Aplicação de comunicação sem fio LoRa na análise e gerenciamento de dados de energia de fábricas inteligentes

1. Introdução à tecnologia LoRa

LoRa, o nome completo de Long Range, é uma das tecnologias de comunicação de rede de área ampla de baixa potência (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Ele usa tecnologia avançada de modulação de espectro espalhado e esquema de codec para aumentar o orçamento do link e melhorar o desempenho anti-interferência. O orçamento de link do LoRa de até 157 dB permite que a distância de comunicação alcance mais de 15 km (dependendo do ambiente). Ele não apenas mantém as mesmas características de baixo consumo de energia da modulação FSK, mas também aumenta significativamente a distância de comunicação, ao mesmo tempo que melhora a eficiência da rede e elimina a interferência, ou seja, terminais com diferentes sequências de espalhamento não interferirão entre si, mesmo que usem o mesma frequência para transmitir ao mesmo tempo e ter melhor estabilidade contra desvanecimento profundo da comunicação e mudança de frequência Doppler.

Atualmente LoRa opera principalmente em bandas de frequência livres em todo o mundo incluindo 433 868

915 MHz etc. Este artigo utiliza o módulo LoRa na faixa de frequência de 433 MHz, com espaçamento de canal de 2 MHz, half-duplex e transmissão criptografada transparente para garantir a segurança da transmissão de dados. Possui características de longa distância, baixo consumo de energia, vários nós e baixo custo, e é adequado para a construção de equipamentos amplamente distribuídos e amplamente separados. Rede de comunicação com longa distância, capacidade anti-interferência e baixo consumo de energia. Esta faixa de frequência pertence à faixa de frequência livre de licença ISM, não havendo necessidade de pagamento de taxas à operadora. Há menos interferência nesta banda de frequência e o LoRa pode suportar comunicações nesta banda de frequência.

2. Situação no local

Atualmente, os medidores multifuncionais de energia elétrica nos armários de distribuição de média tensão em cada sala elétrica da fábrica de cimento, os medidores multifuncionais de energia elétrica nos principais gabinetes de distribuição de média tensão e os medidores elétricos multifuncionais São utilizados medidores de energia nos armários de medição, bem como nível de óleo, temperatura dos enrolamentos e demais equipamentos do transformador. Os sinais, devido a vários factores, tais como o planeamento do projecto, a ampla distribuição de equipamentos e a localização específica dos instrumentos, ainda não foram ligados ao sistema DCS para monitorização abrangente e gestão centralizada. A leitura manual de cada medidor de energia elétrica e a inspeção manual de transformadores de potência não são apenas ineficientes, mas também apresentam altas taxas de erro.

Alta, e a demanda por pessoal é grande e a carga de trabalho é pesada. A automação e inteligência integradas de fábricas inteligentes também exigem a integração dos parâmetros operacionais desses equipamentos de instrumentação no sistema DCS para monitoramento de operação para obter coleta, monitoramento e upload automáticos centralizados, que fornecem análise e gerenciamento de dados de energia em tempo real, dados históricos de energia acesso e equipamentos para fábricas inteligentes. O monitoramento online em tempo real fornece fontes de dados.

Equipamentos de instrumentos inteligentes, como medidores multifuncionais de energia elétrica e indicadores remotos de temperatura de transformadores, geralmente possuem interfaces de comunicação EIA-485. Este artigo projeta um sistema de monitoramento remoto de dados baseado em rede ad hoc de comunicação sem fio LoRa, usando tecnologia de Internet das Coisas de comunicação sem fio LoRa, usando LoRa sem fio e barramento 485 para formar o dispositivo de conexão da camada física da rede, e Modbus-RTU é a camada de enlace de dados e camada de aplicação. O protocolo de comunicação permite a comunicação de longa distância entre vários instrumentos e equipamentos inteligentes. Através desta rede, coleta e upload automáticos em tempo real de sinais de equipamentos, como medidores de energia elétrica multifuncionais, medidores de energia elétrica multifuncionais de portão de alta precisão, temperatura da superfície do óleo do transformador em várias salas elétricas e gabinetes principais de média tensão. no local do projeto é realizado, realizando a integração entre o sistema DCS e a fábrica inteligente. Capacidade centralizada de coleta de dados e monitoramento desses dispositivos.

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