شبکه متر انرژی LoRa برای نظارت بر برق پارک صنعتی

یک پارک صنعتی بزرگ به روش بهتر برای نظارت بر مصرف برق در کارگاه‌ها، انبارها، دفاتر، اتاق‌های خدمات و امکانات مشترک نیاز داشت. مترهای موجود آن در چندین ساختمان پراکنده بودند. بنابراین، جمع‌آوری خوانش‌ها به صورت دستی زمان زیادی می‌برد.

نصب کابل‌های ارتباطی جدید بین هر ساختمان نیز نیاز به کارهای عمده عمران و برق می‌دانست. برای حل این مشکل، پروژه مترهای انرژی LoRa، مترهای توان سه فاز و ترمینال‌های گیت‌وی داده 4G را معرفی کرد.

سیستم جدید یک مسیر بی‌سیم از مترهای محلی به یک پلتفرم نظارت مرکزی ایجاد کرد. در نتیجه، اپراتور پارک می‌توانست داده‌های برق را جمع‌آوری کند، مناطق مختلف را مقایسه کند و بارهای توزیع‌شده را به طور مؤثرتر مدیریت کند.

پس‌زمینه پروژه

پارک صنعتی شامل چندین شرکت تولیدی مستقل بود. هر مستاجر تجهیزات، ساعات تولید و تقاضای برق متفاوتی داشت. علاوه بر این، اپراتور چراغ‌های خیابانی، پمپ‌های آب، ساختمان‌های اداری، سیستم‌های امنیتی و سایر بارهای عمومی را مدیریت می‌کرد.

با این حال، مترهای اصلی فقط خوانش‌های محلی را نشان می‌دادند. پرسنل نگهداری مجبور بودند به هر اتاق توزیع برق بروند و داده‌ها را در جداول الکترونیکی وارد کنند.

این فرآیند چندین مشکل ایجاد کرد:

• خواندن متر نیاز به نیروی کار زیادی داشت
• برخی از خوانش‌ها دیر جمع‌آوری شدند
• ورود دستی داده‌ها خطا ایجاد کرد
• بارهای مستاجر و عمومی به سختی قابل جداسازی بودند
• مصرف غیرمعمول برق به سرعت شناسایی نشد
• داده‌های مصرف تاریخی ناقص بود
• اضافه کردن نقاط اندازه‌گیری جدید دشوار بود

اپراتور به یک سیستم زیرمتراسیون بی‌سیم نیاز داشت که بتواند یک سایت گسترده را پوشش دهد بدون اینکه شبکه ارتباطی موجود را دوباره بسازد.

چرا پروژه مترهای LoRa را انتخاب کرد

LoRa برای ارتباطات بی‌سیم با برد طولانی و داده کم طراحی شده است. مترهای انرژی معمولاً بسته‌های داده کوچک را ارسال می‌کنند نه فایل‌های بزرگ. بنابراین، LoRa می‌تواند یک انتخاب عملی برای نظارت بر برق توزیع‌شده باشد.

پارک صنعتی کابینت‌های متر زیادی داشت اما دسترسی شبکه محدود بود. برخی کابینت‌ها در داخل کارگاه‌ها و برخی دیگر در مناطق خدمات بیرونی قرار داشتند. شبکه متر LoRa نیاز به نصب کابل‌های ارتباطی بین هر نقطه را کاهش داد.

با این حال، تیم پروژه فرض نکرد که یک طراحی بی‌سیم در هر منطقه کار کند. مواد ساختمان، ماشین‌آلات، درهای کابینت، فاصله و تداخل رادیویی می‌توانند کیفیت سیگنال را تحت تأثیر قرار دهند. بنابراین، تست سایت قبل از استقرار نهایی انجام شد.

سازگاری متر LoRa و LoRaWAN

LoRa فناوری رادیویی بی‌سیم را توصیف می‌کند، در حالی که LoRaWAN یک پروتکل شبکه بر اساس LoRa است. این اصطلاحات نباید در طول خرید به عنوان یکسان در نظر گرفته شوند.

