LoRa-energymätarnätverk för energimonitering i industriområde

En stor industriområde behövde ett bättre sätt att övervaka elanvändningen i verkstäder, lager, kontor, tekniska rum och delade faciliteter. Dess befintliga mätare var spridda över flera byggnader. Därför tog det för mycket tid att samla in avläsningar manuellt.

Att installera nya kommunikationskabler mellan varje byggnad skulle också ha krävt större bygg- och elarbete. För att lösa detta problem introducerade projektet LoRa-el mätare, trefas-el mätare och 4G-data gateway terminaler.

Det nya systemet skapade en trådlös väg från lokala mätare till en central övervakningsplattform. Som resultat kunde parkens operatör samla in eldata, jämföra olika zoner och hantera distribuerade laster mer effektivt.

Projektbakgrund

Industriparken inkluderade flera oberoende tillverkningsföretag. Varje hyresgäst hade olika utrustning, produktions tider och elbehov. Dessutom hanterade operatören gatuljus, vattenpumpar, kontorsbyggnader, säkerhetssystem och andra offentliga laster.

Men de ursprungliga mätarna visade endast lokala avläsningar. Underhållspersonal fick besöka varje distributionsrum och mata in data i kalkylblad.

Denna process orsakade flera problem:

• Mätarläsning krävde för mycket arbetskraft
• Vissa avläsningar samlades in sent
• Manuell datainmatning skapade fel
• Hyresgäst- och offentliga laster var svåra att separera
• Ovanlig elanvändning upptäcktes inte snabbt
• Historiska konsumtionsdata var ofullständiga
• Nya mätpunkter var svåra att lägga till

Operatören behövde ett trådlöst undermätningssystem som kunde täcka en stor plats utan att bygga om det befintliga kommunikationsnätverket.

Varför projektet valde LoRa-mätare

LoRa är designad för långdistans, lågdata trådlös kommunikation. El mätare skickar normalt små datapaket snarare än stora filer. Därför kan LoRa vara ett praktiskt val för distribuerad elövervakning.

Industriparken hade många mätarskåp men begränsad nätåtkomst. Vissa skåp var inne i verkstäder, medan andra var placerade i utomhus tekniska områden. Ett LoRa-mätarnätverk minskade behovet av att installera kommunikationskabler mellan varje punkt.

Men projektteamet antog inte att en trådlös design skulle fungera i alla områden. Byggmaterial, maskineri, skåpdörrar, avstånd och radiointerferens kan alla påverka signalkvaliteten. Därför genomfördes plats tester innan slutlig distribution.

LoRa-mätare och LoRaWAN-kompatibilitet

LoRa beskriver den trådlösa radiotekniken, medan LoRaWAN är ett nätverksprotokoll byggt på LoRa. Termerna bör inte behandlas som identiska under inköp.

Innan man väljer ett el mätare LoRaWAN-system bör köpare bekräfta:

• Tillåten radiofrekvens i mållandet
• LoRa- eller LoRaWAN-protokollkrav
• Gateway-kompatibilitet
• Mätardataformat
• Enhetsadressmetod
• Kryptering och säkerhetsinställningar
• Kommunikationsavstånd
• Uppladdningsintervall
• Nätverkskapacitet
• Tredjepartplattformskompatibilitet

För detta projekt var de valda mätarna och gatewayerna konfigurerade som ett matchat system. Detta minskade integrationsproblem under installationen.

Trefas-undermätning för industriella laster

De flesta produktionsutrustningar använde trefas-el. Därför installerade projektet trefas-el mätare vid nyckelverkstadsförsörjningar och större utrustningskretsar.

Varje mätare tilldelades en klar lastgrupp, såsom:

• Produktionsverkstäder
• Luftkompressorer
• Vattenpumpar
• HVAC-system
• Lager
• Kontorsbyggnader
• Utomhusbelysning
• Offentliga serviceområden

Denna struktur tillät operatören att jämföra elanvändningen per hyresgäst, byggnad, zon eller lasttyp.

Saving Meter levererar trefas-elektroniska el mätare och DIN-skena modeller för industriell elövervakning. Beroende på modell kan funktionerna inkludera energimätning, databehandling, realtidsövervakning, RS485-kommunikation och informationsutbyte.

Användning av en 4G- och LoRa-datagateway

Gatewayen bildade centrum för kommunikationssystemet. Nedströms samlade den in avläsningar från LoRa-mätare. Uppströms använde den 4G för att skicka data till den fjärrplattformen.

