การประยุกต์ใช้การสื่อสารไร้สาย LoRa ในการวิเคราะห์และจัดการข้อมูลพลังงานของโรงงานอัจฉริยะ

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. สถานการณ์ ณ สถานที่

ปัจจุบัน มีการใช้มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าแบบหลายฟังก์ชันในตู้สวิตช์แรงดันปานกลางในแต่ละห้องไฟฟ้าของโรงงานปูนซีเมนต์ มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าแบบหลายฟังก์ชันในตู้สวิตช์แรงดันปานกลางแบบลดแรงดันหลัก และมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าแบบหลายฟังก์ชันในตู้วัด รวมถึงระดับน้ำมัน อุณหภูมิขดลวด และอุปกรณ์อื่นๆ ของหม้อแปลง สัญญาณต่างๆ ยังไม่ได้เชื่อมต่อกับระบบ DCS เพื่อการติดตามอย่างครอบคลุมและการจัดการแบบรวมศูนย์ เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น การวางแผนการออกแบบ การกระจายอุปกรณ์ในวงกว้าง และตำแหน่งเฉพาะของเครื่องมือ การอ่านมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าด้วยตนเองของมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าแต่ละอันและการตรวจสอบหม้อแปลงไฟฟ้าด้วยตนเองนั้นไม่เพียงแต่ไม่มีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังมีอัตราข้อผิดพลาดสูงอีกด้วย

ความต้องการพนักงานมีสูงและมีปริมาณงานมาก การรวมระบบอัตโนมัติและปัญญาประดิษฐ์ของโรงงานอัจฉริยะยังต้องการการบูรณาการพารามิเตอร์การทำงานของอุปกรณ์เครื่องมือเหล่านี้ในระบบ DCS สำหรับการติดตามการทำงานเพื่อให้ได้การรวบรวม การตรวจสอบ และการอัปโหลดอัตโนมัติแบบรวมศูนย์ ซึ่งให้การวิเคราะห์และการจัดการข้อมูลพลังงานแบบเรียลไทม์ การเข้าถึงข้อมูลพลังงานในอดีต และอุปกรณ์สำหรับโรงงานอัจฉริยะ การตรวจสอบออนไลน์แบบเรียลไทม์ให้แหล่งข้อมูล

อุปกรณ์เครื่องมืออัจฉริยะ เช่น มิเตอร์ไฟฟ้าแบบมัลติฟังก์ชันและตัวบ่งชี้อุณหภูมิระยะไกลของหม้อแปลงโดยทั่วไปจะมีอินเทอร์เฟซการสื่อสาร EIA-485 บทความนี้ออกแบบระบบตรวจสอบข้อมูลระยะไกลโดยอิงจากเครือข่ายเฉพาะกิจการสื่อสารไร้สาย LoRa โดยใช้เทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งการสื่อสารไร้สาย LoRa โดยใช้บัสไร้สาย LoRa และ 485 เพื่อสร้างอุปกรณ์เชื่อมต่อชั้นกายภาพเครือข่าย และ Modbus-RTU คือชั้นลิงก์ข้อมูลและชั้นแอปพลิเคชัน โปรโตคอลการสื่อสารช่วยให้สามารถสื่อสารระยะไกลระหว่างเครื่องมือและอุปกรณ์อัจฉริยะต่างๆ ได้ ผ่านเครือข่ายนี้ การรวบรวมและอัปโหลดสัญญาณอุปกรณ์อัตโนมัติแบบเรียลไทม์ เช่น มิเตอร์ไฟฟ้าแบบมัลติฟังก์ชัน มิเตอร์ไฟฟ้าแบบมัลติฟังก์ชันเกตความแม่นยำสูง อุณหภูมิพื้นผิวของน้ำมันหม้อแปลงในห้องไฟฟ้าต่างๆ และตู้แรงดันไฟปานกลางแบบลดแรงดันหลักที่ไซต์โครงการ เกิดขึ้นจริง ทำให้สามารถบูรณาการระหว่างระบบ DCS และโรงงานอัจฉริยะได้ ความสามารถในการรวบรวมและตรวจสอบข้อมูลแบบรวมศูนย์ของอุปกรณ์เหล่านี้

โซลูชันเครือข่ายการสื่อสารไร้สาย Acrel Lora