Réseau de compteurs d'énergie LoRa pour la surveillance de l'énergie dans les parcs industriels

Un grand parc industriel avait besoin d'une meilleure façon de surveiller la consommation d'électricité dans les ateliers, les entrepôts, les bureaux, les salles de service et les installations partagées. Ses compteurs existants étaient répartis dans plusieurs bâtiments. Par conséquent, la collecte des lectures à la main prenait trop de temps.

L'installation de nouveaux câbles de communication entre chaque bâtiment aurait également nécessité des travaux civils et électriques majeurs. Pour résoudre ce problème, le projet a introduit des compteurs d'énergie LoRa, des compteurs de puissance triphasés et des terminaux passerelles de données 4G.

Le nouveau système a créé un chemin sans fil entre les compteurs locaux et une plateforme de surveillance centrale. En conséquence, l'exploitant du parc a pu collecter des données d'électricité, comparer différentes zones et gérer les charges distribuées plus efficacement.

Contexte du projet

Le parc industriel regroupait plusieurs entreprises de fabrication indépendantes. Chaque locataire avait des équipements, des horaires de production et une demande de puissance différents. De plus, l'exploitant gérait l'éclairage public, les pompes à eau, les bâtiments de bureaux, les systèmes de sécurité et autres charges publiques.

Cependant, les compteurs originaux ne montraient que des lectures locales. Le personnel de maintenance devait visiter chaque salle de distribution et saisir les données dans des tableurs.

Ce processus a causé plusieurs problèmes :

• La lecture des compteurs nécessitait trop de main-d'œuvre
• Certaines lectures étaient collectées en retard
• La saisie manuelle des données créait des erreurs
• Les charges des locataires et des charges publiques étaient difficiles à séparer
• Les consommations d'électricité inhabituelles n'étaient pas détectées rapidement
• Les données historiques de consommation étaient incomplètes
• Les nouveaux points de comptage étaient difficiles à ajouter

L'exploitant avait besoin d'un système de sous-comptage sans fil capable de couvrir un site vaste sans reconstruire le réseau de communication existant.

Pourquoi le projet a sélectionné les compteurs LoRa

LoRa est conçu pour la communication sans fil longue portée et basse consommation de données. Les compteurs d'énergie envoient normalement de petits paquets de données plutôt que de grands fichiers. Par conséquent, LoRa peut être un choix pratique pour la surveillance distribuée de l'électricité.

Le parc industriel avait de nombreux armoires de compteurs mais un accès réseau limité. Certaines armoires étaient à l'intérieur des ateliers, tandis que d'autres étaient situées dans des zones de service extérieures. Un réseau de compteurs LoRa a réduit la nécessité d'installer des câbles de communication entre chaque point.

Cependant, l'équipe du projet n'a pas supposé qu'une conception sans fil fonctionnerait dans toutes les zones. Les matériaux de construction, les machines, les portes d'armoire, la distance et les interférences radio peuvent tous affecter la qualité du signal. Par conséquent, des tests sur site ont été réalisés avant le déploiement final.

Compatibilité des compteurs LoRa et LoRaWAN

LoRa décrit la technologie radio sans fil, tandis que LoRaWAN est un protocole réseau construit sur LoRa. Les termes ne doivent pas être considérés comme identiques lors de l'approvisionnement.

Avant de sélectionner un système de compteur d'énergie LoRaWAN, les acheteurs doivent confirmer :

• La fréquence radio autorisée dans le pays cible
• Les exigences de protocole LoRa ou LoRaWAN
• La compatibilité de la passerelle
• Le format de données du compteur
• La méthode d'adressage des dispositifs
• Les paramètres de chiffrement et de sécurité
• La distance de communication
• L'intervalle de téléchargement
• La capacité du réseau
• La compatibilité avec des plateformes tierces

Pour ce projet, les compteurs et les passerelles sélectionnés ont été configurés comme un système correspondant. Cela a réduit les problèmes d'intégration lors de l'installation.

Sous-comptage triphasé pour les charges industrielles

La plupart des équipements de production utilisaient de l'énergie triphasée. Par conséquent, le projet a installé des compteurs d'énergie triphasés sur les alimentations clés des ateliers et les circuits d'équipements majeurs.

Chaque compteur a été assigné à un groupe de charge clair, tel que :

• Ateliers de production
• Compresseurs d'air
• Pompes à eau
• Systèmes HVAC
• Entrepôts
• Bâtiments de bureaux
• Éclairage extérieur
• Zones de service public

Cette structure a permis à l'exploitant de comparer la consommation d'énergie par locataire, bâtiment, zone ou type de charge.

Saving Meter fournit des compteurs d'énergie électroniques triphasés et des modèles DIN rail pour la surveillance de l'énergie industrielle. Selon le modèle, les fonctions peuvent inclure la mesure de l'énergie, le traitement des données, la surveillance en temps réel, la communication RS485 et l'échange d'informations.

