Anwendung der drahtlosen LoRa-Kommunikation in der Analyse und Verwaltung von Energiedaten in intelligenten Fabriken

1. Einführung in die LoRa-Technologie

LoRa, der vollständige Name von Long Range, ist eine der Low-Power-Wide-Area-Network-Kommunikationstechnologien (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Es nutzt fortschrittliche Spread-Spectrum-Modulationstechnologie und Codec-Schema, um das Verbindungsbudget zu erhöhen und eine bessere Anti-Interferenz-Leistung zu erzielen. Das Verbindungsbudget von LoRa von bis zu 157 dB ermöglicht eine Kommunikationsentfernung von mehr als 15 km (abhängig von der Umgebung). Es behält nicht nur die gleichen niedrigen Stromverbrauchseigenschaften wie die FSK-Modulation bei, sondern erhöht auch die Kommunikationsentfernung erheblich, während gleichzeitig die Netzwerkeffizienz verbessert und Interferenzen eliminiert werden, d. h. Terminals mit unterschiedlichen Spreizsequenzen stören sich nicht gegenseitig, selbst wenn sie die verwenden Gleichzeitiges Senden mit derselben Frequenz und bessere Stabilität gegenüber Kommunikationsschwund und Doppler-Frequenzverschiebung.

Derzeit ist LoRa hauptsächlich in kostenlosen Frequenzbändern auf der ganzen Welt tätig, darunter 433, 868,

915 MHz usw. In diesem Artikel wird das LoRa-Modul im 433-MHz-Frequenzband mit einem Kanalabstand von 2 MHz, Halbduplex und transparenter verschlüsselter Übertragung verwendet, um die Sicherheit der Datenübertragung zu gewährleisten. Es zeichnet sich durch große Entfernungen, geringen Stromverbrauch, mehrere Knoten und niedrige Kosten aus und eignet sich für Gebäudegeräte, die weit verteilt und weit voneinander entfernt sind. Kommunikationsnetzwerk mit großer Reichweite, Anti-Interferenz-Fähigkeit und geringem Stromverbrauch. Dieses Frequenzband gehört zum lizenzfreien ISM-Frequenzband und es müssen keine Gebühren an den Betreiber gezahlt werden. In diesem Frequenzband gibt es weniger Störungen und LoRa kann die Kommunikation in diesem Frequenzband gut unterstützen.

2. Situation vor Ort

Derzeit sind die Multifunktions-Stromzähler in den Mittelspannungs-Schaltschränken in jedem Elektroraum der Zementfabrik, die Multifunktions-Stromzähler in den Hauptabwärts-Mittelspannungs-Schaltschränken und die Multifunktions-Elektrozähler vorhanden Es werden Energiezähler in den Messschränken sowie Ölstand, Wicklungstemperatur und andere Geräte des Transformators verwendet. Aufgrund verschiedener Faktoren wie der Entwurfsplanung, der weiten Verteilung der Ausrüstung und des besonderen Standorts der Instrumente wurden die Signale noch nicht mit dem DCS-System verbunden, um eine umfassende Überwachung und zentrale Verwaltung zu ermöglichen. Die manuelle Ablesung jedes einzelnen Stromzählers und die manuelle Inspektion von Leistungstransformatoren sind nicht nur ineffizient, sondern weisen auch eine hohe Fehlerquote auf.

Hoch, der Bedarf an Personal ist groß und die Arbeitsbelastung hoch. Die integrierte Automatisierung und Intelligenz intelligenter Fabriken erfordert auch die Integration der Betriebsparameter dieser Instrumentierungsausrüstung in das DCS-System zur Betriebsüberwachung, um eine zentralisierte automatische Erfassung, Überwachung und Hochladung zu erreichen, die eine Echtzeit-Energiedatenanalyse und -verwaltung sowie historische Energiedaten ermöglicht Zugang und Ausrüstung für intelligente Fabriken. Echtzeit-Online-Überwachung stellt Datenquellen bereit.

Intelligente Instrumentenausrüstung wie Multifunktionszähler für elektrische Energie und Ferntemperaturanzeiger für Transformatoren verfügen im Allgemeinen über EIA-485-Kommunikationsschnittstellen. Dieser Artikel entwirft ein Ferndatenüberwachungssystem, das auf einem Ad-hoc-Netzwerk für die drahtlose LoRa-Kommunikation basiert, die Internet-of-Things-Technologie für die drahtlose LoRa-Kommunikation verwendet, LoRa Wireless und den 485-Bus verwendet, um das Verbindungsgerät für die physische Netzwerkschicht zu bilden, und Modbus-RTU als Datenverbindungsschicht und Anwendungsschicht. Das Kommunikationsprotokoll ermöglicht die Kommunikation über große Entfernungen zwischen verschiedenen intelligenten Instrumenten und Geräten. Über dieses Netzwerk erfolgt die automatische Erfassung und Übertragung von Gerätesignalen in Echtzeit, z. B. von Multifunktions-Stromzählern, hochpräzisen Gate-Multifunktions-Stromzählern, der Oberflächentemperatur von Transformatoröl in verschiedenen Elektroräumen und Hauptabwärts-Mittelspannungsschränken am Projektstandort realisiert und realisiert die Integration zwischen dem DCS-System und der Smart Factory. Zentralisierte Datenerfassungs- und Überwachungsfunktionen dieser Geräte.

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