הערות מספק IoT. טכנולוגיה וכלכלה של LoRaWAN בתאורה עירונית

בפרק האחרון...

לפני כשנה אני כתבתי על ניהול תאורה עירונית באחת הערים שלנו. הכל היה שם מאוד פשוט: לפי לוח זמנים, הדלקה וכיבויה של החשמל למנורות דרך SHUNO (ארון שליטה תאורה חיצוני). ב-SHUNO היה ממסר, שעל פי פקודתו נדלקה שרשרת האורות. אולי הדבר המעניין היחיד הוא שזה נעשה באמצעות LoRaWAN.

כזכור, בהתחלה נבנו על מודולי SI-12 (איור 1) של חברת Vega. גם בשלב הפיילוט היו לנו מיד בעיות.

איור 1. - מודול SI-12

1. היינו תלויים ברשת LoRaWAN. הפרעה רצינית באוויר או קריסת שרת ויש לנו בעיה עם תאורה בעיר. לא סביר, אבל אפשרי.
2. ל-SI-12 יש רק כניסת דופק. ניתן לחבר אליו מד חשמלי ולקרוא ממנו קריאות זרם. אבל במשך פרק זמן קצר (5-10 דקות) אי אפשר לעקוב אחר הקפיצה בצריכה שמתרחשת לאחר הדלקת האורות. להלן אסביר מדוע זה חשוב.
3. הבעיה חמורה יותר. מודולי SI-12 המשיכו לקפוא. בערך אחת ל-20 פעולות. בשיתוף עם וגה, ניסינו לחסל את הסיבה. במהלך הפיילוט שוחררו שתי קושחת מודול חדשות וגרסה חדשה של השרת, שבהן תוקנו מספר בעיות חמורות. בסופו של דבר, המודולים הפסיקו לתלות. ובכל זאת התרחקנו מהם.

ועכשיו...

כרגע בנינו פרויקט הרבה יותר מתקדם.

הוא מבוסס על מודולי IS-Industry (איור 2). החומרה פותחה על ידי מיקור חוץ שלנו, הקושחה נכתבה בעצמנו. זהו מודול חכם מאוד. בהתאם לקושחה שמוטענת עליו, הוא יכול לשלוט בתאורה או לחקור התקני מדידה עם סט גדול של פרמטרים. למשל מדי חום או מדי חשמל תלת פאזיים.
כמה מילים על מה שיושם.

איור 2. - מודול IS-Industry

1. מעתה, ל-IS-Industry יש זיכרון משלה. עם הקושחה הקלה, מה שנקרא אסטרטגיות נטענות מרחוק לזיכרון זה. בעצם, זהו לוח זמנים להפעלה וכיבוי של SHUNO לתקופה מסוימת. אנחנו כבר לא תלויים בערוץ הרדיו בעת הפעלה וכיבוי שלו. בתוך המודול יש לוח זמנים לפיו הוא עובד ללא קשר לכלום. כל ביצוע מלווה בהכרח בפקודה לשרת. השרת חייב לדעת שהמצב שלנו השתנה.

2. אותו מודול יכול לחקור את מד החשמל ב-SHUNO. מדי שעה מתקבלות ממנו חבילות עם צריכה ושלל שלם של פרמטרים שהמונה יכול לייצר.
אבל זה לא העניין. שתי דקות לאחר שינוי המצב, נשלחת פקודה יוצאת דופן עם קריאות מונה מיידיות. מהם אנו יכולים לשפוט שהאור נדלק או כבה בפועל. או שמשהו השתבש. לממשק שני אינדיקטורים. המתג מציג את המצב הנוכחי של המודול. הנורה קשורה להיעדר או נוכחות של צריכה. אם המצבים הללו סותרים זה את זה (המודול כבוי, אבל הצריכה נמשכת ולהיפך), אז הקו עם SHUNO מודגש באדום ונוצרת אזעקה (איור 3). בסתיו, מערכת כזו עזרה לנו למצוא ממסר מתנע תקוע. למעשה, הבעיה היא לא שלנו; המודול שלנו פעל כהלכה. אבל אנחנו פועלים למען האינטרסים של הלקוח. לכן עליהם להראות לו כל תאונה שעלולה לגרום לבעיות בתאורה.

איור 3. - הצריכה סותרת את מצב הממסר. זו הסיבה שהקו מודגש באדום

גרפים בנויים על סמך קריאות שעתיות.

ההיגיון זהה לפעם הקודמת. אנו עוקבים אחר עובדת ההפעלה על ידי הגדלת צריכת החשמל. אנו עוקבים אחר הצריכה החציונית. צריכה מתחת לחציון פירושה שחלק מהאורות נשרפו, מעל זה אומר שגונבים חשמל מהעמוד.

