Zastosowanie bezprzewodowej komunikacji LoRa w analizie i zarządzaniu danymi energetycznymi inteligentnych fabryk

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. Sytuacja na miejscu

Obecnie używane są wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej w szafach rozdzielczych średniego napięcia w każdym pomieszczeniu elektrycznym cementowni, wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej w głównych szafach rozdzielczych średniego napięcia ze zmniejszaniem napięcia oraz wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej w szafach pomiarowych, a także poziom oleju, temperatura uzwojenia i inne wyposażenie transformatora. Sygnały, ze względu na różne czynniki, takie jak planowanie projektu, szerokie rozmieszczenie wyposażenia i konkretna lokalizacja przyrządów, nie zostały jeszcze podłączone do systemu DCS w celu kompleksowego monitorowania i scentralizowanego zarządzania. Ręczne odczytywanie liczników każdego licznika energii elektrycznej i ręczna kontrola transformatorów mocy są nie tylko nieefektywne, ale również mają wysoki wskaźnik błędów.

Wysokie, a zapotrzebowanie na pracowników jest duże, a obciążenie pracą jest duże. Zintegrowana automatyzacja i inteligencja inteligentnych fabryk wymagają również integracji parametrów operacyjnych tych urządzeń pomiarowych z systemem DCS w celu monitorowania operacji, aby osiągnąć scentralizowane automatyczne gromadzenie, monitorowanie i przesyłanie, co zapewnia analizę i zarządzanie danymi energetycznymi w czasie rzeczywistym, dostęp do historycznych danych energetycznych i sprzęt dla inteligentnych fabryk. Monitorowanie online w czasie rzeczywistym zapewnia źródła danych.

Inteligentny sprzęt pomiarowy, taki jak wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej i zdalne wskaźniki temperatury transformatora, zazwyczaj mają interfejsy komunikacyjne EIA-485. W tym artykule zaprojektowano zdalny system monitorowania danych oparty na bezprzewodowej sieci komunikacyjnej LoRa ad hoc, wykorzystującej technologię Internetu rzeczy bezprzewodowej LoRa, wykorzystującą bezprzewodową sieć LoRa i magistralę 485 do utworzenia urządzenia połączenia warstwy fizycznej sieci, a Modbus-RTU jest warstwą łącza danych i warstwą aplikacji. Protokół komunikacyjny umożliwia komunikację na duże odległości między różnymi inteligentnymi instrumentami i sprzętem. Za pośrednictwem tej sieci realizowane jest automatyczne zbieranie i przesyłanie w czasie rzeczywistym sygnałów sprzętowych, takich jak wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej, wysoce precyzyjne wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej z bramką, temperatura powierzchni oleju transformatorowego w różnych pomieszczeniach elektrycznych i główne szafy średniego napięcia obniżające napięcie na miejscu projektu, co umożliwia integrację między systemem DCS a inteligentną fabryką. Centralne zbieranie danych i możliwości monitorowania tych urządzeń.

Rozwiązania sieci komunikacji bezprzewodowej Acrel Lora