Zastosowanie komunikacji bezprzewodowej LoRa w inteligentnej analizie i zarządzaniu danymi dotyczącymi energii w fabryce

1. Wprowadzenie do technologii LoRa

LoRa, pełna nazwa Long Range, to jedna z technologii komunikacyjnych małej mocy w sieciach rozległych (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Wykorzystuje zaawansowaną technologię modulacji widma rozproszonego i schemat kodeków, aby zwiększyć budżet łącza i lepszą wydajność przeciwzakłóceniową. Budżet łącza LoRa wynoszący do 157 dB umożliwia komunikację na odległość ponad 15 km (w zależności od środowiska). Nie tylko utrzymuje tę samą charakterystykę niskiego zużycia energii co modulacja FSK, ale także znacznie zwiększa odległość komunikacyjną, poprawiając jednocześnie wydajność sieci i eliminując zakłócenia, to znaczy terminale o różnych sekwencjach rozpraszania nie będą się wzajemnie zakłócać, nawet jeśli użyją tej samej częstotliwości do nadawania w tym samym czasie i mają lepszą stabilność przed głębokim zanikaniem komunikacji i przesunięciem częstotliwości Dopplera.

Obecnie LoRa działa głównie w wolnych pasmach częstotliwości na całym świecie, w tym 433, 868,

915 MHz itp. W artykule zastosowano moduł LoRa w paśmie częstotliwości 433 MHz, z odstępem międzykanałowym 2 MHz, półdupleksem i transparentną, szyfrowaną transmisją w celu zapewnienia bezpieczeństwa transmisji danych. Charakteryzuje się dużą odległością, niskim zużyciem energii, wieloma węzłami i niskim kosztem i nadaje się do budowania sprzętu, który jest szeroko rozpowszechniony i szeroko odseparowany. Sieć komunikacyjna o dużej odległości, zdolności przeciwzakłóceniowej i niskim zużyciu energii. Pasmo to należy do pasma częstotliwości ISM wolnego od licencji i nie ma konieczności uiszczania opłat na rzecz operatora. W tym paśmie częstotliwości jest mniej zakłóceń, a LoRa może dobrze obsługiwać komunikację w tym paśmie częstotliwości.

2. Sytuacja na miejscu

Obecnie wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej w szafach rozdzielczych średniego napięcia w każdym pomieszczeniu elektrycznym cementowni, wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej w głównych szafach rozdzielczych średniego napięcia typu step-down oraz wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej wykorzystywane są liczniki energii w szafach pomiarowych, a także poziom oleju, temperatura uzwojeń i inne wyposażenie transformatora. Sygnały, ze względu na różne czynniki, takie jak planowanie projektu, szeroka dystrybucja sprzętu i szczególna lokalizacja instrumentów, nie zostały jeszcze podłączone do systemu DCS w celu kompleksowego monitorowania i scentralizowanego zarządzania. Ręczny odczyt każdego licznika energii elektrycznej i ręczna kontrola transformatorów mocy są nie tylko nieefektywne, ale także obarczone wysokim poziomem błędów.

Wysokie, a zapotrzebowanie na personel jest duże, a obciążenie pracą duże. Zintegrowana automatyzacja i inteligencja inteligentnych fabryk wymagają również integracji parametrów operacyjnych tych urządzeń oprzyrządowania z systemem DCS w celu monitorowania działania, aby osiągnąć scentralizowane automatyczne gromadzenie, monitorowanie i przesyłanie, co zapewnia analizę i zarządzanie danymi dotyczącymi energii w czasie rzeczywistym, a także historyczne dane dotyczące energii dostępu i wyposażenia dla inteligentnych fabryk. Monitorowanie online w czasie rzeczywistym zapewnia źródła danych.

Inteligentne urządzenia pomiarowe, takie jak wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej i zdalne wskaźniki temperatury transformatora, zazwyczaj są wyposażone w interfejsy komunikacyjne EIA-485. W artykule zaprojektowano system zdalnego monitorowania danych w oparciu o bezprzewodową sieć komunikacyjną LoRa typu ad hoc, wykorzystującą technologię komunikacji bezprzewodowej LoRa w technologii Internetu Rzeczy, wykorzystującą technologię bezprzewodową LoRa i magistralę 485 do utworzenia sieciowego urządzenia łączącego w warstwie fizycznej, a warstwą łącza danych jest Modbus-RTU i warstwę aplikacji. Protokół komunikacyjny umożliwia komunikację na duże odległości pomiędzy różnymi inteligentnymi instrumentami i sprzętem. Za pośrednictwem tej sieci możliwe jest automatyczne zbieranie i przesyłanie w czasie rzeczywistym sygnałów sprzętowych, takich jak wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej, wielofunkcyjne liczniki energii elektrycznej z bramką o wysokiej precyzji, temperatura powierzchni oleju transformatorowego w różnych pomieszczeniach elektrycznych i główne szafy średniego napięcia obniżające napięcie na miejscu projektu realizowany jest realizujący integrację systemu DCS z inteligentną fabryką. Scentralizowane możliwości gromadzenia danych i monitorowania tych urządzeń.

Rozwiązania sieci komunikacji bezprzewodowej Acrel Lora