Универсальная система удаленного сбора, передачи данных и управления Аура360

Область знаний: «Информатика, Физика, Математика»

Тематика Энергопрорыв-2017: «Умный учет: повышение удобства для потребителей и снижение коммерческих потерь»

Социальная активность: 53

Команда + Вступить в команду

Описание

Универсальная энергоэффективная LPWAN система удаленного сбора, передачи данных и управления Аура360.

Предназначена: для построения сенсорных IoT сетей сбора, передачи данных и управления различными исполнительными устройствами.

Область применения: в энергетике (АСКУЭ), мониторинге, ЖКХ, ресурсодобывающей отрасли, промышленности для связи между устройствами и различными датчиками, умных домах, системах охраны, безопасности и контроля доступа, агропромышленном комплексе, медицине и транспортном хозяйстве.

Состав системы: в состав системы входят коммуникационные и управляющие беспроводные и проводные микроконтроллерные устройства промышленной и бытовой автоматизации, приборы учета всех энергоресурсов, программное обеспечение для сбора, анализа и хранения данных, web-платформа и локальные приложения.

Отличительная суть системы:

- Система Аура360 разработана и производится в России.

- В системе применяются специально разработанные универсальные помехозащищенные дальнобойные проводной и беспроводной протоколы передачи данных - LINC и LINC-R, имеющие уникальные характеристики для большинства применений.

- Универсальные интеллектуальные контроллеры системы, созданы на самой современной компонентной базе, имеют уникальные характеристики и широкий спектр применений, в том числе и в местах с опасной средой.

- Аура360 неограниченно масштабируема и может применяться в рамках глобальной инфраструктуры.

- Программное обеспечение и устройства системы Аура360 максимально универсальны и могут работать со всеми существующими электронными приборами и датчиками.

- Аура 360 специально разработана для работы с максимальной энергоэффективностью. Устройства системы адаптированы для полностью автономной работы.

- Устройства системы выпускаются в вариантах исполнений для различных климатических факторов и опасных сред.

- Линейка встраиваемых радиоконтроллеров Аура на данный момент уже применяются в приборах учета энергоресурсов различных производителей (Нева, Милур, Меркурий, Энергомера, Вектор, АПЗ и т.д.).

На конкурсе заявлено много проектов для мониторинга, обработки данных, анализа и прогнозирования технологических процессов и потребления, предотвращения различных нештатных ситуаций и аварий.

Система Аура360 является как раз тем связующим звеном этих проектов с конечными датчиками, приборами учета, устройствами управления и мониторинга, позволяющим не только бесперебойно получать достоверные данные, но и получать их в требуемом количестве, с необходимой частотой обновления и с неограниченного количества объектов.

В чем нуждается проект

Проект нуждается: 1. в ресурсах 2. в технологическом оборудовании 3. продвижении и включении системы и приборов в Реестр инновационных решений 4. помощи в аттестации и сертификации устройств и системы АСКУЭ Аура360.

Что может предложить проект

Универсальную систему передачи данных, контроля и управления, состоящую из программных и аппаратных продуктов, способную заменить и дополнить проводные решения, превосходящую по многим параметрам существующие аналогичные технологии.

Комментарии

Андрей Кравченко

Приветствуем Вас на нашем проекте!
Готовы ответить на интересующие вопросы :)

Ответить +1 12 сентября в 17:03
Игорь Хузмиев

Добрый день!
Какими преимуществами обладает ваша реализация LPWAN в сравнении с NB-IoT, предлагаемой операторами сотовой связи, LoRa и технологией от «СТРИЖ Телематика», заявленной так же на данном конкурсе? Спасибо.

Ответить 0 18 сентября в 17:32
Андрей Кравченко

Здравствуйте:)
Должен сказать, Ваш вопрос очень интересен и предполагает развернутый и довольно объемный ответ и так как на данный момент по NB-Iot достоверных и подтвержденных практически данных пока нет, а по закрытой технологии Стриж/Вавиот имеются в основном маркетинговые лозунги, не подтверждающиеся в полной мере в реальной работе на объектах установки, нам необходимо немного подготовиться и через пару дней обязательно выложим наш анализ. Спасибо за вопрос:)

Ответить +1 18 сентября в 22:24
Андрей Кравченко

Здравствуйте Игорь.

Проведя некоторое время в интернете и обновив информацию в памяти из обзоров и статей, могу наконец написать ответ на Ваш вопрос.

Должен сказать, все перечисленные Вами системы начали применяться совсем недавно, соответственно, широко наработанной практики применения еще никто не имеет, однако можно с уверенностью сказать, что технические характеристики многих систем, заявляемые маркетологами, если и заслуживают доверия, то только в лабораторных условиях и ни в коем случае не в совокупности параметров и не в реальных условиях эксплуатации. Кроме того, понятия Nb-IoT, LoRa, LoRaWAN, Стриж, Вавиот (Nb-Fi), Аура360 и т.п. являются трудно сравнимыми, ибо обозначают разные сущности – Nb-IoT – физическая и программная среда передачи данных, LoRa – только физический уровень, LoRaWAN-программный протокол, использующий (но не обязательно) LoRa, Стриж, Вавиот Аура360 - системы сбора данных, контроля и управления.

