết kế, phân bổ thiết bị rộng rãi và vị trí cụ thể của các thiết bị, vẫn chưa được kết nối với hệ thống DCS để giám sát toàn diện và quản lý tập trung. Việc đọc chỉ số công tơ của từng công tơ điện và kiểm tra thủ công máy biến áp không những kém hiệu quả mà còn có tỷ lệ sai sót cao.

Cao, nhu cầu nhân lực lớn, khối lượng công việc nhiều. Tự động hóa tích hợp và trí thông minh của các nhà máy thông minh cũng yêu cầu tích hợp các thông số vận hành của các thiết bị đo đạc này vào hệ thống DCS để giám sát vận hành nhằm thu thập, giám sát và tải lên tự động tập trung, cung cấp phân tích và quản lý dữ liệu năng lượng theo thời gian thực, dữ liệu năng lượng lịch sử truy cập và thiết bị cho các nhà máy thông minh. Giám sát trực tuyến theo thời gian thực cung cấp nguồn dữ liệu.

Các thiết bị đo thông minh như máy đo năng lượng điện đa chức năng và bộ chỉ báo nhiệt độ từ xa của máy biến áp thường có giao diện truyền thông EIA-485. Bài viết này thiết kế hệ thống giám sát dữ liệu từ xa dựa trên mạng ad hoc truyền thông không dây LoRa, sử dụng công nghệ Internet of Things truyền thông không dây LoRa, sử dụng mạng không dây LoRa và bus 485 để hình thành thiết bị kết nối lớp vật lý mạng và Modbus-RTU là lớp liên kết dữ liệu và lớp ứng dụng. Giao thức truyền thông cho phép liên lạc đường dài giữa các thiết bị và dụng cụ thông minh khác nhau. Thông qua mạng này, tự động thu thập và tải lên các tín hiệu thiết bị theo thời gian thực như đồng hồ đo điện năng đa chức năng, đồng hồ đo điện năng đa chức năng có cổng có độ chính xác cao, nhiệt độ bề mặt dầu máy biến áp trong các phòng điện khác nhau và tủ điện hạ thế chính tại khu vực dự án được hiện thực hóa, hiện thực hóa sự tích hợp giữa hệ thống DCS và nhà máy thông minh. Khả năng thu thập và giám sát dữ liệu tập trung của các thiết bị này.

Giải pháp mạng truyền thông không dây Acrel Lora