原油管道、輸電線路、海上鉆井平臺和石化設(shè)施都具有對我們?nèi)粘Ｉ钪陵P(guān)重要且分散在偏遠地區(qū)的屬性。這些資產(chǎn)是我們互聯(lián)的電力和能源基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵，但往往缺乏所需的數(shù)據(jù)連接，無法準確評估其健康狀況和可靠性。

LPWAN技術(shù)的承諾是無處不在的“事物”連接。最近的發(fā)展和商業(yè)引入已將這一承諾變?yōu)楝F(xiàn)實。

能源和電力資產(chǎn)缺乏連通性并不是由技術(shù)挑戰(zhàn)造成的。相比之下，消費電子設(shè)備在其用戶需要的幾乎所有位置都持續(xù)連接。另一方面，危險氣體管道可能連接在相隔數(shù)十英里甚至數(shù)百英里的點位置。

連接挑戰(zhàn)一直是成本——無論是初始成本還是運營成本。雖然蜂窩連接提供了一種長距離獲取數(shù)據(jù)的無線方法，但在典型的工業(yè)安裝期間為這些設(shè)備供電需要有線或?qū)Ｓ?a target="_blank">電源。這會導(dǎo)致更高的安裝成本，并抵消無線數(shù)據(jù)的好處。蜂窩連接的持續(xù)成本也會影響某些工業(yè)應(yīng)用的商業(yè)可行性。

因此，必須部署能夠以低功耗要求處理遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。這種組合是新的LPWAN標準LoRaWAN能夠提供的技術(shù)推動者。使用該技術(shù)，可以在距離現(xiàn)場網(wǎng)關(guān) ［1］ 超過 10 英里的范圍內(nèi)部署電池供電的現(xiàn)場設(shè)備。

LoRaWAN 的功率和范圍優(yōu)勢主要是由于稱為LoRa 的線性調(diào)頻擴頻物理層（名稱的相似性可能會讓熟悉該技術(shù)的人感到困惑）。就 OSI 模型而言 ［2］ LoRa 是 1 級物理層協(xié)議。而 LoRaWAN 主要涵蓋數(shù)據(jù)鏈路 （級別 2） 和網(wǎng)絡(luò) （級別 2） 層。這也意味著 4 到 7 級、傳輸層、會話層、演示層和應(yīng)用程序?qū)恿艚o特定的技術(shù)提供商。

該技術(shù)的部署通常利用兩種架構(gòu)之一，這些架構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的位置區(qū)分 - 處理基本網(wǎng)絡(luò)功能（如密鑰交換和消息加密/解密）的過程。在具有單個或幾個現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)的小型網(wǎng)絡(luò)中，在這些設(shè)備上部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在體系結(jié)構(gòu)上通常更為簡單。在較大的網(wǎng)絡(luò)中，常見的選擇是在后端硬件（通常在云中）部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。這簡化了設(shè)備管理功能，并允許每個設(shè)備通過任何現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)。例如，由Multi-tech Systems，Inc.制造的MultiConnect Conduit IP67網(wǎng)關(guān)附帶兩個軟件模塊，稱為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器。這些模塊一起使用時可以部署 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)?；蛘?，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器模塊可以與部署在云提供商上的服務(wù)器進程一起使用，從而允許在云中集中管理多個網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

許多能源和電力資產(chǎn)將從 LoRaWAN 的范圍和功率優(yōu)勢中獲得顯著收益。該技術(shù)的范圍使大型煉油廠，液化天然氣超級油輪甚至整個油田等資產(chǎn)都位于單個網(wǎng)關(guān)的范圍內(nèi)。這大大簡化了數(shù)據(jù)和控制主干，使操作員能夠以經(jīng)濟高效的方式連接傳感器和系統(tǒng)。

例如，管道監(jiān)控的挑戰(zhàn)之一是測量位置的稀疏性。雖然這些測量站可以使用非常精確的壓力、溫度或流量傳感器，但傳感器之間的距離以及測量之間的流體產(chǎn)物量會產(chǎn)生大量的不確定性，從而降低測量精度。在當(dāng)今典型的泄漏檢測系統(tǒng)中，每分鐘數(shù)十加侖的流體泄漏可能會流出管道而不被檢測到。如果不被發(fā)現(xiàn)，這些泄漏可能導(dǎo)致災(zāi)難性的泄漏。借助像 LoRaWAN 這樣的通信通道， 可以以經(jīng)濟高效的方式大幅增加管道資產(chǎn)上的傳感器數(shù)量，以更好地監(jiān)控完整性違規(guī)。

LoRaWAN部署的其他商業(yè)應(yīng)用也在上游監(jiān)控和優(yōu)化中迅速開發(fā)， 資產(chǎn)健康監(jiān)控和智能電網(wǎng)應(yīng)用。

LPWAN技術(shù)的功率和范圍優(yōu)勢為資產(chǎn)運營商連接其現(xiàn)場系統(tǒng)提供了一種有希望的替代方案。由此產(chǎn)生的通信架構(gòu)具有顯著不同的成本結(jié)構(gòu)，允許密集部署連接的“事物”，并允許運營商從大大提高其系統(tǒng)的可見性和理解中受益。

審核編輯：郭婷