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비용 효율적인 LoRaWAN 솔루션으로 캠퍼스 에너지 관리 가속화

2022-06-17

위치: 대만

배경

2020년부터 시작되는 행정원의 "모든 교실의 에어컨 및 "모든 학교의 발전" 시책에 따라 북부 대만의 한 현 정부는 편안한 학습 환경을 제공하고 전기요금 부담을 경감하기 위해 에어컨과 태양열 패널을 설치하기를 희망했습니다. 이와 동시에 관할 구역 전체에 걸쳐 많은 시설을 관리하는데 필요한 노동력과 시간을 줄이기 위해 원격 모니터링 및 원격 제어 에너지 관리 시스템(EMS)을 도입하는 방안도 모색하고 있었습니다. 

캠퍼스 에너지 관리를 위한 어드밴텍의 LoRaWAN 무선 네트워크는 시골 학교의 열악한 네트워크 신호, 느린 네트워크 속도 및 통신 인프라 부족을 해결할 수 있는 쉬운 솔루션을 제공합니다. WISE-2200-M 및 WISE-6610을 사용하면 클라우드에 데이터를 업로드하도록 네트워크를 쉽게 설정할 수 있습니다. WISE 시리즈 제품이 제공하는 장거리 및 고침투 LoRaWAN 기술과 쉬운 설치 및 유연한 구성과 같은 주요 기능 덕분에 사용자는 안정적인 네트워크 신호와 전송 속도를 누릴 수 있을 뿐만 아니라 높은 비용 대비 성능의 캠퍼스 에너지 관리 솔루션 구축을 신속하게 완료할 수 있습니다.

시스템 요구 사항

100개 이상의 중학교와 초등학교가 광대한 자치주 전역에 흩어져 있었습니다. 또한 모든 작업을 반년 이내에 완료하여야 하며, 교내 학습에 최소로 영향을 줘야 한다는 규정은 배치작업에 상당한 도전과 한계를 제기했습니다.

그러므로 정부는 설치 시간을 절약하고 케이블 연결 작업이 필요하고 설치 시간이 오래 걸릴 수 있는 유선 네트워크의 필요성을 없애줄 무선 네트워크 솔루션이 필요했습니다.

요구되는 EMS 시스템은 전기 소비 관리, 자동화된 수요 대응, 실시간 정보 제시, 전기 소비 조회, 통계 보고, 시스템 관리 및 정보 보안 등의 기능을 제공해야 합니다. 또한 이 솔루션은 다음과 같은 요구 사항을 충족해야 합니다.

  • 이 지역에 기지국이 없다는 딜레마를 피하기 위한 독립형 무선 네트워크.
  •  신호 불안정 또는 캠퍼스 네트워크 연결 불가능을 방지하기 위한 적절한 네트워크 범위.
  • 학생들이 놀거나 부딪쳐서 장비가 손상되는 것을 방지하기 위해 신뢰할 수 있는 옥외 설치 방법.
  • 데이터 보안을 보장하고 데이터 손실을 방지하기 위해 데이터 암호화 및 백업 메커니즘.
  • 책임 있는 관리자의 원격 제어를 용이하게 하는 캠퍼스 에너지 관리 클라우드 플랫폼 개발
  • 학교 행정 시스템과 자치주 교육부 및 Taipower의 기존 시스템으로 생성된 데이터의 시각화 및 통합

프로젝트 구현

  • WISE-2200-M: LoRaWAN 단일 RS-485 I/O 모듈
  • WISE-6610: WISE-EdgeLink가 있는 LoRaWAN 게이트웨이
  • UNO-2484G: WebAccess/SCADA가 있는 팬이 없는 임베디드 자동화 컴퓨터
  • WISE-STACK 200: 3개의 어드밴텍 산업용 랙마운트 서버를 사용한 WISE-PaaS 온프레미스 배포

시스템 설명

자치주 정부는 LoRaWAN 기술을 활용하여 클라우드에서 에지 터미널로 정보를 연결하는 어드밴텍의 LoRaWAN 솔루션을 채택하기로 결정했습니다. 커버리지 거리가 너무 짧은 Wi-Fi와 설치에 시간이 많이 걸리는 유선 네트워크의 한계에 비해 LoRaWAN은 장거리 연결, 넓은 커버리지, 높은 보급률, 낮은 전력 소비, 배선 및 케이블 연결이 필요하지 않습니다. 또한 어드밴텍의 테스트 결과에 따르면 100미터에서 500미터 이내의 LoRaWAN 네트워크 연결은 건물이 밀집된 지역에서 전혀 영향을 받지 않습니다. 개방된 지역에서는 커버리지가 10km를 초과할 수도 있습니다.

