LoRa Energy Meter Network for Industrial Park Power Monitoring
Case Details
Un grande parco industriale aveva bisogno di un modo migliore per monitorare l'uso dell'elettricità in officine, magazzini, uffici, locali di servizio e strutture condivise. I suoi contatori esistenti erano distribuiti in diversi edifici. Pertanto, la raccolta delle letture manualmente richiedeva troppo tempo.
L'installazione di nuovi cavi di comunicazione tra ogni edificio avrebbe anche richiesto importanti lavori civili ed elettrici. Per risolvere questo problema, il progetto ha introdotto contatori energetici LoRa, contatori di potenza trifase e terminali gateway dati 4G.
Il nuovo sistema ha creato un percorso wireless dai contatori locali a una piattaforma di monitoraggio centrale. Di conseguenza, l'operatore del parco ha potuto raccogliere dati sull'elettricità, confrontare diverse zone e gestire i carichi distribuiti in modo più efficiente.
Background del Progetto
Il parco industriale includeva diverse aziende di produzione indipendenti. Ogni inquilino aveva attrezzature, ore di produzione e domanda di energia diverse. Inoltre, l'operatore gestiva l'illuminazione stradale, le pompe idriche, gli edifici uffici, i sistemi di sicurezza e altri carichi pubblici.
Tuttavia, i contatori originali mostravano solo letture locali. Il personale di manutenzione doveva visitare ogni sala di distribuzione e inserire i dati in fogli di calcolo.
Questo processo ha causato diversi problemi:
- La lettura dei contatori richiedeva troppa manodopera
- Alcune letture sono state raccolte in ritardo
- I carichi degli inquilini e quelli pubblici erano difficili da separare
- I dati storici di consumo erano incompleti
- Nuovi punti di misurazione erano difficili da aggiungere
- Frequenza radio permessa nel paese di destinazione
- Requisiti del protocollo LoRa o LoRaWAN
- Compatibilità del gateway
- Formato dei dati del contatore
- Metodo di indirizzamento dei dispositivi
- Impostazioni di crittografia e sicurezza
- Distanza di comunicazione
- Intervallo di caricamento
- Capacità della rete
- Compatibilità con piattaforme di terze parti
- Officine di produzione
- Compressori d'aria
- Pompe idriche
- Sistemi HVAC
- Magazzini
- Edifici uffici
- Illuminazione esterna
- Aree di servizio pubblico
- Lettura centralizzata dei contatori
- Record di consumo giornalieri e mensili
- Assegnazione dell'elettricità agli inquilini
- Confronti tra zone
- Analisi delle tendenze dei carichi
- Stato di comunicazione dei contatori
- Controlli di consumo anomalo
- Esportazione dei dati
- Gestione dell'accesso degli utenti
- Ispezione del cablaggio del contatore
- Controlli della direzione del trasformatore di corrente
- Indirizzamento del contatore e del gateway
- Test del segnale LoRa
- Verifica della connessione 4G
- Test di caricamento dei dati
- Confronto tra letture locali e remote
- Conferma dell'impostazione dell'ora
- Mapping tra contatore e carico
L'operatore aveva bisogno di un sistema di sub-misurazione wireless che potesse coprire un'area ampia senza ricostruire la rete di comunicazione esistente.
Perché il Progetto Ha Scelto i Contatori LoRa
LoRa è progettata per la comunicazione wireless a lunga distanza e basso consumo di dati. I contatori energetici inviano normalmente piccoli pacchetti di dati piuttosto che grandi file. Pertanto, LoRa può essere una scelta pratica per il monitoraggio distribuito dell'elettricità.
Il parco industriale aveva molti armadi per contatori ma accesso limitato alla rete. Alcuni armadi erano all'interno delle officine, mentre altri si trovavano in aree di servizio esterne. Una rete di contatori LoRa ha ridotto la necessità di installare cavi di comunicazione tra ogni punto.
Tuttavia, il team del progetto non ha assunto che un design wireless funzionasse in ogni area. I materiali edilizi, le macchinari, le porte degli armadi, la distanza e l'interferenza radio possono influenzare la qualità del segnale. Pertanto, sono stati completati test sul sito prima del deployment finale.
Compatibilità tra Contatore LoRa e LoRaWAN
LoRa descrive la tecnologia radio wireless, mentre LoRaWAN è un protocollo di rete basato su LoRa. I termini non dovrebbero essere trattati come identici durante l'acquisto.
Prima di selezionare un sistema di contatore energetico LoRaWAN, gli acquirenti dovrebbero confermare:
Per questo progetto, i contatori e i gateway selezionati sono stati configurati come un sistema abbinato. Questo ha ridotto i problemi di integrazione durante l'installazione.