Но, разберем все по порядку.

Система сбора данных и управления Аура360, в первую очередь, предназначена для сбора и передачи данных, например, с приборов учета ресурсов. Система реализует 7-й (прикладной) уровень OSI и функционирует поверх специально разработанного протокола LINC, объединяющего 2,3 и 6-й уровни OSI. Система может использовать любую доступную среду передачи данных, в том числе Ethernet, RS-485, GSM (GPRS,LTE,NB-IoT и др.), и даже LoRa J. Однако, в качестве физическую среды «последней мили» был выбран узкополосный радиоканал нелицензируемых диапазонов, что относит Ауру360 к так называемым UNB системам. Наиболее близким по параметрам физической среды протоколом является недавно анонсированный Weightless-P.

По способу взаимодействия абонентских устройств Аура360 относится к типу «звезда» и предусматривает трехзвенную архитектуру: абонентское устройство-базовая станция-сервер без использования промежуточных ретрансляторов и mesh соединений. Подобная архитектура уже доказала свою исключительную надежность у сотовых операторов.

Для реализации необходимых параметров радиоканала Ауры подходит целая гамма трансиверов различных производителей, что исключает зависимость от конкретной компании, как это происходит в случае с LoRa.

При этом, в отличии от физической среды LoRa (методика расширения спектра), достигается гораздо более эффективное использование частотного диапазона (до 3-4 раз), что позволяет обслуживать в несколько раз больше устройств. Физический стандарт LoRa разрабатывался с оглядкой на американский и европейский диапазон частот, гораздо более широкий, чем в России.

Продолжая тему LoRa, обратим внимание на LoRaWAN (протокол транспортного уровня, имеющий на сегодняшний день 2 разные реализации). Протокол включает 3 режима работы – A, B и C. Режим работы C наиболее близок к режиму работы протокола LINC и предусматривает передачу команд устройствам в течении секунд и долей секунды. Однако, в отличие от LINC, LoRaWAN C не предназначен для использования в автономных устройствах, тогда, как экономичность LINC аналогична режиму LoRaWAN B.

По широко анонсированному Nb-IoT информации очень мало, только анонсы и не очень информативные исследования. Более того, Nb-IoT требует наличия соответствующего оборудования на базовых станциях операторов, а модемы с поддержкой данной технологии в промышленных масштабах пока не производятся. Однако исходя из этих обрывочных сведений, можно сделать некоторые выводы:

- технология обещает быть более экономичной, чем решения на базе традиционных GSM-GPRS-3g-LTE модемов, тем не менее, потребление устройств будет в разы выше, чем в LPWAN решениях (согласно разным источникам порядка 100 мка в режиме ожидания).

- устройства имеют гораздо более высокую мощность передающего тракта, что потребует более мощной батареи и, по сравнению с нелицензируемыми системами, требуют выделения специализированных диапазонов.

- стоимость модулей ожидается на уровне текущих GSM-модемов ввиду аналогичной сложности.

- габариты модулей также, думаю, не порадуют производителей миниатюрных устройств, да и батарея будет достаточно большой.

- также не ожидается поддержка обратной связи в режиме реального времени с приемлемой экономичностью.

Думаем, данная технология может с успехом заменить GPRS в системы со стационарным питанием и будет применяться в автономных приборах или датчиках с достаточно редкой передачей данных, не нуждающихся в управлении со стороны оператора.

Таким образом, Nb-IoT в будущем может с успехом использоваться в системе Аура360 в качестве среды передачи между базовой станцией и центральным сервером, но никак не в качестве «последней мили».

Также, Nb-IoT не является приемлемым решением при развертывании сети уровня предприятия или организации.

По системе Стриж информации еще меньше, чем по Nb-IoT. Заявленные параметры противоречивы. Канал 100 Гц - у передатчика, а не у приемника, прием 5000 каналов в диапазоне 868 МГц – но по очереди, дальность до 50 км, до 2 млн устройств на базовую станцию – но это, похоже, раз в год.

Проведенные расчеты производительности показывают, что Стриж способен обслужить до 700-1000 приборов учета с периодичностью передачи раз в 2 часа, при 1% вероятности отказа в обслуживании в течение суток (на самом деле реальных объектов более 1000 абонентов, думаю у Стрижа нет). При наличии в 15-километровом радиусе большего количества устройств, в том числе, и не системы Стриж, система или не будет работоспособной или потребует внесения кардинальных изменений.