قبل از انتخاب یک سیستم LoRaWAN متر انرژی، خریداران باید تأیید کنند:

• فرکانس رادیویی مجاز در کشور هدف
• نیازمندی‌های پروتکل LoRa یا LoRaWAN
• سازگاری گیت‌وی
• فرمت داده متر
• روش آدرس‌دهی دستگاه
• تنظیمات رمزنگاری و امنیت
• فاصله ارتباط
• فاصله زمانی بارگذاری
• ظرفیت شبکه
• سازگاری پلتفرم‌های سهامتی

برای این پروژه، مترها و گیت‌وهایی که انتخاب شدند به عنوان یک سیستم تطبیق‌شده پیکربندی شدند. این امر مشکلات یکپارچه‌سازی را در طول نصب کاهش داد.

زیرمتراسیون سه فاز برای بارهای صنعتی

بیشتر تجهیزات تولید از توان سه فاز استفاده می‌کردند. بنابراین، پروژه مترهای انرژی سه فاز را در تغذیه‌کننده‌های کلیدی کارگاه‌ها و مدارهای تجهیزات اصلی نصب کرد.

هر متر به یک گروه بار واضح اختصاص داده شد، مانند:

• کارگاه‌های تولید
• کامپرسورهای هوا
• پمپ‌های آب
• سیستم‌های HVAC
• انبارها
• ساختمان‌های اداری
• چراغ‌های بیرونی
• مناطق خدمات عمومی

این ساختار به اپراتور اجازه داد مصرف انرژی را بر اساس مستاجر، ساختمان، منطقه یا نوع بار مقایسه کند.

Saving Meter مترهای انرژی الکترونیکی سه فاز و مدل‌های ریل DIN برای نظارت بر توان صنعتی ارائه می‌دهد. بسته به مدل، عملکردها می‌توانند شامل اندازه‌گیری انرژی، پردازش داده، نظارت بلادرنگ، ارتباط RS485 و تبادل اطلاعات باشند.

استفاده از گیت‌وی داده 4G و LoRa

گیت‌وی مرکز سیستم ارتباطی را تشکیل می‌داد. در سمت پایین‌دست، خوانش‌ها را از مترهای LoRa جمع‌آوری می‌کرد. در سمت بالا‌دست، از 4G برای ارسال داده به پلتفرم راه دور استفاده می‌کرد.

گیت‌وی داده توان RTU1218 Saving Meter برای نظارت بر برق طراحی شده است. از خواندن متر LoRa در سمت پایین‌دست و ارتباط 4G در سمت بالا‌دست پشتیبانی می‌کند. می‌توان آن را در داخل کابینت توزیع برق برای خوانش متمرکز، زیرمتراسیون، تحلیل آماری و مدیریت راه دور نصب کرد.

گیت‌وی همچنین از رابط RS485 پشتیبانی می‌کند. بنابراین، پروژه می‌توانست هم مترهای بی‌سیم و هم دستگاه‌های سیمی انتخابی را در جاهایی که نیاز بود شامل شود.

برنامه‌ریزی مکان‌های گیت‌وی

محل قرارگیری گیت‌وی تأثیر مستقیمی بر پایداری ارتباط داشت. تیم پروژه ابتدا طرح سایت را بررسی کرد و تمام موقعیت‌های متر را مشخص کرد.

سپس تست‌های سیگنال در کارگاه‌ها، اتاق‌های توزیع، کابینت‌های بیرونی و مناطق نزدیک ماشین‌های بزرگ انجام شد. گیت‌وها در جاهایی قرار گرفتند که می‌توانند داده‌ها را از مترهای مورد نیاز جمع‌آوری کنند در حالی که ارتباط 4G پایدار را حفظ کنند.

تیم همچنین از قرار دادن آنتن‌ها پشت مانع‌های سنگین فلزی اجتناب کرد. در جاهایی که لازم بود، گروه‌های متر بین بیش از یک گیت‌وی تقسیم شدند. این رویکرد پوشش را بهبود بخشید و سیستم را برای گسترش آسان‌تر کرد.

پیکربندی پلتفرم نظارت انرژی

هر متر به یک هویت دیجیتال واضح نیاز داشت. بنابراین، پلتفرم دستگاه‌ها را بر اساس شرکت، ساختمان، طبقه، کارگاه و نوع بار گروه‌بندی کرد.

