Applicazione della comunicazione wireless LoRa nell'analisi e gestione dei dati energetici delle fabbriche intelligenti

1. Introduzione alla tecnologia LoRa

LoRa, nome completo di Long Range, è una delle tecnologie di comunicazione delle reti geografiche a basso consumo (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Utilizza una tecnologia avanzata di modulazione dello spettro diffuso e uno schema di codec per aumentare il budget di collegamento e migliori prestazioni anti-interferenza. Il budget di collegamento di LoRa fino a 157 dB consente alla distanza di comunicazione di raggiungere più di 15 km (a seconda dell'ambiente). Non solo mantiene le stesse caratteristiche di basso consumo energetico della modulazione FSK, ma aumenta anche significativamente la distanza di comunicazione, migliorando allo stesso tempo l'efficienza della rete e le interferenze vengono eliminate, ovvero i terminali con diverse sequenze di diffusione non interferiranno tra loro anche se utilizzano la modulazione FSK stessa frequenza per trasmettere allo stesso tempo e avere una migliore stabilità contro l'attenuazione profonda della comunicazione e lo spostamento della frequenza Doppler.

Attualmente, LoRa opera principalmente nelle bande di frequenza libere in tutto il mondo, tra cui 433, 868,

915 MHz ecc. Questo articolo utilizza il modulo LoRa nella banda di frequenza 433 MHz, con una spaziatura tra i canali di 2 MHz, half-duplex e trasmissione crittografata trasparente per garantire la sicurezza della trasmissione dei dati. Ha le caratteristiche di lunga distanza, basso consumo energetico, multinodo e basso costo ed è adatto per la costruzione di apparecchiature ampiamente distribuite e ampiamente separate. Rete di comunicazione a lunga distanza, capacità anti-interferenza e basso consumo energetico. Questa banda di frequenza appartiene alla banda di frequenza ISM esente da licenza e non è necessario pagare alcuna tariffa all'operatore. C'è meno interferenza in questa banda di frequenza e LoRa può supportare bene le comunicazioni in questa banda di frequenza.

2. Situazione in loco

Attualmente, i contatori multifunzione di energia elettrica nei quadri elettrici di media tensione in ogni locale elettrico del cementificio, i contatori multifunzione di energia elettrica nei quadri elettrici principali di media tensione step-down e i contatori elettrici multifunzione vengono utilizzati contatori di energia negli armadi di misurazione, nonché il livello dell'olio, la temperatura dell'avvolgimento e altre apparecchiature del trasformatore. I segnali, a causa di vari fattori quali la pianificazione progettuale, l'ampia distribuzione delle apparecchiature e la particolare ubicazione degli strumenti, non sono stati ancora collegati al sistema DCS per un monitoraggio completo e una gestione centralizzata. La lettura manuale di ciascun contatore di energia elettrica e l'ispezione manuale dei trasformatori di potenza non solo sono inefficienti ma presentano anche elevati tassi di errore.

Elevato, la richiesta di personale è elevata e il carico di lavoro pesante. L'automazione integrata e l'intelligenza delle fabbriche intelligenti richiedono anche l'integrazione dei parametri operativi di queste apparecchiature di strumentazione nel sistema DCS per il monitoraggio del funzionamento per ottenere raccolta, monitoraggio e caricamento automatici centralizzati, che forniscono analisi e gestione dei dati energetici in tempo reale, dati energetici storici accesso e attrezzature per le fabbriche intelligenti. Il monitoraggio online in tempo reale fornisce fonti di dati.

Le apparecchiature strumentali intelligenti come i contatori di energia elettrica multifunzione e gli indicatori di temperatura remoti del trasformatore generalmente dispongono di interfacce di comunicazione EIA-485. Questo articolo progetta un sistema di monitoraggio remoto dei dati basato sulla rete ad hoc di comunicazione wireless LoRa, utilizzando la tecnologia Internet of Things di comunicazione wireless LoRa, utilizzando il wireless LoRa e il bus 485 per formare il dispositivo di connessione del livello fisico della rete e Modbus-RTU è il livello di collegamento dati e livello di applicazione. Il protocollo di comunicazione consente la comunicazione a lunga distanza tra vari strumenti e apparecchiature intelligenti. Attraverso questa rete, raccolta e caricamento automatici in tempo reale di segnali di apparecchiature come contatori di energia elettrica multifunzione, contatori di energia elettrica multifunzione con cancello ad alta precisione, temperatura superficiale dell'olio del trasformatore in vari locali elettrici e armadi principali di media tensione step-down presso il sito di progetto, realizzando l'integrazione tra il sistema DCS e la fabbrica intelligente. Funzionalità centralizzate di raccolta dati e monitoraggio di questi dispositivi.

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