スマートファクトリーのエネルギーデータ分析と管理におけるLoRa無線通信の応用

1. LoRa技術の紹介

LoRa（ロングレンジ）は、低消費電力広域ネットワーク（LPWAN、Low Power Wide Area Network）通信技術の1つです。高度な拡散スペクトル変調技術とコーデック方式を採用し、リンクバジェットを増やし、耐干渉性能を向上させています。LoRaのリンクバジェットは最大157dBで、通信距離は15km以上（環境によって異なります）に達します。FSK変調と同様の低消費電力特性を維持するだけでなく、通信距離を大幅に伸ばし、ネットワーク効率を向上させ、干渉を排除します。つまり、異なる拡散シーケンスを持つ端末が同じ周波数で同時に送信しても互いに干渉せず、通信のディープフェーディングやドップラー周波数シフトに対する安定性が向上します。

現在、LoRaは主に433、868、

915MHzなど。本稿では、433MHz周波数帯域のLoRaモジュールを使用し、チャネル間隔2MHz、半二重、透過暗号化伝送によりデータ伝送のセキュリティを確保しています。長距離、低消費電力、マルチノード、低コストなどの特徴を持ち、広範囲に分散・分離された設備の構築に適しています。長距離、耐干渉性、低消費電力を備えた通信ネットワーク。この周波数帯域はISMライセンスフリー周波数帯域に属し、事業者に料金を支払う必要はありません。この周波数帯域は干渉が少なく、LoRaはこの周波数帯域での通信を適切にサポートできます。

2. 現場の状況

現在、セメント工場の各電気室にある高圧配電盤内の多機能電力計、主降圧高圧配電盤内の多機能電力計、計量盤内の多機能電力計、および変圧器の油面、巻線温度などの機器が使用されています。設計計画、機器の広範囲な分布、計器の特定の場所などのさまざまな要因により、信号はまだDCSシステムに接続されておらず、包括的な監視と集中管理ができていません。各電力計の手動検針と電力変圧器の手動検査は、非効率なだけでなく、エラー率も高くなります。

高い需要があり、人員要件も大きく、作業負荷も大きい。スマートファクトリーの統合自動化とインテリジェンス化には、これらの計装機器の動作パラメータをDCSシステムに統合し、運用監視を行うことで、集中的な自動収集、監視、アップロードを実現する必要がある。これにより、リアルタイムのエネルギーデータの分析と管理、過去のエネルギーデータへのアクセス、そしてスマートファクトリー向け機器へのリアルタイムオンライン監視によるデータソースの提供が可能になる。

多機能電気エネルギーメーターや変圧器リモート温度インジケータなどのインテリジェント計測機器は、一般的にEIA-485通信インターフェースを備えています。この記事では、LoRa無線通信アドホックネットワークに基づくリモートデータ監視システムを設計し、LoRa無線通信IoT技術を使用し、LoRa無線と485バスを使用してネットワーク物理層接続デバイスを形成し、Modbus-RTUをデータリンク層とアプリケーション層として使用します。通信プロトコルは、さまざまなスマート機器と機器間の長距離通信を可能にします。このネットワークを通じて、多機能電気エネルギーメーター、高精度ゲート多機能電気エネルギーメーター、プロジェクト現場の各電気室の変圧器油表面温度、主要な降圧中電圧キャビネットなどの機器信号のリアルタイム自動収集とアップロードが実現され、DCSシステムとスマートファクトリーの統合が実現されます。これらのデバイスの集中データ収集および監視機能。

Acrel Lora無線通信ネットワークソリューション