УМНЫЙ ГОРОД И ИНФРАСТРУКТУРА
В концепции «умного города» распределение энергии является одной из основных задач. Постоянно растущие города постоянно пытаются обеспечить достаточный уровень энергии, особенно в часы пик.
Вместо строительства дополнительных электростанций и нефтеперерабатывающих заводов концепция умного города предусматривает более эффективное использование доступных ресурсов и более высокий уровень оптимизации.
Умный город — концепция интеграции нескольких информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) и Интернета вещей (IoT решения) для управления городом для улучшения качества жизни (Wikipedia)
Первым шагом в интеллектуальном распределении энергии является мониторинг энергопотребления и передача показаний в систему управления данными.
Используя инновационные технологии, такие как искусственный интеллект (ИИ), можно прогнозировать модели поведения и соответствующим образом корректировать распределение.
Электричество - это наиболее распространенный вид энергии, используемый в домах и городах, с тенденцией к экспоненциальному росту. Динамичный характер рынка электроэнергии в сочетании с возможностью обмена энергией между потребителями и распределителями электроэнергии создали потребность в надежной сети связи, через которую может осуществляться двунаправленный обмен данными.
Технология Power Line Communication (PLC)
Связь между концентратором данных (DCU или eGTW - Energy Gateways) и инфраструктурой интеллектуального счетчика (AMR - Automatic Meter Reading) может быть установлена через существующие линии электропередач с использованием технологии Power Line Communication (PLC).
В технологии ПЛК используется наложение модулированного высокочастотного сигнала на сеть переменного тока. В зависимости от несущей частоты и схемы модуляции существует несколько типов технологий PLC.
- Узкополосный ПЛК (NB-PLC) использует модуляцию OFDM и FSK и обеспечивает до 500 кбит / с в диапазоне охвата E-meter - eGTW. Помехозащищенность, большая дальность действия и быстрая адаптация к алгоритмам для конкретной страны - ключевые преимущества для будущих потребностей сетевой инфраструктуры ПЛК.
- Широкополосный ПЛК (BB-PLC) может достигать скорости от 10 до 200 Мбит / с, в зависимости от качества сети и шума окружающей среды. Он работает на частотах выше 1 МГц, но имеет меньший диапазон по сравнению с NB-PLC. BB-PLC можно найти в таких стандартах, как HomePlug, Green PHY и ISO15118 для связи PLC между автомобилем и зарядной станцией EV.
Каждая зарядная станция HUB содержит все больше и больше функций и приложений eGTW, чтобы удовлетворить будущие потребности более умных сетей.
Ключевые преимущества технологии ПЛК включают возможность использования существующей электросети, работу в зонах, где отсутствует проницаемость радиочастотного сигнала, а также относительно низкие затраты на обслуживание.
К основным недостаткам относятся высокая чувствительность к помехам, создаваемым некачественным потребительским оборудованием, и неизвестные характеристики распространения по линиям электропередачи.
Однако некоторые инновационные решения, использующие скачкообразное изменение частоты и адаптивное усиление сигнала, могут помочь смягчить эти проблемы.
Технология NB-PLC идеально подходит для использования в интеллектуальных энергосистемах.
В центре внимания будущих рыночных тенденций NB-PLC будет использование гибридных решений PLC + RF в форм-факторе SoC в сочетании с открытыми стандартными протоколами, такими как G3 (PLC) и WiSUN (RF). Это повышает надежность за счет резервирования сети. Кроме того, NB-PLC соответствует требованиям нескольких глобальных регулирующих органов, включая CENELEC-A / B, FCC и ARIB, что упрощает требования к развертыванию во всем мире.
Беспроводные технологии - LPWAN и MIOTY
Когда дело доходит до беспроводной связи в интеллектуальной сети, топологии ячеистой сети являются предпочтительным вариантом из-за высокой плотности сенсорных узлов.
С другой стороны, ячеистые топологии с ограниченной зоной покрытия не подходят для приложений, в которых узлы расположены далеко друг от друга. К таким приложениям обычно относятся измерения воды и газа (расходомер), коммунальные услуги и многие другие приложения, где требуется широкий охват.
Вместо этого в этих приложениях используются сети Low Power Wide Area (LPWA), которые предлагают значительно более широкое покрытие для каждого узла наряду с чрезвычайно низким энергопотреблением.
На рынке доступно множество технологий LPWA. К сожалению, единого стандартизированного универсального решения не существует. В результате города страдают от радиочастотного загрязнения, что затрудняет взаимодействие устройств LPWA, особенно в нелицензированных диапазонах частот ISM.
Однако одна относительно новая технология предлагает решение этой проблемы. Технология MIOTY основана на новой спецификации Telegram-Splitting Ultra-Narrow Band (TS-UNB) Европейского института телекоммуникационных стандартов (ETSI). Первоначально он был разработан как замена существующему стандарту беспроводной связи M-Bus.
Однако благодаря своей надежности и встроенной избыточности пакетов эта технология намного превзошла многие аналогичные решения LPWA, включая LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT и LTE-M. Обеспечивая значительно лучшую производительность с точки зрения надежности и масштабируемости, эта технология представляет собой потенциальное решение проблемы радиочастотного загрязнения.
MIOTY работает в нелицензионном диапазоне 868 МГц (915 МГц в США). Вместо того, чтобы отправлять отдельные пакеты данных на относительно низкой скорости, MIOTY
- Разбивает пакеты данных на небольшие подпакеты
- Затем эти субпакеты передаются с различной частотой и временем.
Алгоритм базовой станции непрерывно сканирует радиочастотный спектр на предмет подпакетов MIOTY и повторно собирает их в полное сообщение. Поскольку субпакеты значительно меньше по размеру и перемещаются с высокой скоростью, их время «в эфире» значительно короче, что предотвращает коллизии и снижает общее энергопотребление.
В результате получается чрезвычайно надежная сеть с радиусом действия более 15 км, которая может обрабатывать до 100 000 сенсорных узлов и 1,5 миллиона сообщений в день. Поддерживаемая альянсом MIOTY, эта технология представляет собой идеальное решение для надежной связи в любой шумной среде.
