تطبيق مقياس الاتصالات LoRa في إدارة ومراقبة استهلاك الطاقة في المباني الذكية

1. مقدمة لتقنية LoRa

LoRa، الاسم الكامل لـ Long Range، هو أحد تقنيات اتصالات الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة (LPWAN، شبكة واسعة النطاق منخفضة الطاقة). ويستخدم تقنية تعديل الطيف المنتشر المتقدمة ونظام الترميز لزيادة ميزانية الارتباط وتحسين الأداء ضد التداخل. تتيح ميزانية ارتباط LoRa التي تصل إلى 157 ديسيبل أن تصل مسافة الاتصال إلى أكثر من 15 كم (حسب البيئة). إنه لا يحافظ فقط على نفس خصائص استهلاك الطاقة المنخفضة مثل تعديل FSK، ولكنه يزيد أيضًا من مسافة الاتصال بشكل كبير، مع التخلص من تحسين كفاءة الشبكة والتداخل، أي أن المحطات الطرفية ذات تسلسلات نشر مختلفة لن تتداخل مع بعضها البعض حتى لو كانت تستخدم نفس التردد للإرسال في نفس الوقت، ولها استقرار أفضل ضد التلاشي العميق للاتصالات وتحول تردد دوبلر.

حاليًا، تعمل LoRa بشكل أساسي في نطاقات التردد المجانية حول العالم، بما في ذلك 433 و868 و

915 ميجاهرتز وما إلى ذلك. تستخدم هذه المقالة وحدة LoRa في نطاق التردد 433 ميجاهرتز، مع تباعد بين القنوات يبلغ 2 ميجاهرتز، وإرسال مشفر نصف مزدوج وشفاف لضمان أمان نقل البيانات. تتميز بخصائص المسافة الطويلة، وانخفاض استهلاك الطاقة، والعقد المتعددة، والتكلفة المنخفضة، وهي مناسبة لمعدات البناء الموزعة على نطاق واسع والمفصولة على نطاق واسع. شبكة اتصالات ذات مسافات طويلة، وقدرة مضادة للتداخل، واستهلاك منخفض للطاقة. ينتمي نطاق التردد هذا إلى نطاق الترددات ISM الخالي من الترخيص، وليس هناك حاجة لدفع رسوم للمشغل. يوجد تداخل أقل في نطاق التردد هذا، ويمكن لـ LoRa دعم الاتصالات في نطاق التردد هذا بشكل جيد.

2. تصميم شبكة نقل بيانات المبنى الذكي بناءً على LoRa

يحتوي المبنى على مساحة كبيرة في طابق واحد، وهيكل معقد لكل منطقة وظيفية، وعدد كبير من أقسام الغرف، وأنواع استهلاك الطاقة المتنوعة. إذا تم استخدام طريقة الأسلاك المتكاملة التقليدية، فستكون هناك مشاكل مثل حجم البناء الضخم، وارتفاع تكلفة الألياف لمعدات الأسلاك، والفترة الزمنية الطويلة، وصعوبة الصيانة والاستبدال اللاحقة. علاوة على ذلك، فإن بناء نظام ذكي لإدارة استهلاك الطاقة في المباني هو إصلاح في مرحلة متأخرة.

نظرًا لتأثير موقع آبار الكابلات في المراحل الأولى من تشييد المباني، فمن المحتمل أن تكون هناك حاجة إلى مساحة كبيرة من الأسلاك المتكررة. وهذا في حد ذاته مضيعة للطاقة. كما أنه سيعيق التشغيل الطبيعي للمستشفى أثناء عملية التجديد وهو غير فعال للغاية. لذلك، ومع الأخذ في الاعتبار الوضع الفعلي للمستشفى الذي تم تشغيله، تم اختيار نقل البيانات لاسلكيًا لتسريع عملية البناء إلى أقصى حد، وتوفير الموارد، وفي نفس الوقت تقليل التأثير على العمليات.

وفقًا لخصائص نظام إدارة استهلاك الطاقة الذكي والوضع الفعلي للمبنى، ينقسم النظام إلى أربع طبقات: معدات التجميع في الموقع، والبوابة، ومعدات معالجة البيانات الطرفية، والسحابة. يؤدي استخدام تقنية LoRa لنقل البيانات لاسلكيًا إلى تقليل تكلفة كابلات الأسلاك المتكاملة، ويقلل من صعوبة البناء، ويقصر وقت البناء بشكل كبير ويبسط عملية الصيانة اللاحقة، مما يسهل إجراء الصيانة على كل معدات عقدة. إجراء الإصلاح والاستبدال.

حلول شبكات الاتصالات اللاسلكية من شركة Acrel Lora