ساختار پلتفرم پشتیبانی می‌کرد:

• خواندن متر متمرکز
• رکوردهای مصرف روزانه و ماهانه
• تخصیص برق مستاجر
• مقایسه‌های منطقه به منطقه
• تحلیل روند بار
• وضعیت ارتباط متر
• بررسی‌های مصرف غیرعادی
• صادرات داده
• مدیریت دسترسی کاربر

چون ساختار حساب از طرح فیزیکی پارک پیروی می‌کرد، پرسنل می‌توانست هر متر را سریع‌تر پیدا کند.

نصب و راه‌اندازی

پروژه به صورت مرحله‌ای تکمیل شد. ابتدا، تکنسین‌ها سیم‌کشی متر، محدوده جریان، ترتیب فاز و پیکربندی ارتباط را بررسی کردند.

سپس، هر متر LoRa به گیت‌وی و حساب پلتفرم خود متصل شد. سپس خوانش‌های محلی با داده‌های دریافتی توسط سیستم مرکزی مقایسه شدند.

فرآیند راه‌اندازی شامل:

• بررسی سیم‌کشی متر
• بررسی‌های جهت ترانسفورماتور جریان
• آدرس‌دهی متر و گیت‌وی
• تست سیگنال LoRa
• تأیید اتصال 4G
• تست بارگذاری داده
• مقایسه خوانش محلی و راه دور
• تأیید تنظیم زمان
• نقشه‌برداری متر به بار

این فرآیند به شناسایی مشکلات سیم‌کشی یا ارتباط قبل از عملیات کامل کمک کرد.

مدیریت داده‌های از دست رفته یا تأخیر یافته

ارتباط بی‌سیم ممکن است تحت تأثیر از دست دادن شبکه یا تداخل سایت قرار گیرد. بنابراین، بازیابی داده بخشی از طرح سیستم بود.

گیت‌وی RTU1218 یک مکانیزم برای تشخیص و ارسال مجدد داده‌های از دست رفته را شامل می‌شود. همچنین از به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری راه دور از طریق اتصال 4G خود پشتیبانی می‌کند. این عملکردها می‌توانند به حفظ یکپارچگی داده کمک کنند و نیاز به خدمات نرم‌افزاری در محل را کاهش دهند.

اپراتور همچنین هشدارهای ارتباطی تنظیم کرد تا پرسنل بتوانند یک متر یا گیت‌وی آفلاین را شناسایی کنند. این امر نگهداری سیستم را فعال‌تر کرد.

نتایج پروژه

شبکه مترهای انرژی LoRa نظارت بر برق در پارک صنعتی را بهبود بخشید. نتایج اصلی شامل:

• کاهش خوانش دستی متر
• کاهش کابل‌های ارتباطی
• داده‌های واضح‌تر بارهای مستاجر و عمومی
• دسترسی سریع‌تر به رکوردهای برق
• مقایسه آسان‌تر بین کارگاه‌ها
• دید بهتر از مصرف غیرمعمول برق
• گسترش انعطاف‌پذیر برای نقاط متر جدید
• مدیریت مرکزی ساختمان‌های توزیع‌شده

مهم‌ترین چیز این است که پروژه یک پیوند عملی بین مترهای محلی، ارتباط بی‌سیم و مدیریت انرژی راه دور ایجاد کرد.

پشتیبانی یکپارچه از Saving Meter

Saving Meter مترهای الکتریکی، ترمینال‌های جمع‌آوری داده، نرم‌افزار ابر، یکپارچه‌سازی سیستم و پشتیبانی عملیاتی را ارائه می‌دهد. محدوده محصولات آن شامل مترهای سه فاز، مترهای ریل DIN، مترهای 4G، مترهای پیش‌پرداخت و ترمینال‌های نظارت بر راندمان انرژی است.

برای یک پروژه اندازه‌گیری LoRa صنعتی، خریداران باید طرح سایت، تعداد متر، پارامترهای الکتریکی، فاصله بین دستگاه‌ها، نیازهای ارتباطی و نیازهای پلتفرم را ارائه دهند. سپس Saving Meter می‌تواند به تأیید پیکربندی متر و گیت‌وی برای کاربرد کمک کند.