Aplicación de la comunicación inalámbrica LoRa en el análisis y la gestión de datos energéticos de fábricas inteligentes

1. Introducción a la tecnología LoRa

LoRa, el nombre completo de Long Range, es una de las tecnologías de comunicación de redes de área amplia de baja potencia (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Utiliza tecnología avanzada de modulación de espectro ensanchado y un esquema de códec para aumentar el presupuesto del enlace y mejorar el rendimiento antiinterferencias. El presupuesto de enlace de LoRa de hasta 157 dB permite que la distancia de comunicación alcance más de 15 km (dependiendo del entorno). No solo mantiene las mismas características de bajo consumo de energía que la modulación FSK, sino que también aumenta significativamente la distancia de comunicación, al tiempo que mejora la eficiencia de la red y se eliminan las interferencias, es decir, los terminales con diferentes secuencias de dispersión no interferirán entre sí incluso si usan el La misma frecuencia para transmitir al mismo tiempo y tiene una mejor estabilidad contra el desvanecimiento profundo de la comunicación y el cambio de frecuencia Doppler.

Actualmente, LoRa opera principalmente en bandas de frecuencia libres en todo el mundo, incluidas 433, 868,

915 MHz, etc. Este artículo utiliza el módulo LoRa en la banda de frecuencia de 433 MHz, con una separación entre canales de 2 MHz, semidúplex y transmisión cifrada transparente para garantizar la seguridad de la transmisión de datos. Tiene las características de larga distancia, bajo consumo de energía, múltiples nodos y bajo costo, y es adecuado para construir equipos que estén ampliamente distribuidos y separados. Red de comunicación con larga distancia, capacidad antiinterferente y bajo consumo de energía. Esta banda de frecuencia pertenece a la banda de frecuencia libre de licencia ISM y no es necesario pagar tarifas al operador. Hay menos interferencia en esta banda de frecuencia y LoRa puede admitir comunicaciones en esta banda de frecuencia.

2. Situación en el sitio

En la actualidad, los contadores de energía eléctrica multifunción en los armarios de distribución de media tensión de cada sala eléctrica de la fábrica de cemento, los contadores de energía eléctrica multifunción en los armarios de distribución de media tensión reductores principales y los contadores eléctricos multifunción Se utilizan medidores de energía en los gabinetes de medición, así como el nivel de aceite, la temperatura del devanado y otros equipos del transformador. Las señales, debido a diversos factores como la planificación del diseño, la amplia distribución de los equipos y la ubicación particular de los instrumentos, aún no se han conectado al sistema DCS para un monitoreo integral y una gestión centralizada. La lectura manual de cada contador de energía eléctrica y la inspección manual de los transformadores de potencia no sólo son ineficientes sino que también tienen altas tasas de error.

Alto, y la demanda de personal es grande y la carga de trabajo es pesada. La automatización integrada y la inteligencia de las fábricas inteligentes también requieren la integración de los parámetros operativos de estos equipos de instrumentación en el sistema DCS para el monitoreo de operaciones para lograr la recopilación, el monitoreo y la carga automáticos centralizados, lo que proporciona análisis y gestión de datos energéticos en tiempo real, datos energéticos históricos. acceso y equipamiento para fábricas inteligentes. El monitoreo en línea en tiempo real proporciona fuentes de datos.

Los equipos de instrumentos inteligentes, como los medidores de energía eléctrica multifunción y los indicadores remotos de temperatura de transformadores, generalmente tienen interfaces de comunicación EIA-485. Este artículo diseña un sistema de monitoreo remoto de datos basado en una red ad hoc de comunicación inalámbrica LoRa, utilizando la tecnología de Internet de las cosas de comunicación inalámbrica LoRa, utilizando LoRa inalámbrico y bus 485 para formar el dispositivo de conexión de la capa física de la red, y Modbus-RTU es la capa de enlace de datos. y capa de aplicación. El protocolo de comunicación permite la comunicación a larga distancia entre varios instrumentos y equipos inteligentes. A través de esta red, se recopila y carga automáticamente en tiempo real señales de equipos como medidores de energía eléctrica multifunción, medidores de energía eléctrica multifunción de puerta de alta precisión, temperatura de la superficie del aceite del transformador en varias salas eléctricas y gabinetes principales reductores de media tensión. en el sitio del proyecto, logrando la integración entre el sistema DCS y la fábrica inteligente. Capacidades centralizadas de recopilación y monitoreo de datos de estos dispositivos.

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