Application de la communication sans fil LoRa à l'analyse et à la gestion des données énergétiques des usines intelligentes

1. Introduction à la technologie LoRa

LoRa, le nom complet de Long Range, est l'une des technologies de communication de réseau étendu à faible consommation (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Il utilise une technologie avancée de modulation à spectre étalé et un schéma de codec pour augmenter le budget de liaison et de meilleures performances anti-interférences. Le budget de liaison de LoRa allant jusqu'à 157 dB permet à la distance de communication d'atteindre plus de 15 km (en fonction de l'environnement). Non seulement elle conserve les mêmes caractéristiques de faible consommation d'énergie que la modulation FSK, mais elle augmente également considérablement la distance de communication, tout en améliorant l'efficacité du réseau et en éliminant les interférences, c'est-à-dire que les terminaux avec des séquences d'étalement différentes n'interféreront pas les uns avec les autres même s'ils utilisent le même fréquence pour transmettre en même temps et avoir une meilleure stabilité contre l'évanouissement profond de la communication et le décalage de fréquence Doppler.

Actuellement, LoRa fonctionne principalement dans les bandes de fréquences libres dans le monde entier, notamment 433, 868,

915 MHz, etc. Cet article utilise le module LoRa dans la bande de fréquences 433 MHz, avec un espacement des canaux de 2 MHz, semi-duplex et une transmission cryptée transparente pour garantir la sécurité de la transmission des données. Il présente les caractéristiques d'une longue distance, d'une faible consommation d'énergie, de plusieurs nœuds et d'un faible coût, et convient à la construction d'équipements largement distribués et largement séparés. Réseau de communication longue distance, capacité anti-interférence et faible consommation d'énergie. Cette bande de fréquences appartient à la bande de fréquences sans licence ISM et il n'est pas nécessaire de payer de frais à l'opérateur. Il y a moins d'interférences dans cette bande de fréquences et LoRa peut bien prendre en charge les communications dans cette bande de fréquences.

2. Situation sur place

Actuellement, les compteurs d'énergie électrique multifonctions dans les armoires de commande moyenne tension de chaque local électrique de la cimenterie, les compteurs d'énergie électrique multifonctions dans les armoires de commande moyenne tension abaisseurs principaux et les compteurs électriques multifonctions des compteurs d'énergie dans les armoires de comptage, ainsi que le niveau d'huile, la température des enroulements et d'autres équipements du transformateur sont utilisés. Les signaux, en raison de divers facteurs tels que la planification de la conception, la large répartition des équipements et l'emplacement particulier des instruments, n'ont pas encore été connectés au système DCS pour une surveillance complète et une gestion centralisée. La lecture manuelle de chaque compteur d'énergie électrique et l'inspection manuelle des transformateurs de puissance sont non seulement inefficaces, mais entraînent également des taux d'erreur élevés.

Élevé, la demande de personnel est importante et la charge de travail est lourde. L'automatisation et l'intelligence intégrées des usines intelligentes nécessitent également l'intégration des paramètres de fonctionnement de ces équipements d'instrumentation dans le système DCS pour la surveillance des opérations afin de réaliser une collecte, une surveillance et un téléchargement automatiques centralisés, qui fournissent une analyse et une gestion des données énergétiques en temps réel, des données énergétiques historiques. accès et équipements pour les usines intelligentes. La surveillance en ligne en temps réel fournit des sources de données.

Les équipements d'instruments intelligents tels que les compteurs d'énergie électrique multifonctions et les indicateurs de température à distance des transformateurs disposent généralement d'interfaces de communication EIA-485. Cet article conçoit un système de surveillance des données à distance basé sur un réseau ad hoc de communication sans fil LoRa, utilisant la technologie de communication sans fil LoRa Internet des objets, utilisant le bus sans fil LoRa et 485 pour former le dispositif de connexion de la couche physique du réseau, et Modbus-RTU est la couche de liaison de données. et la couche application. Le protocole de communication permet une communication longue distance entre divers instruments et équipements intelligents. Grâce à ce réseau, collecte et téléchargement automatiques en temps réel de signaux d'équipement tels que des compteurs d'énergie électrique multifonctions, des compteurs d'énergie électrique multifonctions de haute précision, la température de surface de l'huile du transformateur dans diverses salles électriques et les principales armoires moyenne tension abaisseurs. sur le site du projet est réalisé, réalisant l'intégration entre le système DCS et l'usine intelligente. Capacités centralisées de collecte de données et de surveillance de ces appareils.

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