IoT 제공업체의 메모 도시조명 분야 LoRaWAN의 기술과 경제성

마지막화에서는..

약 1년 전 나는 내가 쓴 우리 도시 중 한 곳의 도시 조명 관리에 대해 알아보세요. 그곳에서는 모든 것이 매우 간단했습니다. 일정에 따라 SHUNO(외부 조명 제어 캐비닛)를 통해 램프 전원을 켜고 끌 수 있었습니다. SHUNO에는 명령에 따라 조명 체인이 켜지는 릴레이가 있었습니다. 아마도 유일한 흥미로운 점은 이것이 LoRaWAN을 통해 수행되었다는 것입니다.

기억하시는 것처럼, 우리는 처음에 Vega 회사의 SI-12 모듈(그림 1)을 기반으로 구축되었습니다. 파일럿 단계에서도 즉시 문제가 발생했습니다.

그림 1. — 모듈 SI-12

1. 우리는 LoRaWAN 네트워크에 의존했습니다. 심각한 방송 간섭이나 서버 충돌로 인해 도시 조명에 문제가 생겼습니다. 가능성은 낮지만 가능합니다.
2. SI-12에는 펄스 입력만 있습니다. 전기 계량기를 연결하고 현재 판독 값을 읽을 수 있습니다. 그러나 짧은 시간(5~10분) 동안 조명을 켠 후 발생하는 소비 급증을 추적하는 것은 불가능합니다. 아래에서는 이것이 왜 중요한지 설명하겠습니다.
3. 문제는 더 심각합니다. SI-12 모듈이 계속 정지되었습니다. 약 20회 작업마다 한 번씩 발생합니다. Vega와 연계하여 원인 제거에 노력하였습니다. 파일럿 기간 동안 두 개의 새로운 모듈 펌웨어와 새 버전의 서버가 출시되어 몇 가지 심각한 문제가 수정되었습니다. 결국 모듈이 중단되었습니다. 그러나 우리는 그들에게서 멀어졌습니다.

그리고 지금...

현재 우리는 훨씬 더 발전된 프로젝트를 구축했습니다.

이는 IS-Industry 모듈을 기반으로 합니다(그림 2). 하드웨어는 아웃소싱 업체에서 개발했으며 펌웨어는 직접 작성했습니다. 이것은 매우 똑똑한 모듈입니다. 로드된 펌웨어에 따라 조명을 제어하거나 다양한 매개변수 세트를 사용하여 측정 장치를 조사할 수 있습니다. 예를 들어 열량계 또는 XNUMX상 전기 계량기입니다.
구현된 내용에 대한 몇 마디입니다.

그림 2. — IS-Industry 모듈

1. 이제부터 IS-Industry는 자신만의 기억을 갖게 됩니다. 라이트 펌웨어를 사용하면 소위 전략이 이 메모리에 원격으로 로드됩니다. 본질적으로 이는 일정 기간 동안 SHUNO를 켜고 끄는 일정입니다. 우리는 라디오 채널을 켜고 끌 때 더 이상 라디오 채널에 의존하지 않습니다. 모듈 내부에는 무엇이든 관계없이 작동하는 일정이 있습니다. 각 실행에는 반드시 서버에 대한 명령이 수반됩니다. 서버는 상태가 변경되었음을 알아야 합니다.

2. 동일한 모듈이 SHUNO의 전기 계량기를 조사할 수 있습니다. 매 시간마다 소비량이 포함된 패키지와 계량기가 생성할 수 있는 수많은 매개변수가 여기에서 수신됩니다.
하지만 그게 요점이 아닙니다. 상태 변경 3분 후, 즉각적인 카운터 판독값과 함께 특별한 명령이 전송됩니다. 이를 통해 우리는 조명이 실제로 켜져 있는지 또는 꺼졌는지 판단할 수 있습니다. 아니면 문제가 발생했습니다. 인터페이스에는 두 개의 표시기가 있습니다. 스위치는 모듈의 현재 상태를 표시합니다. 전구는 소비의 유무와 관련이 있습니다. 이러한 상태가 서로 모순되는 경우(모듈은 꺼졌지만 소비는 계속되고 그 반대도 마찬가지) SHUNO가 있는 줄이 빨간색으로 강조 표시되고 경보가 생성됩니다(그림 XNUMX). 가을에 이러한 시스템은 걸린 스타터 릴레이를 찾는 데 도움이 되었습니다. 사실 문제는 우리의 문제가 아니며 우리 모듈이 올바르게 작동했습니다. 그러나 우리는 고객의 이익을 위해 일합니다. 그러므로 조명에 문제를 일으킬 수 있는 사고가 있으면 보여주어야 합니다.

그림 3. — 소비는 릴레이 상태와 모순됩니다. 그래서 선이 빨간색으로 강조표시되어 있습니다.

그래프는 시간별 판독값을 기반으로 구성됩니다.

