Anwendung des LoRa-Kommunikationszählers im intelligenten Management und Monitoring des Energieverbrauchs von Gebäuden

1. Einführung in die LoRa-Technologie

LoRa, die vollständige Bezeichnung für Long Range, ist eine der Kommunikationstechnologien für Low-Power-Wide-Area-Networks (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Es nutzt fortschrittliche Spread-Spectrum-Modulationstechnologie und ein Codec-Schema, um das Link-Budget zu erhöhen und die Entstörungsleistung zu verbessern. Das Link-Budget von LoRa von bis zu 157 dB ermöglicht Kommunikationsdistanzen von über 15 km (je nach Umgebung). LoRa bietet nicht nur den gleichen niedrigen Stromverbrauch wie die FSK-Modulation, sondern erhöht auch die Kommunikationsdistanz deutlich, verbessert die Netzwerkeffizienz und eliminiert Interferenzen. Das bedeutet, dass sich Terminals mit unterschiedlichen Spreizsequenzen nicht gegenseitig stören, selbst wenn sie gleichzeitig auf derselben Frequenz senden. Zudem ist die Stabilität gegenüber Kommunikations-Deep-Fading und Doppler-Frequenzverschiebung verbessert.

Derzeit arbeitet LoRa hauptsächlich in freien Frequenzbändern auf der ganzen Welt, darunter 433, 868,

915 MHz usw. Dieser Artikel verwendet das LoRa-Modul im 433-MHz-Frequenzband mit einem Kanalabstand von 2 MHz, Halbduplex und transparenter, verschlüsselter Übertragung, um die Sicherheit der Datenübertragung zu gewährleisten. Es zeichnet sich durch große Reichweite, geringen Stromverbrauch, Multi-Node-Funktionalität und niedrige Kosten aus und eignet sich für den Bau weit verteilter und weit voneinander entfernter Anlagen. Kommunikationsnetzwerk mit großer Reichweite, Entstörungsfähigkeit und geringem Stromverbrauch. Dieses Frequenzband gehört zum lizenzfreien ISM-Frequenzband, für das keine Gebühren an den Betreiber zu entrichten sind. In diesem Frequenzband treten weniger Störungen auf, und LoRa unterstützt die Kommunikation in diesem Frequenzband gut.

2. Intelligentes Gebäudedatenübertragungsnetzwerkdesign basierend auf LoRa

Das Gebäude verfügt über eine große Fläche auf einer einzigen Etage, eine komplexe Struktur der einzelnen Funktionsbereiche, eine große Anzahl von Raumteilern und unterschiedliche Energiearten. Die Verwendung der herkömmlichen integrierten Verkabelungsmethode bringt Probleme mit sich, wie z. B. ein enormes Bauvolumen, hohe Glasfaserkosten für die Verkabelung, einen langen Zeitaufwand sowie Schwierigkeiten bei der späteren Wartung und dem Austausch. Darüber hinaus ist der Aufbau eines intelligenten Gebäudeenergiemanagementsystems eine Reform im Spätstadium.

Da die Lage der Kabelschächte in der frühen Bauphase Einfluss auf die Lage der Kabelkanäle hat, ist es wahrscheinlich, dass großflächige Mehrfachverkabelungen erforderlich sind. Dies allein ist Energieverschwendung. Es beeinträchtigt zudem den normalen Krankenhausbetrieb während der Renovierung und ist äußerst ineffizient. Daher wurde unter Berücksichtigung der tatsächlichen Situation des in Betrieb genommenen Krankenhauses die drahtlose Datenübertragung gewählt, um den Bauprozess so weit wie möglich zu beschleunigen, Ressourcen zu sparen und gleichzeitig die Auswirkungen auf den Betrieb zu minimieren.

Entsprechend den Eigenschaften des intelligenten Energieverbrauchsmanagementsystems und der tatsächlichen Gebäudesituation ist das System in vier Schichten unterteilt: Vor-Ort-Sammelgerät, Gateway, Terminal-Datenverarbeitungsgerät und Cloud. Der Einsatz der LoRa-Technologie für die drahtlose Datenübertragung eliminiert die Kosten für integrierte Verkabelung, reduziert den Bauaufwand, verkürzt die Bauzeit erheblich und vereinfacht den späteren Wartungsprozess, wodurch die Wartung der einzelnen Knotengeräte sowie Reparatur und Austausch erleichtert werden.

Acrel Lora Lösungen für drahtlose Kommunikationsnetzwerke