Sieć liczników energii LoRa do monitorowania energii w parku przemysłowym

Duży park przemysłowy potrzebował lepszego sposobu monitorowania zużycia energii elektrycznej w warsztatach, magazynach, biurach, pomieszczeniach technicznych i wspólnych obiektach. Istniejące liczniki były rozproszone w kilku budynkach. Dlatego ręczne zbieranie odczytów zajmowało zbyt dużo czasu.

Instalacja nowych kabli komunikacyjnych między każdym budynkiem również wymagałaby znacznych prac budowlanych i elektrycznych. Aby rozwiązać ten problem, projekt wprowadził liczniki energii LoRa, liczniki mocy trójfazowe i terminali bram danych 4G.

Nowy system stworzył bezprzewodową ścieżkę od lokalnych liczników do centralnej platformy monitorowania. W rezultacie operator parku mógł zbierać dane o energii elektrycznej, porównywać różne strefy i bardziej efektywnie zarządzać rozproszonymi obciążeniami.

Tło projektu

Park przemysłowy obejmował kilka niezależnych firm produkcyjnych. Każdy najemca miał różne urządzenia, godziny produkcji i zapotrzebowanie na energię. Ponadto operator zarządzał oświetleniem ulicznym, pompami wodnymi, budynkami biurowymi, systemami bezpieczeństwa i innymi publicznymi obciążeniami.

Jednak oryginalne liczniki wyświetlały tylko lokalne odczyty. Personel utrzymania musiał odwiedzać każdą salę rozdzielczą i wpisywać dane do arkuszy kalkulacyjnych.

Ten proces spowodował kilka problemów:

• Odczytywanie liczników wymagało zbyt dużo pracy
• Niektóre odczyty były zbierane późno
• Ręczne wpisywanie danych powodowało błędy
• Obciążenia najemców i publiczne były trudne do oddzielenia
• Niezwykłe zużycie energii elektrycznej nie zostało znalezione szybko
• Dane historyczne zużycia były niekompletne
• Nowe punkty pomiarowe były trudne do dodania

Operator potrzebował bezprzewodowego systemu podlicznikowania, który mógłby obejmować duży obszar bez przebudowy istniejącej sieci komunikacyjnej.

Dlaczego projekt wybrał liczniki LoRa

LoRa jest zaprojektowana do długodystansowej, niskodanych komunikacji bezprzewodowej. Liczniki energii zwykle wysyłają małe pakiety danych, a nie duże pliki. Dlatego LoRa może być praktycznym wyborem do rozproszonego monitorowania energii elektrycznej.

Park przemysłowy miał wiele szaf z licznikami, ale ograniczony dostęp do sieci. Niektóre szafy znajdowały się w warsztatach, podczas gdy inne były położone w zewnętrznych obszarach technicznych. Sieć liczników LoRa zmniejszyła potrzebę instalacji kabli komunikacyjnych między każdym punktem.

Jednak zespół projektowy nie zakładał, że jeden design bezprzewodowy będzie działał w każdym obszarze. Materiały budowlane, maszyny, drzwi szaf, odległość i zakłócenia radiowe mogą wpływać na jakość sygnału. Dlatego przed ostatecznym wdrożeniem przeprowadzono testy na miejscu.

Zgodność licznika LoRa i LoRaWAN

LoRa opisuje technologię radiową bezprzewodową, podczas gdy LoRaWAN jest protokołem sieciowym opartym na LoRa. Terminy nie powinny być traktowane jako identyczne podczas zakupu.

Przed wyborem systemu licznika energii LoRaWAN, kupujący powinni potwierdzić:

• Częstotliwość radiowa dozwoloną w docelowej krajowej
• Wymagania protokołu LoRa lub LoRaWAN
• Zgodność bramy
• Format danych licznika
• Metoda adresowania urządzeń
• Ustawienia szyfrowania i bezpieczeństwa
• Odległość komunikacji
• Interwał przesyłania
• Pojemność sieci
• Zgodność z platformą third-party

W przypadku tego projektu, wybrane liczniki i bramy zostały skonfigurowane jako jeden dopasowany system. To zmniejszyło problemy z integracją podczas instalacji.

Podlicznikowanie trójfazowe dla obciążeń przemysłowych

Większość urządzeń produkcyjnych używała energii trójfazowej. Dlatego projekt zainstalował liczniki energii trójfazowe na kluczowych zasilaczach warsztatów i głównych obwodach urządzeń.

Każdy licznik został przypisany do jasnej grupy obciążeń, takich jak:

• Warsztaty produkcyjne
• Sprężarki powietrza
• Pompy wodne
• Systemy HVAC
• Magazyny
• Budynki biurowe
• Oświetlenie zewnętrzne
• Obszary usług publicznych

Ta struktura pozwoliła operatorowi porównywać zużycie energii według najemcy, budynku, strefy lub typu obciążenia.

Saving Meter dostarcza trójfazowych liczników energii elektrycznych i modeli DIN rail do monitorowania energii przemysłowej. W zależności od modelu, funkcje mogą obejmować pomiar energii, przetwarzanie danych, monitorowanie w czasie rzeczywistym, komunikację RS485 i wymianę informacji.

Używanie bramy danych 4G i LoRa

Brama tworzyła centrum systemu komunikacyjnego. W dół strumienia, zbierała odczyty z liczników LoRa. W górę strumienia, używała 4G do wysyłania danych do zdalnej platformy.