논리는 지난번과 같습니다. 전력 소비를 늘려 전원을 켜는 사실을 모니터링합니다. 우리는 중간 소비량을 추적합니다. 중앙값보다 낮은 전력 소비는 일부 조명이 소진되었음을 의미하고, 그보다 높은 전력 소비는 전주에서 전기를 도난 당했음을 의미합니다.

3. 소비에 대한 정보와 모듈이 올바른 상태임을 나타내는 표준 패키지. 그들은 서로 다른 시간에 나타나며 방송 중에 군중을 만들지 않습니다.

4. 이전과 마찬가지로 언제든지 SHUNO를 강제로 켜거나 끌 수 있습니다. 예를 들어, 긴급구조대원이 사슬에 묶인 불이 꺼진 램프를 수색하는 것이 필요합니다.

이러한 개선으로 내결함성이 크게 향상되었습니다.
이 관리 모델은 아마도 현재 러시아에서 가장 인기가 있을 것입니다.

그리고 또한...

우리는 더 멀리 걸어갔습니다.

사실은 고전적인 의미에서 SHUNO에서 완전히 벗어나 각 램프를 개별적으로 제어할 수 있다는 것입니다.

이렇게 하려면 손전등이 밝기 조절 프로토콜(0-10, DALI 등)을 지원하고 Nemo 소켓 커넥터가 있어야 합니다.

Nemo 소켓은 표준 7핀 커넥터(그림 4 참조)로, 가로등에 자주 사용됩니다. 전원 및 인터페이스 접점은 손전등에서 이 커넥터로 출력됩니다.

그림 4. - Nemo 소켓

0-10은 잘 알려진 조명 제어 프로토콜입니다. 더 이상 젊지는 않지만 잘 입증되었습니다. 이 프로토콜을 사용하는 명령 덕분에 램프를 켜고 끌 수 있을 뿐만 아니라 디밍 모드로 전환할 수도 있습니다. 간단히 말해서, 조명을 완전히 끄지 않고 조명을 어둡게 하세요. 특정 백분율 값으로 밝기를 어둡게 할 수 있습니다. 30, 70, 43.

그것은 이렇게 작동합니다. 우리의 제어 모듈은 Nemo 소켓 위에 설치됩니다. 이 모듈은 0-10 프로토콜을 지원합니다. 명령은 무선 채널을 통해 LoRaWAN을 통해 도착합니다(그림 5).

그림 5. — 제어 모듈이 포함된 손전등

이 모듈은 무엇을 할 수 있나요?

그는 램프를 켜고 끌 수 있으며 일정량까지 어둡게 할 수 있습니다. 그리고 그는 램프의 소비량도 추적할 수 있습니다. 디밍의 경우 전류 소모가 감소합니다.

이제 우리는 단순히 일련의 랜턴을 추적하는 것이 아니라 모든 랜턴을 관리하고 추적하고 있습니다. 그리고 물론 각 조명에 대해 특정 오류가 발생할 수 있습니다.

또한 전략의 논리를 상당히 복잡하게 만들 수 있습니다.

예. 우리는 램프 번호 5에 18-00시에 켜지고 3-00에서 50%에서 4-50까지 어두워진 다음 9%에서 다시 켜지고 20-XNUMX시에 꺼야 한다고 말합니다. 이 모든 것은 인터페이스에서 쉽게 구성되며 램프에 대해 이해할 수 있는 작동 전략으로 구성됩니다. 이 전략은 램프에 업로드되며 다른 명령이 도착할 때까지 이에 따라 작동합니다.

SHUNO용 모듈의 경우와 마찬가지로 무선통신이 두절되는 문제도 없습니다. 중요한 일이 발생하더라도 조명은 ​​계속 작동합니다. 또한, 예를 들어 100개의 램프를 켜야 하는 순간에는 방송에 서두르지 않습니다. 우리는 쉽게 하나씩 읽어보고 전략을 조정할 수 있습니다. 또한, 신호 패킷은 장치가 살아 있고 통신할 준비가 되었음을 나타내는 특정 간격으로 구성됩니다.
예정되지 않은 액세스는 긴급 상황에서만 발생합니다. 다행스럽게도 이 경우 우리는 지속적인 음식을 먹을 수 있고 C급을 감당할 수 있습니다.

제가 다시 제기할 중요한 질문입니다. 우리 시스템을 소개할 때마다 그들은 나에게 묻습니다. 포토 릴레이는 어떻습니까? 포토 릴레이를 거기에 끼울 수 있나요?

순전히 기술적으로는 문제가 없습니다. 그러나 현재 우리가 소통하고 있는 모든 고객은 포토 센서로부터 정보를 얻는 것을 절대적으로 거부합니다. 그들은 일정과 천문학적 공식만으로 작동하라고 요구합니다. 그럼에도 불구하고 도시 조명은 매우 중요하고 중요합니다.

그리고 이제 가장 중요한 것입니다. 경제.

무선 모듈을 통해 SHUNO를 사용하면 분명한 이점과 상대적으로 저렴한 비용을 얻을 수 있습니다. 등기구에 대한 제어력을 높이고 유지 관리를 단순화합니다. 여기에서는 모든 것이 명확하고 경제적 이점도 분명합니다.