3. חבילות סטנדרטיות עם מידע על צריכה ועל כך שהמודול תקין. הם באים בזמנים שונים ולא יוצרים קהל באוויר.

4. כמו קודם, אנו יכולים לאלץ את SHUNO להפעיל או לכבות בכל עת. יש צורך, למשל, שצוות חירום יחפש מנורה שרופה בשרשרת.

שיפורים כאלה מגבירים משמעותית את סובלנות התקלות.
מודל ניהול זה הוא כעת אולי הפופולרי ביותר ברוסיה.

וגם...

הלכנו הלאה.

העובדה היא שאתה יכול להתרחק לחלוטין מ-SHUNO במובן הקלאסי ולשלוט בכל מנורה בנפרד.

לשם כך, יש צורך שהפנס תומך בפרוטוקול העמעום (0-10, DALI או משהו אחר) ובעל מחבר שקע Nemo.

Nemo-socket הוא מחבר סטנדרטי בן 7 פינים (בתמונה 4), המשמש לעתים קרובות בתאורת רחוב. מגעי חשמל וממשק יוצאים מהפנס למחבר זה.

איור 4. - שקע נמו

0-10 הוא פרוטוקול בקרת תאורה ידוע. כבר לא צעיר, אבל מוכח היטב. הודות לפקודות המשתמשות בפרוטוקול זה, אנו יכולים לא רק להדליק ולכבות את המנורה, אלא גם להעביר אותה למצב עמעום. במילים פשוטות, עמעמו את האורות מבלי לכבות אותם לחלוטין. אנחנו יכולים לעמעם אותו בערך אחוז מסוים. 30 או 70 או 43.

זה עובד ככה. מודול הבקרה שלנו מותקן על גבי שקע הנמו. מודול זה תומך בפרוטוקול 0-10. פקודות מגיעות דרך LoRaWAN דרך ערוץ רדיו (איור 5).

איור 5. - פנס עם מודול בקרה

מה מודול זה יכול לעשות?

הוא יכול להדליק ולכבות את המנורה, לעמעם אותה לכמות מסוימת. והוא יכול גם לעקוב אחר צריכת המנורה. במקרה של עמעום, יש ירידה בצריכה הנוכחית.

עכשיו אנחנו לא רק עוקבים אחרי מחרוזת פנסים, אנחנו מנהלים ועוקבים אחר כל פנס. וכמובן, עבור כל אחד מהמנורות נוכל לקבל שגיאה מסוימת.

בנוסף, אתה יכול לסבך באופן משמעותי את ההיגיון של האסטרטגיות.

לְמָשָׁל. אנחנו אומרים למנורה מס' 5 שהיא צריכה להידלק ב-18-00, ב-3-00 לעמעום ב-50 אחוז ל-4-50, ואז להדליק שוב במאה אחוז ולכבות ב-9-20. כל זה מוגדר בקלות בממשק שלנו ומתגבש לאסטרטגיית הפעלה מובנת עבור המנורה. האסטרטגיה הזו מועלית למנורה והיא פועלת לפיה עד שמגיעות פקודות אחרות.

כמו במקרה של המודול עבור SHUNO, אין לנו בעיות עם אובדן תקשורת רדיו. גם אם יקרה לו משהו קריטי, התאורה תמשיך לעבוד. בנוסף, אין למהר באוויר ברגע שיש צורך להדליק, נניח, מאה מנורות. אנחנו יכולים בקלות לעקוף אותם אחד אחד, לקחת קריאות ולהתאים אסטרטגיות. בנוסף, מנות איתות מוגדרות במרווחי זמן מסוימים המציינים שהמכשיר חי ומוכן לתקשורת.
גישה לא מתוכננת תתרחש רק במקרה חירום. למרבה המזל, במקרה הזה יש לנו את המותרות של אוכל קבוע ואנחנו יכולים להרשות לעצמנו את שיעור C.

שאלה חשובה שאעלה שוב. בכל פעם שאנחנו מציגים את המערכת שלנו שואלים אותי - מה עם ממסר הצילום? האם ניתן להבריג שם ממסר צילום?

מבחינה טכנית גרידא, אין בעיות. אבל כל הלקוחות איתם אנחנו מתקשרים כרגע מסרבים באופן מוחלט לקחת מידע מחיישני צילום. הם מבקשים מכם לפעול רק עם לוח זמנים ונוסחאות אסטרונומיות. ובכל זאת, תאורה עירונית היא קריטית וחשובה.

ועכשיו הדבר הכי חשוב. כַּלְכָּלָה.

לעבודה עם SHUNO באמצעות מודול רדיו יש יתרונות ברורים ועלות נמוכה יחסית. מגביר את השליטה על גופי תאורה ומקל על תחזוקה. הכל ברור כאן והיתרונות הכלכליים ברורים.

