Сети LPWAN, как оптимальная среда для передачи данных IoT в энергетике

Для полноценного внедрения IoT технологий в энергетическую, впрочем как и любую другую, отрасль необходимо создать среду для максимально эффективного использования всех возможностей, которые предоставляют "подключенные" к единой системе различные устройства. А именно, возможность быстро передавать данные на большие расстояния для их дальнейшего анализа с помощью Big Data систем.

В этом плане технология передачи данных LPWAN является одной из важнейших составляющих при внедрении систем Интернета Вещей. Сети LPWAN обеспечивают беспроводное подключение устройств с очень щадящим режимом энергопотребления и позволяют предавать небольшие объемы данных на значительные расстояния.

Интернет вещей настолько мощно внедрился во все сферы повседневной жизни и бизнеса, что ему уже не хватает уровня работы привычных сетей передачи данных. Объемы Big Data и ежесекундно передаваемой информации продолжают расти, поэтому традиционные 3G и LTE не способны с ними справиться.

Эксперты Gartner полагают, что к 2020 году будет насчитываться около 21 млрд подключенных устройств, а в Intel исходят из того, что их будет в десять раз больше –  200 млрд. По прогнозу Ericsson Mobility Report, общее число подключенных устройств в период с 2015 по 2021 год вырастет примерно в два раза: с 15 до 28 млрд штук.

Аналитики отмечают, что беспроводное подключение составляющих IoT будет в основном осуществляться посредством сетей с низким энергопотреблением – LPWAN. Рост числа соединений M2M, реализуемых с помощью технологий 2G, 3G, 4G и LPWA:

LPWAN наряду с 4G являются наиболее перспективными решениями для развития IoT. Особенность LPWAN –  низкое энергопотребление (low-power) и широкий территориальный охват (wide-area). Любые существующие беспроводные технологии передачи данных обладают такими характеристиками как дальность, скорость и энергоэффективность, причем одновременно они могут соответствовать лишь 2-м из 3-х.

Стоит отметить, что LPWAN специально разрабатывались в расчете на Интернет вещей. Именно поэтому эти сети обладают низкой стоимостью оборудования и бюджетным энергопотреблением, а значит, в распоряжении LPWAN –  длительное время автономной работы от аккумуляторов (до 10 лет и более).

Время идет, и оборудование становится доступным по цене, а инструменты интеграции – более простыми в эксплуатации. Получать информацию с датчиков, расположенных в нескольких километрах от диспетчерского пункта, стало очень просто. К тому же интегрировать данные с удаленных устройств теперь можно в различные приложения. Осталось лишь организовать каналы связи.

Так как оборудование в LPWAN передает небольшие объемы информации, то надобность в обеспечении высоких скоростей для такого класса оборудования отсутствует. Это, в свою очередь, влияет на конечную стоимость устройств. Благодаря этим факторам появились современные сети LPWAN. 

Как правило, сети LPWAN используются для передачи малого объема данных (зачастую до 1МБ в месяц) от устройств, способных годами работать от одного AA-аккумулятора, на большие расстояния. Тем самым, стоимость обслуживания такого оборудования в сетях LPWAN сводится к минимуму.

Технология LPWAN предназначена для приложений, требующих гарантированной передачи небольшого объёма данных, возможности длительной работы сетевых устройств от автономных источников питания, большого территориального охвата беспроводной сетью. Основными областями применения технологии LPWAN являются беспроводные сенсорные сети, автоматизация сбора показаний приборов учета, системы промышленного мониторинга и управления.

Направления, где постоянно требуются актуальные данные с множественных удаленных источников:

• Энергетика
• Жилищно-коммунальное хозяйство: удалённый сбор показаний приборов учета: воды, тепла, газа, электричества
• Сельское хозяйство: контроль влажности и температуры почв, мониторинг освещенности и уровня солнечной радиации, мониторинг состояния складов и овощехранилищ
• Безопасность и охранные системы: резервирование каналов связи, контроль проникновения, контроль затопления помещений, контроль пожарной безопасности.
• Системы городского менеджмента и "умный город"
• Мониторинг окружающей среды
• Строительство: контроль оборудования, мониторинг параметров конструкций и зданий
• Медицина: носимые устройства
• Автотранспорт: контроль скоростного режима и стиля вождения
• Приложения интернета вещей

Для энергетики технология LPWAN играет важную роль. «Умное» энергоснабжение предусматривает бесперебойную быструю передачу данных, мониторинг потока данных, учет и снижение энергорасходов. LPWAN – технология весьма экономная, как представлено выше. Кроме этого, она способна представить энергосектору системы беспроводного автоматизированного контроля и учёта электроэнергии.

Как пример практических кейсов российских компаний, предлагающих услуги, связанные с использованием LPWAN-сетей, стоит обратить внимание на проект «Стриж».

Сеть компании "Стриж" осуществляет передачу данных с 2014 года. Данные передаются в субгигагерцовом нелицензируемом диапазоне с применением узкополосной модуляции на базе собственного протокола связи Marcato 2.0. Сеть компании развернута в нескольких городах России. Применяемая технология оказалась актуальной для многих отраслей ввиду относительно простого процесса развертывания системы и возможности сбора информации с большого количества приборов учета на больших площадях.

Применение LPWAN технологии в электроэнергетике позволяет упростить процесс централизованного сбора информации с электросчетчиков и создания АСКУЭ в пределах населенного пункта. LPWAN-модули интегрированные в счетчики электричества способны передавать показания на расстояние свыше 50 километров. Данная технология дает возможность наблюдения и передачи показаний всех электросчетчиков в режиме реального времени в своем личном кабинете. Всего с помощью двух кликов можно отключить от энергоснабжения неплательщика. Также возможна функция отключения или ограничения электричества должникам. А сквозной учет и предотвращение хищений могут снизить потери в электросети до 3%.

На данный момент, согласно мнения экспертов J’son & Partners Consulting, в России наиболее распространены LoRaWAN и NB-IoT. Более 10 млн подключений в России придется к 2022 году на LPWAN. По прогнозам компании Stratistics MRC к 2022 объем рынка LPWAN достигнет $46,3 млрд.

А это значит, что энергетика вынуждена принимать новые стандарты и идти в ногу со временим, поэтому постепенный переход на стандарты сетей LPWAN неизбежны. Именно сети LPWAN способны наладить работу «умного» энергоснабжения России.

Возможности, которые предоставляет использование сетей LPWAN в энергетическом комплексе, будут одним из вопросов, которые обсудят отечественные и международные эксперты Smart Energy Summit 2018.