Zastosowanie licznika komunikacyjnego LoRa w zarządzaniu i monitorowaniu zużycia energii w inteligentnych budynkach

1. Wprowadzenie do technologii LoRa

LoRa, pełna nazwa Long Range, jest jedną z technologii komunikacyjnych sieci rozległych o niskiej mocy (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Wykorzystuje zaawansowaną technologię modulacji widma rozproszonego i schemat kodeka w celu zwiększenia budżetu łącza i lepszej wydajności przeciwzakłóceniowej. Budżet łącza LoRa do 157 dB umożliwia osiągnięcie odległości komunikacyjnej większej niż 15 km (w zależności od środowiska). Nie tylko zachowuje te same niskie parametry zużycia energii co modulacja FSK, ale także znacznie zwiększa odległość komunikacyjną, jednocześnie poprawiając wydajność sieci i eliminując zakłócenia, tzn. terminale o różnych sekwencjach rozprzestrzeniania nie będą się wzajemnie zakłócać, nawet jeśli używają tej samej częstotliwości do transmisji w tym samym czasie, i mają lepszą stabilność w stosunku do głębokiego zaniku komunikacji i przesunięcia częstotliwości Dopplera.

Obecnie LoRa działa głównie w pasmach częstotliwości wolnych na całym świecie, w tym 433 868,

915 MHz itd. W tym artykule wykorzystano moduł LoRa w paśmie częstotliwości 433 MHz, z odstępem międzykanałowym 2 MHz, półdupleksem i transparentną transmisją szyfrowaną, aby zapewnić bezpieczeństwo transmisji danych. Ma on cechy dalekiego zasięgu, niskiego zużycia energii, wielowęzłowości i niskich kosztów i nadaje się do budowy sprzętu, który jest szeroko rozproszony i szeroko oddzielony. Sieć komunikacyjna o dalekim zasięgu, zdolności przeciwzakłóceniowej i niskim zużyciu energii. To pasmo częstotliwości należy do pasma częstotliwości bez licencji ISM i nie ma potrzeby płacenia opłat operatorowi. W tym paśmie częstotliwości występuje mniej zakłóceń, a LoRa może dobrze obsługiwać komunikację w tym paśmie częstotliwości.

2. Projekt inteligentnej sieci transmisji danych w budynku w oparciu o LoRa

Budynek ma dużą powierzchnię na jednym piętrze, złożoną strukturę każdej strefy funkcjonalnej, dużą liczbę przegród pokojowych i zróżnicowane typy zużycia energii. Jeśli zostanie zastosowana tradycyjna zintegrowana metoda okablowania, pojawią się problemy, takie jak ogromna objętość konstrukcji, wysoki koszt światłowodów dla sprzętu okablowania, długi okres użytkowania oraz trudności w późniejszej konserwacji i wymianie. Ponadto budowa inteligentnego systemu zarządzania zużyciem energii w budynku jest reformą na późnym etapie.

Ze względu na wpływ lokalizacji studni kablowych na wczesnych etapach budowy budynku, prawdopodobne jest, że będzie wymagany duży obszar powtarzającego się okablowania. To samo w sobie jest marnotrawstwem energii. Utrudni to również normalną pracę szpitala podczas renowacji i jest niezwykle nieefektywne. Dlatego też, biorąc pod uwagę rzeczywistą sytuację szpitala, który został oddany do użytku, wybrano bezprzewodową transmisję danych, aby w największym stopniu przyspieszyć proces budowy, zaoszczędzić zasoby, a jednocześnie zminimalizować wpływ na działanie.

Zgodnie z charakterystyką inteligentnego systemu zarządzania zużyciem energii i rzeczywistą sytuacją budynku, system jest podzielony na cztery warstwy: sprzęt do zbierania danych na miejscu, brama, sprzęt do przetwarzania danych terminalowych i chmura. Zastosowanie technologii LoRa do bezprzewodowej transmisji danych eliminuje koszty zintegrowanych kabli okablowania, zmniejsza trudność budowy, znacznie skraca czas budowy i upraszcza późniejszy proces konserwacji, ułatwiając przeprowadzanie konserwacji każdego sprzętu węzłowego. Wykonaj naprawę i wymianę.

Rozwiązania sieci komunikacji bezprzewodowej Acrel Lora