אבל עם השליטה של ​​כל מנורה זה הופך להיות יותר ויותר קשה.

ישנם מספר פרויקטים דומים שהושלמו ברוסיה. המשלבים שלהם מדווחים בגאווה שהם השיגו חיסכון באנרגיה באמצעות עמעום ובכך שילמו עבור הפרויקט.

הניסיון שלנו מראה שלא הכל כל כך פשוט.

להלן אני מספק טבלה המחשיבה את ההחזר מעמעום ברובל בשנה ובחודשים לכל מנורה (איור 6).

איור 6. - חישוב חיסכון מעמעום

זה מראה כמה שעות ביום האורות דולקים, בממוצע לפי חודש. אנו מאמינים שכ-30 אחוז מהזמן הזה המנורה מאירה ב-50 אחוזי הספק ועוד 30 אחוזים ב-30 אחוזי הספק. השאר בתפוסה מלאה. מעוגל לעשירית הקרובה.
לשם הפשטות, אני מחשיב שבמצב של 50 אחוז צריכת חשמל האור צורך חצי ממה שהוא עושה ב-100 אחוז. זה גם קצת לא נכון, כי יש צריכת נהג, שהיא קבועה. הָהֵן. החיסכון האמיתי שלנו יהיה פחות מאשר בטבלה. אבל כדי להקל על ההבנה, שיהיה כך.

בואו ניקח את המחיר לקילוואט חשמל להיות 5 רובל, המחיר הממוצע עבור ישויות משפטיות.

בסך הכל, בשנה אתה יכול למעשה לחסוך מ 313 רובל ל 1409 רובל על מנורה אחת. כפי שאתה יכול לראות, במכשירים בעלי הספק נמוך התועלת היא זעירה מאוד; עם מנורות עוצמתיות זה יותר מעניין.

מה לגבי העלויות?

העלייה במחיר של כל פנס, כאשר מוסיפים לו מודול LoRaWAN, היא בערך 5500 רובל. שם המודול עצמו הוא בערך 3000, בתוספת העלות של Nemo-Socket על המנורה היא עוד 1500 רובל, בתוספת עבודת התקנה ותצורה. אני עדיין לא לוקח בחשבון שעבור מנורות כאלה אתה צריך לשלם דמי מנוי לבעל הרשת.

מסתבר שההחזר של המערכת במקרה הטוב (עם המנורה החזקה ביותר) הוא קצת פחות מארבע שנים. החזר כספי. במשך זמן רב.

אבל גם במקרה זה, הכל יבוטל בדמי המנוי. ובלי זה, העלות עדיין תצטרך לכלול תחזוקה של רשת LoRaWAN, שגם היא לא זולה.

יש גם חיסכון קטן בעבודתם של צוותי החירום, שמתכננים כעת את עבודתם בצורה הרבה יותר אופטימלית. אבל היא לא תציל.

מסתבר שהכל לשווא?

לא. למעשה, התשובה הנכונה כאן היא זו.

שליטה בכל פנס רחוב היא חלק מעיר חכמה. החלק הזה שלא ממש חוסך כסף, ושעליו אפילו צריך לשלם קצת תוספת. אבל בתמורה אנחנו מקבלים דבר חשוב. בארכיטקטורה כזו, יש לנו כוח מובטח קבוע על כל עמוד מסביב לשעון. לא רק בלילה.

כמעט כל ספק נתקל בבעיה. אנחנו צריכים להתקין Wi-Fi בכיכר המרכזית. או מעקב וידאו בפארק. הממשל נותן את האישור ומקצה תמיכות. אבל הבעיה היא שיש עמודי תאורה וחשמל יש שם רק בלילה. אנחנו צריכים לעשות משהו מסובך, למשוך כוח נוסף לאורך התומכים, להתקין סוללות ועוד דברים מוזרים.

במקרה של שליטה בכל פנס, נוכל בקלות לתלות משהו אחר על המוט עם הפנס ולהפוך אותו ל"חכם".

והנה שוב שאלה של כלכלה וישימות. אי שם בפאתי העיר, SHUNO מספיק לעיניים. במרכז הגיוני לבנות משהו יותר מורכב וניתן לניהול.

העיקר שהחישובים האלה מכילים מספרים אמיתיים, ולא חלומות על האינטרנט של הדברים.

נ.ב. במהלך השנה הזו, הצלחתי לתקשר עם מהנדסים רבים העוסקים בתעשיית התאורה. ויש שהוכיחו לי שעדיין יש כלכלה בניהול כל מנורה. אני פתוח לדיון, החישובים שלי נתונים. אם תוכל להוכיח אחרת, אני בהחלט אכתוב על זה.

מקור: www.habr.com