Utilisation d'une passerelle de données 4G et LoRa

La passerelle formait le centre du système de communication. En aval, elle collectait les lectures des compteurs LoRa. En amont, elle utilisait la 4G pour envoyer les données à la plateforme distante.

La passerelle de données de puissance RTU1218 de Saving Meter est conçue pour la surveillance de l'électricité. Elle prend en charge la lecture des compteurs LoRa en aval et la communication 4G en amont. Elle peut être installée à l'intérieur d'un armoire de distribution électrique pour la lecture centralisée, le sous-comptage, l'analyse statistique et la gestion à distance.

La passerelle prend également en charge une interface RS485. Par conséquent, le projet a pu inclure à la fois des compteurs sans fil et des dispositifs filaires sélectionnés si nécessaire.

Planification des emplacements des passerelles

Le placement de la passerelle avait un effet direct sur la stabilité de la communication. L'équipe du projet a d'abord examiné le plan du site et marqué toutes les positions des compteurs.

Des tests de signal ont ensuite été réalisés dans les ateliers, les salles de distribution, les armoires extérieures et les zones près de grandes machines. Les passerelles ont été placées là où elles pouvaient collecter des données des compteurs requis tout en maintenant une communication 4G stable.

L'équipe a également évité de placer les antennes derrière des barrières métalliques lourdes. Si nécessaire, les groupes de compteurs ont été divisés entre plusieurs passerelles. Cette approche a amélioré la couverture et rendu le système plus facile à étendre.

Configuration de la plateforme de surveillance de l'énergie

Chaque compteur avait besoin d'une identité numérique claire. Par conséquent, la plateforme a regroupé les dispositifs par entreprise, bâtiment, étage, atelier et type de charge.

La structure de la plateforme a pris en charge :

• Lecture centralisée des compteurs
• Enregistrements de consommation quotidienne et mensuelle
• Allocation de l'électricité aux locataires
• Comparaisons par zone
• Analyse des tendances de charge
• État de communication des compteurs
• Vérifications de consommation anormale
• Exportation de données
• Gestion de l'accès des utilisateurs

Parce que la structure du compte suivait la disposition physique du parc, le personnel pouvait trouver chaque compteur plus rapidement.

Installation et mise en service

Le projet a été réalisé en plusieurs étapes. D'abord, les techniciens ont vérifié le câblage des compteurs, la plage de courant, l'ordre des phases et la configuration de communication.

Ensuite, chaque compteur LoRa a été lié à sa passerelle et à son compte de plateforme. Les lectures locales ont ensuite été comparées aux données reçues par le système central.

Le processus de mise en service a inclus :

• Inspection du câblage des compteurs
• Vérifications de la direction des transformateurs de courant
• Adressage des compteurs et de la passerelle
• Test du signal LoRa
• Vérification de la connexion 4G
• Test de téléchargement des données
• Comparaison des lectures locales et distantes
• Confirmation du réglage de l'heure
• Cartographie des compteurs aux charges

Ce processus a aidé à identifier les problèmes de câblage ou de communication avant le fonctionnement complet.

Gestion des données perdues ou retardées

La communication sans fil peut être affectée par la perte de réseau ou les interférences sur site. Par conséquent, la récupération des données faisait partie du plan du système.

La passerelle RTU1218 inclut un mécanisme de détection et de renvoi des données perdues. Elle prend également en charge les mises à jour de logiciel à distance via sa connexion 4G. Ces fonctions peuvent aider à maintenir l'intégrité des données et à réduire la nécessité de services de logiciel sur site.

L'exploitant a également défini des alarmes de communication afin que le personnel puisse identifier un compteur ou une passerelle hors ligne. Cela a rendu la maintenance du système plus proactive.

Résultats du projet

Le réseau de compteurs d'énergie LoRa a amélioré la surveillance de l'énergie dans le parc industriel. Les principaux résultats incluaient :

• Moins de lectures manuelles des compteurs
• Réduction du câblage de communication
• Données plus claires sur les charges des locataires et des charges publiques
• Accès plus rapide aux enregistrements d'électricité
• Comparaison plus facile entre les ateliers
• Meilleure visibilité des consommations d'énergie inhabituelles
• Expansion flexible pour de nouveaux points de comptage
• Gestion centrale des bâtiments distribués

Plus important encore, le projet a créé un lien pratique entre les compteurs locaux, la communication sans fil et la gestion énergétique à distance.

Support intégré de Saving Meter

Saving Meter fournit des compteurs électriques, des terminaux de collecte de données, des logiciels cloud, de l'intégration de systèmes et du support opérationnel. Sa gamme de produits inclut des compteurs triphasés, des compteurs DIN rail, des compteurs 4G, des compteurs prépayés et des terminaux de surveillance de l'efficacité énergétique.

Pour un projet de comptage LoRa industriel, les acheteurs doivent fournir un plan du site, le nombre de compteurs, les paramètres électriques, la distance entre les dispositifs, les exigences de communication et les besoins de plateforme. Saving Meter peut alors aider à confirmer la configuration des compteurs et de la passerelle pour l'application.