Rede de Medidores de Energia LoRa para Monitoramento de Energia em Parques Industriais

Um grande parque industrial precisava de uma maneira melhor de monitorar o uso de eletricidade em oficinas, armazéns, escritórios, quartos de serviços e instalações compartilhadas. Seus medidores existentes estavam espalhados por vários edifícios. Portanto, coletar leituras manualmente levava muito tempo.

A instalação de novos cabos de comunicação entre todos os edifícios também teria exigido obras civis e elétricas importantes. Para resolver esse problema, o projeto introduziu medidores de energia LoRa, medidores de energia trifásicos e terminais de gateway de dados 4G.

O novo sistema criou um caminho sem fio dos medidores locais para uma plataforma de monitoramento central. Como resultado, o operador do parque pode coletar dados de eletricidade, comparar diferentes zonas e gerenciar cargas distribuídas de forma mais eficiente.

Contexto do Projeto

O parque industrial incluía várias empresas de manufatura independentes. Cada inquilino tinha equipamentos, horários de produção e demanda de energia diferentes. Além disso, o operador gerenciava iluminação pública, bombas de água, edifícios de escritórios, sistemas de segurança e outras cargas públicas.

No entanto, os medidores originais apenas mostravam leituras locais. A equipe de manutenção tinha que visitar cada sala de distribuição e inserir os dados em planilhas.

Esse processo causou vários problemas:

• A leitura de medidores exigia muita mão de obra
• Algumas leituras eram coletadas com atraso
• A entrada manual de dados criava erros
• As cargas dos inquilinos e as públicas eram difíceis de separar
• O uso anormal de eletricidade não era detectado rapidamente
• Os dados históricos de consumo eram incompletos
• Novos pontos de medição eram difíceis de adicionar

O operador precisava de um sistema de submedição sem fio que pudesse cobrir um local amplo sem reconstruir a rede de comunicação existente.

Por Que o Projeto Selecionou Medidores LoRa

O LoRa é projetado para comunicação sem fio de longa distância e baixo consumo de dados. Os medidores de energia normalmente enviam pequenos pacotes de dados, não arquivos grandes. Portanto, o LoRa pode ser uma escolha prática para monitoramento de eletricidade distribuído.

O parque industrial tinha muitos armários de medidores, mas acesso limitado à rede. Alguns armários estavam dentro de oficinas, enquanto outros estavam em áreas de serviços ao ar livre. Uma rede de medidores LoRa reduziu a necessidade de instalar cabos de comunicação entre cada ponto.

No entanto, a equipe do projeto não assumiu que um design sem fio funcionaria em todas as áreas. Materiais de construção, máquinas, portas de armários, distância e interferência de rádio podem afetar a qualidade do sinal. Portanto, testes no local foram concluídos antes da implantação final.

Compatibilidade entre Medidor LoRa e LoRaWAN

O LoRa descreve a tecnologia de rádio sem fio, enquanto o LoRaWAN é um protocolo de rede construído sobre o LoRa. Os termos não devem ser tratados como idênticos durante a aquisição.

Antes de selecionar um sistema de medidor de energia LoRaWAN, os compradores devem confirmar:

• Frequência de rádio permitida no país alvo
• Requisitos de protocolo LoRa ou LoRaWAN
• Compatibilidade do gateway
• Formato de dados do medidor
• Método de endereçamento do dispositivo
• Configurações de criptografia e segurança
• Distância de comunicação
• Intervalo de upload
• Capacidade da rede
• Compatibilidade com plataformas de terceiros

Para este projeto, os medidores e gateways selecionados foram configurados como um sistema combinado. Isso reduziu problemas de integração durante a instalação.

Submedição Trifásica para Cargas Industriais

A maioria dos equipamentos de produção usava energia trifásica. Portanto, o projeto instalou medidores de energia trifásicos em alimentadores chave de oficinas e circuitos de equipamentos principais.

Cada medidor foi atribuído a um grupo de carga claro, como:

• Oficinas de produção
• Compressores de ar
• Bombas de água
• Sistemas HVAC
• Armazéns
• Edifícios de escritórios
• Iluminação ao ar livre
• Áreas de serviço público

Essa estrutura permitiu que o operador comparasse o uso de energia por inquilino, edifício, zona ou tipo de carga.

A Saving Meter fornece medidores de energia eletrônica trifásicos e modelos de trilho DIN para monitoramento de energia industrial. Dependendo do modelo, as funções podem incluir medição de energia, processamento de dados, monitoramento em tempo real, comunicação RS485 e troca de informações.

Uso de um Gateway de Dados 4G e LoRa

O gateway formou o centro do sistema de comunicação. A jusante, coletava leituras dos medidores LoRa. A montante, usava 4G para enviar os dados para a plataforma remota.