그러나 각 램프를 제어하면 점점 더 어려워집니다.

러시아에는 유사한 완료된 프로젝트가 여러 개 있습니다. 통합업체는 디밍을 통해 에너지 절약을 달성하고 프로젝트 비용을 지불했다고 자랑스럽게 보고합니다.

우리의 경험에 따르면 모든 것이 그렇게 단순하지는 않습니다.

아래에는 연간 루블 단위와 램프당 월 단위로 조광으로 인한 투자 회수를 계산하는 표가 나와 있습니다(그림 6).

그림 6. - 디밍으로 인한 절감액 계산

하루에 몇 시간이나 조명이 켜져 있는지를 월별로 평균 표시합니다. 우리는 램프가 이 시간의 약 30%는 50% 전력으로 빛나고 나머지 30%는 30% 전력으로 빛난다고 믿습니다. 나머지는 전체 용량입니다. 가장 가까운 XNUMX분의 XNUMX 자리로 반올림됩니다.
단순화를 위해 50% 전력 모드에서 조명은 100% 전력 모드의 절반을 소비한다고 생각합니다. 이는 드라이버 소비가 일정하기 때문에 약간 잘못된 것이기도 합니다. 저것들. 실제 절감액은 표에 나온 것보다 적습니다. 하지만 이해의 편의를 위해 그렇게 하도록 하겠습니다.

전력 5kW당 가격을 법인의 평균 가격인 XNUMX루블이라고 가정해 보겠습니다.

전체적으로 313년 안에 하나의 램프에서 실제로 1409 루블에서 XNUMX 루블까지 절약할 수 있습니다. 보시다시피 저전력 장치에서는 이점이 매우 적지만 강력한 일루미네이터를 사용하면 더 흥미롭습니다.

비용은 어떻습니까?

LoRaWAN 모듈을 추가할 때 각 손전등의 가격 인상은 약 5500 루블입니다. 모듈 자체는 약 3000이고 램프의 Nemo-Socket 비용은 1500 루블이며 설치 및 구성 작업도 추가됩니다. 나는 그러한 램프의 경우 네트워크 소유자에게 가입비를 지불해야 한다는 점을 아직 고려하지 않았습니다.

최상의 경우(가장 강력한 램프 사용)의 시스템 투자 회수 기간은 4년이 조금 안 되는 것으로 나타났습니다. 회수. 오랫동안.

하지만 이 경우에도 가입비로 인해 모든 것이 무효화됩니다. 그리고 그것이 없으면 비용에는 여전히 LoRaWAN 네트워크 유지 관리가 포함되어야 하며, 이는 또한 저렴하지 않습니다.

또한 이제 훨씬 더 최적으로 작업을 계획하는 비상 요원의 작업 비용도 약간 절약됩니다. 하지만 그녀는 저장하지 않을 것입니다.

모든 것이 헛된 것으로 밝혀졌습니다.

아니요. 사실 여기서 정답은 이것이다.

모든 가로등을 제어하는 ​​것은 스마트 시티의 일부입니다. 실제로 돈이 절약되지도 않고 약간의 추가 비용을 지불해야 하는 부분입니다. 그러나 그 대가로 우리는 중요한 것을 얻습니다. 이러한 아키텍처에서는 24시간 내내 각 극에 일정한 전력이 보장됩니다. 밤에만 그런 것이 아닙니다.

거의 모든 공급자가 문제에 직면했습니다. 메인 광장에서 Wi-Fi를 연결해야 합니다. 아니면 공원에서의 비디오 감시. 행정부는 진행을 허가하고 지원을 할당합니다. 그런데 문제는 가로등이 있어서 밤에만 전기가 들어온다는 점이다. 우리는 까다로운 일을 해야 하고, 지지대를 따라 추가 전력을 끌어오고, 배터리를 설치하고 다른 이상한 것들을 해야 합니다.

각 랜턴을 제어하는 ​​경우 랜턴을 사용하여 기둥에 다른 것을 쉽게 걸고 "스마트"하게 만들 수 있습니다.

그리고 여기서도 경제성과 적용 가능성에 대한 문제가 발생합니다. 도시 외곽 어딘가에 SHUNO가 눈에 충분합니다. 중앙에서는 더 복잡하고 관리하기 쉬운 것을 구축하는 것이 합리적입니다.

가장 중요한 것은 이러한 계산에는 사물 인터넷에 대한 꿈이 아닌 실수가 포함되어 있다는 것입니다.

PS 올해는 조명업계에 종사하는 많은 엔지니어들과 소통할 수 있었습니다. 그리고 일부는 각 램프를 관리하는 데 여전히 경제성이 있음을 증명했습니다. 나는 토론에 열려 있으며 내 계산이 제공됩니다. 그렇지 않다는 것을 증명할 수 있다면 나는 그것에 대해 확실히 쓸 것입니다.

출처 : habr.com