솔루션의 프로세스 흐름은 다음과 같습니다. 프런트 엔드 WISE-2200-M은 교실의 센서 및 미터로부터 데이터를 수신한 다음 WISE-6610에 의해 변환되는 데이터를 담당합니다. 그런 다음 데이터는 학교 행정실에 있는 내장형 팬리스 자동화 컴퓨터 UNO2484G로 전송되어 데이터를 시각화하고 학교 행정 시스템과 인터페이스합니다. 컴파일된 데이터는 관련 부서별 추가 데이터 분석을 위해 자치주 교육부 및 Taipower의 WISE-STACK 200에 업로드됩니다.

솔루션의 핵심 제품 중 하나는 플러그 앤 플레이 LoRaWAN I/O 모듈인 WISE-2200-M으로 사용자가 Modbus/RTU 프로토콜 지원을 통해 데이터 수집 설정을 쉽게 구성하고 센서 및 미터 데이터를 캡처할 수 있습니다. 넓은 온도 범위 지원(-25~70°C)으로 극한 온도에서도 장치를 작동할 수 있습니다.

또한 WISE-2200-M은 손바닥 크기(크기: 71 x 52 x 30mm)에 불과한 컴팩트한 디자인과 산업용 제어용 특수 커넥터를 사용하여 제자리에 고정할 수 있습니다. 외부 충격에 의한 이탈 위험을 줄여 실외 애플리케이션에 보다 안전한 보호 기능을 제공합니다. 또한 별도의 전원 케이블이 필요 없고 에어컨의 USB 포트에 직접 연결하여 전원을 공급 받을 수 있어 설치가 더욱 편리합니다.

또 다른 핵심 제품인 WISE-6610은 산업 환경을 위한 여러 연결 옵션과 LoRaWAN 사설 및 공용 네트워크 구축을 위한 LoRaWAN 프로토콜 지원을 갖춘 고성능 LoRaWAN 게이트웨이입니다. MQTT를 포함한 다른 프로토콜을 지원하며 하드웨어 및 소프트웨어 유연성은 에지 인텔리전스 시스템에 풍부한 기능을 제공합니다. WISE-6610은 안전한 통신을 보장하는 다양한 프로토콜로 VPN 터널 생성을 허용합니다.

시스템 다이어그램

요약

캠퍼스 에너지 관리를 위한 어드밴텍의 LoRaWAN 솔루션은 기존 캠퍼스 에너지 관리 시스템에 비해 강력한 이점을 제공합니다. 이 프로젝트에서는 LoRaWAN의 광범위한 적용 범위와 높은 보급률의 무선 기술로 인해 분산된 장치에서 데이터를 전송 및 집계하기 위해 여러 I/O 모듈과 인터페이스하는 데 소수의 게이트웨이만 필요합니다. 어드밴텍은 자치주의 초등학교 및 중학교에 500개의 WISE-6610 게이트웨이를 배포하여 10,000개의 WISE-2200-M(10,000개의 전력계에 연결됨)에서 데이터를 수신할 수 있었습니다. 또한 WISE-2200-M의 플러그 앤 플레이 및 다목적 실내 및 실외 응용 프로그램은 벽을 뚫고 배선할 필요가 없으므로 설치 시간과 비용이 절약되고 장비 배치 완료 속도가 빨라집니다.

WISE-2200-M

LoRaWAN 단일 RS-485 I/O 모듈

WISE-2200-M은 Modbus 센서 및 미터에 쉽게 연결할 수 있는 최대 128개의 주소와 30개의 규칙 설정을 지원합니다.

WISE-6610

LoRaWAN 게이트웨이

산업 환경을 위한 여러 연결 옵션과 LoRaWAN 사설 및 공용 네트워크 구축을 위한 LoRaWAN 프로토콜을 지원하는 고성능 LoRaWAN 게이트웨이.

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