O gateway de dados de energia RTU1218 da Saving Meter é projetado para monitoramento de eletricidade. Ele suporta leitura de medidores LoRa a jusante e comunicação 4G a montante. Pode ser instalado dentro de um armário de distribuição de energia para leitura centralizada, submedição, análise estatística e gerenciamento remoto.

O gateway também suporta uma interface RS485. Portanto, o projeto pode incluir tanto medidores sem fio quanto dispositivos com fio selecionados, quando necessário.

Planejamento de Localizações de Gateways

A colocação do gateway teve um efeito direto na estabilidade da comunicação. A equipe do projeto primeiro revisou o plano do local e marcou todas as posições dos medidores.

Testes de sinal foram então realizados em oficinas, salas de distribuição, armários ao ar livre e áreas próximas a máquinas grandes. Os gateways foram colocados onde pudessem coletar dados dos medidores necessários, mantendo uma comunicação 4G estável.

A equipe também evitou colocar antenas atrás de barreiras de metal pesado. Quando necessário, os grupos de medidores foram divididos entre mais de um gateway. Essa abordagem melhorou a cobertura e tornou o sistema mais fácil de expandir.

Configuração da Plataforma de Monitoramento de Energia

Cada medidor precisava de uma identidade digital clara. Portanto, a plataforma agrupou dispositivos por empresa, edifício, andar, oficina e tipo de carga.

A estrutura da plataforma suportou:

• Leitura centralizada de medidores
• Registros de consumo diários e mensais
• Alocação de eletricidade para inquilinos
• Comparações por zona
• Análise de tendências de carga
• Status de comunicação do medidor
• Verificações de consumo anormal
• Exportação de dados
• Gerenciamento de acesso de usuários

Como a estrutura da conta seguia o layout físico do parque, a equipe podia encontrar cada medidor mais rapidamente.

Instalação e Comissionamento

O projeto foi concluído em etapas. Primeiro, os técnicos verificaram a fiação do medidor, a faixa de corrente, a ordem de fase e a configuração de comunicação.

Em seguida, cada medidor LoRa foi vinculado ao seu gateway e à conta da plataforma. As leituras locais foram então comparadas com os dados recebidos pelo sistema central.

O processo de comissionamento incluiu:

• Inspeção da fiação do medidor
• Verificações da direção do transformador de corrente
• Endereçamento do medidor e gateway
• Teste de sinal LoRa
• Verificação da conexão 4G
• Teste de upload de dados
• Comparação de leituras locais e remotas
• Confirmação da configuração de horário
• Mapeamento de medidor para carga

Esse processo ajudou a identificar problemas de fiação ou comunicação antes da operação completa.

Tratamento de Dados Perdidos ou Atrasados

A comunicação sem fio pode ser afetada por perda de rede ou interferência no local. Portanto, a recuperação de dados fazia parte do plano do sistema.

O gateway RTU1218 inclui um mecanismo para detectar e reenviar dados perdidos. Também suporta atualizações remotas de software por meio da sua conexão 4G. Essas funções podem ajudar a manter a integridade dos dados e reduzir a necessidade de serviço de software no local.

O operador também configurou alarmes de comunicação para que a equipe pudesse identificar um medidor ou gateway offline. Isso tornou a manutenção do sistema mais proativa.

Resultados do Projeto

A rede de medidores de energia LoRa melhorou o monitoramento de energia no parque industrial. Os principais resultados incluíram:

• Menos leitura manual de medidores
• Redução de cabos de comunicação
• Dados mais claros de cargas de inquilinos e públicas
• Acesso mais rápido aos registros de eletricidade
• Comparação mais fácil entre oficinas
• Melhor visibilidade do uso anormal de energia
• Expansão flexível para novos pontos de medidores
• Gerenciamento central de edifícios distribuídos

Mais importante, o projeto criou um link prático entre medidores locais, comunicação sem fio e gerenciamento remoto de energia.

Suporte Integrado da Saving Meter

A Saving Meter fornece medidores elétricos, terminais de coleta de dados, software em nuvem, integração de sistemas e suporte à operação. Sua gama de produtos inclui medidores trifásicos, medidores de trilho DIN, medidores 4G, medidores pré-pagos e terminais de monitoramento de eficiência energética.

Para um projeto de medição LoRa industrial, os compradores devem fornecer um layout do local, quantidade de medidores, parâmetros elétricos, distância entre dispositivos, requisitos de comunicação e necessidades de plataforma. A Saving Meter pode então ajudar a confirmar a configuração do medidor e gateway para a aplicação.