Saving Meters RTU1218 eldatagateway är designad för elövervakning. Den stödjer nedströms LoRa-mätarläsning och uppströms 4G-kommunikation. Den kan installeras inne i ett distributionsskåp för centraliserad läsning, undermätning, statistisk analys och fjärrhantering.

Gatewayen stödjer också en RS485-gränssnitt. Därför kunde projektet inkludera både trådlösa mätare och valda kablade enheter där det behövdes.

Planering av gatewayplatser

Gatewayplacering hade en direkt effekt på kommunikationsstabilitet. Projektteamet granskade först platsplanen och markerade alla mätarpositioner.

Signaltester utfördes sedan i verkstäder, distributionsrum, utomhusskåp och områden nära stora maskiner. Gatewayer placerades där de kunde samla in data från de krävs mätare medan de behöll stabil 4G-kommunikation.

Teamet undvek också att placera antenner bakom tunga metallbarriärer. Där det var nödvändigt delades mätargrupper mellan mer än en gateway. Detta tillvägagångssätt förbättrade täckningen och gjorde systemet lättare att expandera.

Konfiguration av elövervakningsplattformen

Varje mätare behövde en klar digital identitet. Därför grupperade plattformen enheter efter företag, byggnad, våning, verkstad och lasttyp.

Plattformsstrukturen stödde:

• Centraliserad mätarläsning
• Dagliga och månatliga konsumtionsposter
• Hyresgästelallokering
• Zon för zon jämförelser
• Lasttrendanalys
• Mätarkommunikationsstatus
• Ovanlig konsumtionskontroller
• Dataexport
• Användaråtkomsthantering

Eftersom kontostrukturen följde parkens fysiska layout kunde personal hitta varje mätare snabbare.

Installation och driftsättning

Projektet avslutades i steg. Först kontrollerade tekniker mätarkablage, strömområde, fasordning och kommunikationskonfiguration.

Därefter länkades varje LoRa-mätare till sin gateway och plattformskonto. Lokala avläsningar jämfördes sedan med data som mottogs av det centrala systemet.

Driftsättningsprocessen inkluderade:

• Mätarkablageinspektion
• Strömbildare riktningskontroller
• Mätare och gateway adressering
• LoRa-signaltestning
• 4G-anslutningsverifiering
• Datauppladdningstestning
• Lokal och fjärrläsningsjämförelse
• Tidssättningsbekräftelse
• Mätare till last kartläggning

Denna process hjälpte att identifiera kablage- eller kommunikationsproblem innan full drift.

Hantera förlorad eller fördröjd data

Trådlös kommunikation kan påverkas av nätverksförlust eller platsinterferens. Därför var datåterställning en del av systemplanen.

RTU1218-gatewayen inkluderar en mekanism för att upptäcka och skicka om förlorad data. Den stödjer också fjärrprogramuppdateringar via sin 4G-anslutning. Dessa funktioner kan hjälpa till att upprätthålla dataintegritet och minska behovet av på plats programvarutjänst.

Operatören ställde också in kommunikationslarm så att personal kunde identifiera en offline mätare eller gateway. Detta gjorde systemunderhåll mer proaktivt.

Projektsresultat

LoRa-el mätarnätverket förbättrade elövervakningen i industriområdet. De huvudsakliga resultaten inkluderade:

• Mindre manuell mätarläsning
• Minskat kommunikationskablage
• Tydligare hyresgäst- och offentliga lastdata
• Snabbare åtkomst till elposter
• Enklare jämförelse mellan verkstäder
• Bättre synlighet för ovanlig elanvändning
• Flexibel expansion för nya mätpunkter
• Central hantering av distribuerade byggnader

Integrerat stöd från Saving Meter

Saving Meter tillhandahåller el mätare, datainsamlingsterminaler, molnprogramvara, systemintegration och driftsstöd. Dess produktutbud inkluderar trefas mätare, DIN-skena mätare, 4G mätare, förbetalda mätare och energieffektiviseringsövervakningsterminaler.

För ett industriellt LoRa-mätningsprojekt bör köpare tillhandahålla en platslayout, mätarantal, elektriska parametrar, avstånd mellan enheter, kommunikationskrav och plattformsbehov. Saving Meter kan sedan hjälpa att bekräfta mätare och gatewaykonfiguration för applikationen.