การประยุกต์ใช้มิเตอร์สื่อสาร LoRa ในการจัดการและติดตามการใช้พลังงานในอาคารอัจฉริยะ

1. บทนำสู่เทคโนโลยี LoRa

LoRa ชื่อเต็มของ Long Range เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายพื้นที่กว้างพลังงานต่ำ (LPWAN, Low Power Wide Area Network) ใช้เทคโนโลยีการมอดูเลตสเปกตรัมแบบกระจายขั้นสูงและรูปแบบโคเดกเพื่อเพิ่มงบประมาณลิงก์และประสิทธิภาพการป้องกันการรบกวนที่ดีขึ้น งบประมาณลิงก์ของ LoRa สูงถึง 157 dB ทำให้ระยะทางการสื่อสารเข้าถึงได้มากกว่า 15 กม. (ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม) ไม่เพียงแต่รักษาลักษณะการใช้พลังงานต่ำเช่นเดียวกับการมอดูเลต FSK เท่านั้น แต่ยังเพิ่มระยะทางการสื่อสารอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายและกำจัดการรบกวน นั่นคือเทอร์มินัลที่มีลำดับการแพร่กระจายที่แตกต่างกันจะไม่รบกวนกันแม้ว่าจะใช้ความถี่เดียวกันในการส่งสัญญาณในเวลาเดียวกัน และมีเสถียรภาพที่ดีขึ้นในการป้องกันการเฟดลึกของการสื่อสารและการเลื่อนความถี่ดอปเปลอร์

ปัจจุบัน LoRa ทำงานในย่านความถี่ฟรีทั่วโลกเป็นหลัก รวมถึง 433, 868,

915 MHz เป็นต้น บทความนี้ใช้โมดูล LoRa ในย่านความถี่ 433 MHz โดยมีระยะห่างของช่องสัญญาณ 2MHz การส่งข้อมูลแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ และการส่งข้อมูลแบบเข้ารหัสโปร่งใส เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยในการส่งข้อมูล โมดูลนี้มีคุณลักษณะของระยะทางไกล การใช้พลังงานต่ำ มีหลายโหนด และต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการสร้างอุปกรณ์ที่มีการกระจายและแยกจากกันอย่างกว้างขวาง เครือข่ายการสื่อสารระยะไกล ความสามารถในการป้องกันการรบกวน และการใช้พลังงานต่ำ ย่านความถี่นี้เป็นของย่านความถี่ที่ไม่ต้องเสียค่าลิขสิทธิ์ ISM และไม่จำเป็นต้องจ่ายค่าธรรมเนียมให้กับผู้ให้บริการ ย่านความถี่นี้มีสัญญาณรบกวนน้อยกว่า และ LoRa สามารถรองรับการสื่อสารในย่านความถี่นี้ได้ดี

2. การออกแบบเครือข่ายการส่งข้อมูลอาคารอัจฉริยะโดยใช้ LoRa

อาคารนี้มีพื้นที่ขนาดใหญ่ในชั้นเดียว โครงสร้างที่ซับซ้อนของแต่ละโซนการใช้งาน การแบ่งห้องจำนวนมาก และการใช้พลังงานประเภทต่างๆ หากใช้วิธีเดินสายแบบบูรณาการแบบดั้งเดิม จะเกิดปัญหาต่างๆ เช่น ปริมาณการก่อสร้างที่มาก ต้นทุนไฟเบอร์สำหรับอุปกรณ์เดินสายสูง ช่วงเวลาที่ยาวนาน และความยากลำบากในการบำรุงรักษาและเปลี่ยนใหม่ในภายหลัง นอกจากนี้ การสร้างระบบจัดการการใช้พลังงานอัจฉริยะในอาคารยังถือเป็นการปฏิรูปในระยะหลังอีกด้วย

เนื่องจากอิทธิพลของตำแหน่งของสายเคเบิลในช่วงเริ่มต้นของการก่อสร้างอาคาร จึงมีแนวโน้มว่าจะต้องเดินสายซ้ำกันเป็นบริเวณกว้าง ซึ่งถือเป็นการสิ้นเปลืองพลังงาน อีกทั้งยังขัดขวางการดำเนินงานปกติของโรงพยาบาลระหว่างการปรับปรุง และไม่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง ดังนั้น เมื่อพิจารณาถึงสถานการณ์จริงของโรงพยาบาลที่เปิดดำเนินการ จึงเลือกใช้การส่งข้อมูลแบบไร้สายเพื่อเร่งกระบวนการก่อสร้างให้เร็วขึ้นมากที่สุด ประหยัดทรัพยากร และลดผลกระทบต่อการดำเนินงานให้เหลือน้อยที่สุดในเวลาเดียวกัน

ระบบจะแบ่งออกเป็น 4 ชั้นตามลักษณะเฉพาะของระบบการจัดการการใช้พลังงานอัจฉริยะและสถานการณ์จริงของอาคาร ได้แก่ อุปกรณ์รวบรวมข้อมูลในสถานที่ เกตเวย์ อุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลปลายทาง และคลาวด์ การใช้เทคโนโลยี LoRa สำหรับการส่งข้อมูลแบบไร้สายช่วยลดต้นทุนของสายเคเบิลรวม ลดความยากในการก่อสร้าง ลดระยะเวลาการก่อสร้างลงอย่างมาก และลดความซับซ้อนของกระบวนการบำรุงรักษาในภายหลัง ทำให้การบำรุงรักษาอุปกรณ์โหนดแต่ละโหนดง่ายขึ้น ดำเนินการซ่อมแซมและเปลี่ยนใหม่

โซลูชันเครือข่ายการสื่อสารไร้สาย Acrel Lora