Применение беспроводной связи LoRa для анализа и управления энергетическими данными на интеллектуальных заводах

1. Введение в технологию LoRa

LoRa, полное название Long Range, является одной из технологий связи маломощной широкополосной сети (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Она использует передовую технологию модуляции с расширенным спектром и схему кодека для увеличения бюджета связи и лучшей защиты от помех. Бюджет связи LoRa до 157 дБ позволяет достигать расстояния связи более 15 км (в зависимости от среды). Она не только сохраняет те же характеристики низкого энергопотребления, что и модуляция FSK, но и значительно увеличивает расстояние связи, одновременно повышая эффективность сети и устраняя помехи, то есть терминалы с разными последовательностями распространения не будут мешать друг другу, даже если они используют одну и ту же частоту для передачи в одно и то же время, и имеют лучшую устойчивость к глубокому замиранию связи и доплеровскому сдвигу частоты.

В настоящее время LoRa в основном работает в свободных диапазонах частот по всему миру, включая 433, 868,

915 МГц и т. д. В этой статье используется модуль LoRa в диапазоне частот 433 МГц с разнесением каналов 2 МГц, полудуплексом и прозрачной зашифрованной передачей для обеспечения безопасности передачи данных. Он обладает характеристиками большой дальности, низкого энергопотребления, многоузловой связи и низкой стоимости и подходит для построения оборудования, которое широко распространено и широко разделено. Сеть связи с большой дальностью, помехоустойчивостью и низким энергопотреблением. Этот диапазон частот относится к безлицензионному диапазону частот ISM, и нет необходимости платить оператору. В этом диапазоне частот меньше помех, и LoRa может хорошо поддерживать связь в этом диапазоне частот.

2. Ситуация на месте

В настоящее время используются многофункциональные счетчики электроэнергии в распределительных шкафах среднего напряжения в каждом электропомещении цементного завода, многофункциональные счетчики электроэнергии в главных понижающих распределительных шкафах среднего напряжения и многофункциональные счетчики электроэнергии в измерительных шкафах, а также уровень масла, температура обмотки и другое оборудование трансформатора. Сигналы, из-за различных факторов, таких как проектирование, широкое распределение оборудования и особое расположение приборов, еще не подключены к системе DCS для комплексного мониторинга и централизованного управления. Ручное считывание показаний каждого счетчика электроэнергии и ручная проверка силовых трансформаторов не только неэффективны, но и имеют высокий уровень ошибок.

Высокий, и потребность в персонале большая, и рабочая нагрузка тяжелая. Интегрированная автоматизация и интеллект умных заводов также требуют интеграции рабочих параметров этого контрольно-измерительного оборудования в систему DCS для мониторинга работы, чтобы достичь централизованного автоматического сбора, мониторинга и загрузки, что обеспечивает анализ и управление энергетическими данными в реальном времени, доступ к историческим энергетическим данным и оборудованию для умных заводов. Онлайн-мониторинг в реальном времени предоставляет источники данных.

Интеллектуальное приборное оборудование, такое как многофункциональные счетчики электроэнергии и дистанционные индикаторы температуры трансформатора, как правило, имеют интерфейсы связи EIA-485. В этой статье разрабатывается система удаленного мониторинга данных на основе беспроводной сети связи LoRa ad hoc, использующая технологию беспроводной связи LoRa Internet of Things, использующая беспроводную связь LoRa и шину 485 для формирования сетевого устройства соединения физического уровня, а Modbus-RTU является уровнем канала передачи данных и прикладным уровнем. Протокол связи обеспечивает дальнюю связь между различными интеллектуальными приборами и оборудованием. Через эту сеть реализуется автоматический сбор и загрузка в режиме реального времени сигналов оборудования, такого как многофункциональные счетчики электроэнергии, высокоточные многофункциональные счетчики электроэнергии с затвором, температура поверхности масла трансформатора в различных электрических помещениях и главных шкафах среднего напряжения на площадке проекта, реализуя интеграцию между системой DCS и интеллектуальным заводом. Централизованные возможности сбора и мониторинга данных этих устройств.

Решения беспроводной сети связи Acrel Lora