Sub-Misurazione Trifase per Carichi Industriali
La maggior parte delle attrezzature di produzione utilizzava energia trifase. Pertanto, il progetto ha installato contatori energetici trifase nei feeder chiave delle officine e nei circuiti delle attrezzature principali.
Ogni contatore è stato assegnato a un gruppo di carico chiaro, come:
Questa struttura ha permesso all'operatore di confrontare l'uso energetico per inquilino, edificio, zona o tipo di carico.
Saving Meter fornisce contatori energetici elettronici trifase e modelli DIN rail per il monitoraggio energetico industriale. A seconda del modello, le funzioni possono includere misurazione energetica, elaborazione dati, monitoraggio in tempo reale, comunicazione RS485 e scambio di informazioni.
Uso di un Gateway Dati 4G e LoRa
Il gateway formava il centro del sistema di comunicazione. A valle, raccoglieva le letture dai contatori LoRa. A monte, utilizzava la 4G per inviare i dati alla piattaforma remota.
Il gateway dati energetici RTU1218 di Saving Meter è progettato per il monitoraggio dell'elettricità. Supporta la lettura dei contatori LoRa a valle e la comunicazione 4G a monte. Può essere installato all'interno di un armadio di distribuzione elettrica per la lettura centralizzata, la sub-misurazione, l'analisi statistica e la gestione remota.
Il gateway supporta anche un'interfaccia RS485. Pertanto, il progetto ha potuto includere sia contatori wireless che dispositivi cablati selezionati dove necessario.
Pianificazione delle Posizioni del Gateway
Il posizionamento del gateway ha avuto un effetto diretto sulla stabilità della comunicazione. Il team del progetto ha prima revisionato il piano del sito e marcato tutte le posizioni dei contatori.
Sono stati quindi effettuati test di segnale in officine, sale di distribuzione, armadi esterni e aree vicino a macchinari grandi. I gateway sono stati posizionati dove potevano raccogliere dati dai contatori richiesti mantenendo una comunicazione 4G stabile.
Il team ha anche evitato di posizionare le antenne dietro barriere di metallo pesante. Dove necessario, i gruppi di contatori sono stati divisi tra più gateway. Questo approccio ha migliorato la copertura e ha reso il sistema più facile da espandere.
Configurazione della Piattaforma di Monitoraggio Energetico
Ogni contatore aveva bisogno di un'identità digitale chiara. Pertanto, la piattaforma ha raggruppato i dispositivi per azienda, edificio, piano, officina e tipo di carico.
La struttura della piattaforma supportava:
Poiché la struttura degli account seguiva la disposizione fisica del parco, il personale ha potuto trovare ogni contatore più rapidamente.
Installazione e Commissioning
Il progetto è stato completato in fasi. Prima, i tecnici hanno controllato il cablaggio del contatore, l'intervallo di corrente, l'ordine delle fasi e la configurazione di comunicazione.
Successivamente, ogni contatore LoRa è stato collegato al suo gateway e all'account della piattaforma. Le letture locali sono state quindi confrontate con i dati ricevuti dal sistema centrale.
Il processo di commissioning ha incluso:
Questo processo ha aiutato a identificare problemi di cablaggio o comunicazione prima del pieno funzionamento.
Gestione dei Dati Persi o Ritardati
La comunicazione wireless può essere influenzata dalla perdita di rete o dall'interferenza sul sito. Pertanto, il recupero dei dati era parte del piano del sistema.
Il gateway RTU1218 include un meccanismo per rilevare e rispedire i dati persi. Supporta anche aggiornamenti software remoti attraverso la sua connessione 4G. Queste funzioni possono aiutare a mantenere l'integrità dei dati e ridurre la necessità di servizio software sul sito.
L'operatore ha anche impostato allarmi di comunicazione in modo che il personale potesse identificare un contatore o un gateway offline. Questo ha reso la manutenzione del sistema più proattiva.
Risultati del Progetto
La rete di contatori energetici LoRa ha migliorato il monitoraggio dell'energia nel parco industriale. I risultati principali includevano:
-
Riduzione dei cavi di comunicazioneAccesso più rapido ai record di elettricitàMigliore visibilità dell'uso anomalo di energiaGestione centrale degli edifici distribuiti
Per un progetto di misurazione LoRa industriale, gli acquirenti dovrebbero fornire un layout del sito, la quantità di contatori, i parametri elettrici, la distanza tra dispositivi, i requisiti di comunicazione e le esigenze della piattaforma. Saving Meter può quindi aiutare a confermare la configurazione del contatore e del gateway per l'applicazione.