Brama danych mocy RTU1218 firmy Saving Meter jest zaprojektowana do monitorowania energii elektrycznej. Obsługuje odczytywanie liczników LoRa w dół strumienia i komunikację 4G w górę strumienia. Może być zainstalowana w szafie rozdzielczej do centralizowanego odczytywania, podlicznikowania, analizy statystycznej i zarządzania zdalnego.

Brama obsługuje również interfejs RS485. Dlatego projekt mógł obejmować zarówno bezprzewodowe liczniki, jak i wybrane urządzenia przewodowe, gdzie to było potrzebne.

Planowanie lokalizacji bram

Umiejscowienie bramy miało bezpośredni wpływ na stabilność komunikacji. Zespół projektowy najpierw przeanalizował plan terenu i oznaczyl wszystkie pozycje liczników.

Następnie przeprowadzono testy sygnału w warsztatach, salach rozdzielczych, zewnętrznych szafach i obszarach pobliskich dużych maszyn. Bramy zostały umieszczone tam, gdzie mogły zbierać dane z wymaganych liczników, utrzymując stabilną komunikację 4G.

Zespół również unikał umieszczania anten za ciężkimi barierami metalowymi. Gdzie to konieczne, grupy liczników zostały podzielone między więcej niż jedną bramę. Ten podejście poprawiło coverage i uczyniło system łatwiejszym do rozszerzenia.

Konfigurowanie platformy monitorowania energii

Każdy licznik potrzebował jasnej tożsamości cyfrowej. Dlatego platforma grupowała urządzenia według firmy, budynku, piętra, warsztatu i typu obciążenia.

Struktura platformy obsługiwała:

• Centralizowane odczytywanie liczników
• Dzienne i miesięczne zapisy zużycia
• Przydział energii elektrycznej dla najemców
• Porównania między strefami
• Analiza trendów obciążenia
• Status komunikacji licznika
• Sprawdzenia nieprawidłowego zużycia
• Eksport danych
• Zarządzanie dostępem użytkowników

Ponieważ struktura konta była zgodna z fizycznym układem parku, personel mógł szybciej znaleźć każdy licznik.

Instalacja i commissioning

Projekt został ukończony etapami. Najpierw technicy sprawdzili okablowanie licznika, zakres prądu, kolejność faz i konfigurację komunikacji.

Następnie każdy licznik LoRa został połączony z jego bramą i kontem platformy. Następnie lokalne odczyty zostały porównane z danymi otrzymanymi przez centralny system.

Proces commissioning obejmował:

• Inspekcja okablowania licznika
• Sprawdzenia kierunku transformatora prądu
• Adresowanie licznika i bramy
• Testowanie sygnału LoRa
• Weryfikacja połączenia 4G
• Testowanie przesyłania danych
• Porównanie lokalnych i zdalnych odczytów
• Potwierdzenie ustawienia czasu
• Mapowanie licznika na obciążenie

Ten proces pomógł zidentyfikować problemy z okablowaniem lub komunikacją przed pełnym uruchomieniem.

Obsługa utraconych lub opóźnionych danych

Komunikacja bezprzewodowa może być wpływana przez utratę sieci lub zakłócenia na miejscu. Dlatego odzyskiwanie danych było częścią planu systemu.

Brama RTU1218 obejmuje mechanizm do wykrywania i ponownego wysyłania utraconych danych. Obsługuje również zdalne aktualizacje oprogramowania przez swoje połączenie 4G. Te funkcje mogą pomóc utrzymać integralność danych i zmniejszyć potrzebę serwisu oprogramowania na miejscu.

Operator również ustawił alarmy komunikacyjne, aby personel mógł zidentyfikować offline licznik lub bramę. To uczyniło utrzymanie systemu bardziej proaktywne.

Wyniki projektu

Sieć liczników energii LoRa poprawiła monitorowanie mocy w całym parku przemysłowym. Główne wyniki obejmowały:

• Mniej ręcznego odczytywania liczników
• Zmniejszona kablowanie komunikacyjne
• Jasniejsze dane o obciążeniach najemców i publicznych
• Szybszy dostęp do zapisów energii elektrycznej
• Łatwiejsze porównanie między warsztatami
• Lepszą widoczność niezwykłego zużycia mocy
• Elastyczne rozszerzenie dla nowych punktów liczników
• Centralne zarządzanie rozproszonymi budynkami

Najważniejsze, że projekt stworzył praktyczne połączenie między lokalnymi licznikami, komunikacją bezprzewodową i zdalnym zarządzaniem energią.

Zintegrowane wsparcie od Saving Meter

Saving Meter dostarcza liczników elektrycznych, terminali zbierania danych, oprogramowania chmurowego, integracji systemowej i wsparcia operacyjnego. Jego oferta produktowa obejmuje liczniki trójfazowe, liczniki DIN rail, liczniki 4G, liczniki przedpłacone i terminali monitorowania efektywności energetycznej.

W przypadku przemysłowego projektu pomiarowego LoRa, kupujący powinni dostarczyć plan terenu, ilość liczników, parametry elektryczne, odległość między urządzeniami, wymagania komunikacyjne i potrzeby platformy. Saving Meter może następnie pomóc potwierdzić konfigurację licznika i bramy dla aplikacji.