Скорость передачи данных в системе Аура360 в 10-1000 раз выше, чем в системе Стриж. При этом SDR базовые станции, применяемые в системе Стриж, в настоящий момент способны обслуживать 1-2 одновременных сеансов, в отличие от конфигурируемых от 1 до 16 каналов станции Ауры.

Динамическое изменение скорости и ширины канала системы Аура360 обеспечивает высокую помехозащищенность и энергетику канала, сравнимые с системами Стриж и LoRa, при этом значительно превосходя Стриж по количеству эффективно обслуживаемых абонентов (5000-15000 устройств, 12 сеансов связи с каждым в сутки).

Одной из ключевых особенностей системы Аура360 в отличие от перечисленных систем является постоянный полноценный обратный канал во всех режимах работы даже с автономными устройствами, чего не может себе позволить система Стриж и большинство режимов LoRaWAN. Это стало возможным, даже несмотря на сверхузкополосный сигнал, благодаря фирменному протоколу и техническим особенностям применяемого решения. Таким образом, с помощью этой технологии мы имеем возможность успешно заменить проводные решения промышленных интерфейсов (RS232/485/422/CAN), организовывая постоянную двустороннюю связь с удаленными приборами и датчиками, иметь постоянный доступ к приборам учета, полноценно управлять приборами, настраивать и параметризировать их, удаленно изменять тарифное расписание, получать дополнительные данные (архивы данных, архивы событий, профили мощности и.д.), причем, также используя для этих целей родное программное обеспечение заводов-изготовителей приборов учета.

Должен сказать, что по имеющейся информации канал обратной связи (downlink) у Стрижа есть, но для ограниченных функций и не для автономных устройств. Для этого используется отдельный передатчик со своей антенной системой, работающих на частоте примерно около 450МГц.

Еще одной особенностью стала частая передача данных – раз в 1-2 часа, без ущерба автономности батарейных устройств и емкости сети на одну базовую станцию. Это стало возможным благодаря особенностям протокола, минимизации служебной информации в пакете (в отличии от LoRa, где overhead может составлять до 70% длины пакета) и оптимальной для большинства задач скорости передачи данных с которой длительность пакета составляет всего около 0,4 секунды. Напомню, что в системах LoRa и Стриж стандартным интервалом между передачей данных с приборов является 12 или 24 часа. Эта вынужденная мера применяется вследствие сверхнизких скоростей у Стрижа 50-100 бит/сек., из-за чего пакет данных передается до 5-6 секунд. У LoRa с ее широченным каналом 125кГц из 500 возможных, применяются также невысокие скорости и максимальный SF для обеспечения большей дальности, что приводит, вкупе с перегруженным служебной информацией пакетом данных к перегруженности эфира и многочисленным коллизиям при большом количестве устройств часто передающих данные. Кстати, побочным неприятным явлением применения низких скоростей передачи данных у Стрижа и Лоры является невозможность их применения в подвижных системах и ограниченность объема передаваемых данных.

В заключение приведу еще несколько особенностей системы Аура360, отличающих ее от вышеперечисленных систем:

  • -технология системы Аура360 позволяет большому количеству базовых станций даже разных собственников и операторов спокойно работать рядом друг с другом и даже способствовать лучшему приему данных и роумингу устройств.
  • -технология Аура360 применяет более дешевое приемное оборудование чем у системы Стриж.
  • -Технология Аура360 позволяет строить локальные сети с помощью мобильных приемных устройств с подключением к ноутбуку или компьютеру без использования интернета и дорогих базовых станций. Также мобильные базовые станции являются хорошим подспорьем техническим специалистам, для обслуживания, локального сбора данных и настройки устройств системы.
  • -Продуманный до мелочей протокол системы и технология имеют большой задел для дальнейшей модернизации системы и устройств и обеспечивают большую гибкость использования. Например, Аура360 может работать не только по схеме звезда, но и применять в особо сложных случаях (что для радиоканала не редкость) ретрансляторы, динамически изменяющуюся скорость передачи данных, переходы на свободные каналы, неограниченно масштабировать систему и использовать ее не только в системах мониторинга и сбора данных, а и в организации связи между электронными устройствами, успешно заменять проводные интерфейсы, работать в сложных условиях и на опасных производствах.

Да, забыл упомянуть, – протокол LINC и система передачи данных Аура360 – это полностью наша, отечественная разработка, испытываемая и применяемая и с 2011 года.

Ответить +1 25 сентября в 08:33
Игорь Хузмиев

Спасибо за подробный развернутый ответ! А протокол опрашиваемого прибора учета должен быть специальный какой-то, или любой счетчик можно опросить через ваш радиомодуль?

Ответить 0 28 сентября в 20:53
Андрей Кравченко

Можно удаленно опросить либо передать команду управления не только любому счетчику, а и любому датчику, контроллеру, устройству отображения и другим устройствам, имеющим цифровой, импульсный либо оптический интерфейс передачи данных:)

Ответить 0 29 сентября в 02:00

Добавление комментария