fbpx
Select Page

Overvåking av kraftnettet for en grønnere fremtid

Den norske oppstartsbedriften Heimdall Power har som mål å bringe kraftnettet, som var designet for 100 år siden, inn i det 21. århundre. Hvordan? Med en ny oppfinnelse kalt Power Neuron; en robust metallkule på størrelse med en fotball som tilkobles spenningsnettet. Inne i kulen er det en sensorpakke som overvåker kablene og sender ut en tidlig advarsel hvis den oppdager fare for linjefeil. Dette unike sanntidssystemet for overvåking muliggjør optimalisering av infrastrukturen for netteiere og øker kapasiteten betydelig

Det ser kanskje ut som en UFO tatt rett ut av en 50-talls sci-fi film, men Heimdall Power Neuron er ekte teknologi. Sensorene overvåker kabelen på ulike måter, som strømflyt, kabelvinkel, vibrasjon, temperatur, snøtyngde, kortslutning og mye mer. Kuler distribuert over hele kraftnettet sender informasjon til Heimdall sitt datasenter i skyen. Gjennom Heimdall sin sky-løsning kan netteiere få tilgang til overvåkningsdata i sanntid og således hente verdifull informasjon som forutser linjefeil før de inntreffer, samt effektiviserer vedlikehold og minimerer strømbrudd. Teknologien lover å optimalisere energidistribusjonen, og kan potensielt øke kapasiteten til kraftnettet med utrolige 25 prosent.

Kablet og trådløs

Selv om Neuron-kulen er utviklet for å festes på kabler og brukes til å overvåke disse, så er mye av det som skjer på innsiden uavhengig av kabler. Enheten får strømtilførsel fra magnetfeltet som oppstår rundt kabelen den overvåker, og sender målingene trådløst til skyen ved bruk av mobilt nettverk. Utfordringen er at kraftkablene går igjennom store områder med lite befolkning, og dårlig eller ingen mobildekning. Det er her Data Respons R&D Services kan hjelpe til.

– I områder uten mobildekning bytter Neuron-kulen til en alternativ kommunikasjonsteknologi, forklarer utviklingsingeniør Monica Lapadatu.

– Dagens versjon av Neuron-kulen bruker en radioteknologi kalt LoRa, men for neste generasjon ønsket Heimdall sitt utviklingsteam noe annet og kom til oss for å få råd.

Monica Lapadatu

Utviklingsingeniør

Grunner til teknologiskifte

– Heimdall hadde flere grunner for å endre teknologi. De viktigste var at LoRa-kommunikasjon er begrenset ved at man bare kan sende en spesifikk mengde data i en spesifikk tidsluke. Dette setter derfor en begrensning på sanntidsytelsen og mengden data som Heimdall kan sende mellom Neuron-kulen og skyen. En annen utfordring med LoRa er at det trengs basestasjoner rundt nettverket. Dette krever både maskinvare og programvare, og introduserer en ekstra mulig feilkilde, i tillegg til at det krever mer vedlikehold.

Gjennomgang av teknologier

Så hva skal brukes i stedet for LoRa? For å svare på det spørsmålet fikk Monica oppgaven å undersøke tilgjengelig radioteknologi, og velge den mest passende teknologien for å koble Neuron-kulen til skyen.

– Jeg kom med en anbefaling om å bruke Bluetooth Mesh. Det var flere grunner til at dette så ut til å være en passende teknologi til å løse oppgaven. Vi trengte en lang linje av Neuron-kuler som kunne sende data mellom hverandre. Bluetooth er godt egnet for denne oppgaven, mens andre mesh-nettverk er stjerne-formet og trenger konsentrator-noder for å fungere. I tillegg kan Bluetooth gi oss rekkevidden vi trenger. Bluetooth 5.0 har en funksjon kalt «long-range mode». Dette gir en rekkevidde på opptil 1,3 km mellom hver nettverksnode, som er mer enn bra nok.

To testmåter

I tillegg til å utstyre den nye generasjonen av Heimdall Neuron med Bluetooth-funksjoner og teste at den møter alle kravene, så har Monica også assistert Heimdalls utviklingsteam med testing og feilretting av den forrige versjonen, som er utstyrt med LoRa.

– Jeg har utdanning innen kybernetikk og robotikk, og har derfor gode ferdigheter på testing og feilsøking, siden jeg forstår alle delene av en enhet fra elektronikken til programvaren. I dette tilfellet utførte vi to veldig ulike tester. På den nåværende versjonen av Neuron hadde vi svært kort tid før produktlansering, og jeg måtte fikse flere ting som ikke fungerte ordentlig.

– Med Bluetooth-versjonen var vi helt i begynnelsen av utviklingen, så jeg ble gitt oppgaven å finne ut av hva mulighetene var, og hva teknologien kunne tilby. Vi utførte flere bakketester for å måle transmisjonslengde og liknende. Alle testene gikk bra, så nå er vi klare til å implementere Bluetooth i neste generasjon av Power Neuron. Når den nye versjonen blir utgitt kan kunder som kjører eldre versjoner oppgradere, eller velge å beholde den gamle versjonen, avhengig av deres spesifikke behov og krav.

Fire trådløse teknologier – egenskaper og bruksscenarier

Med fremveksten av tingenes internett (IoT), får alternativer til mobil-kommunikasjon som f.eks. Bluetooth Mesh økt oppmerksomhet. Data Respons har tung erfaring med analyse av konkrete bruksscenarier, og valg av beste trådløse protokoll for hvert konkrete tilfelle. Under presenterer vi fire teknologier og deres viktigste egenskaper sammen med flere relevante bruksområder. Hvis du er interessert i å lære mer, så er du velkommen til å kontakte våre eksperter på trådløs teknologi.

 

Trådløs teknologi Kort beskrivelse Hovedegenskaper og bruksscenarier
LTE-M/NB-IoT

To nye teknologier, som begge er basert på mobilt nettverk, skapt for å muliggjøre global IoT-tilkobling.

 

LTE-M og NB-IoT er begge gode tilkoblingsmuligheter for industrier som ser etter å utnytte LPWAN (Low Power Wide Area Networks) teknologi som forbedrer batterilivet til enheter og kobler sammen enheter som tidligere har vært vanskelige å nå.

 

De er begge tilgjengelige i dag, standardisert og bygget på 4G nettverket, som betyr at de er fremtidssikre, har global nettverksdekning og er støttet opp av GSMA og telestandarder.

 

Sjeldent kommunisert, når denne teknologien anvendes så er du avhengig av en tredjeparts infrastruktur (mobile nettverksoperatører). Med 10+ års bruk kan dette bli en risiko.

5)

 

-LTE-M er et bedre alternativ i forhold til å håndtere fastvare og programvare -oppdateringer, som er forventet gjennom levetiden til enhetene. LTE-M er bygget for roaming og har den beste støtten for internasjonale distribusjoner ved hjelp av ett enkelt kontaktpunkt og abonnement for bedrifter.

 

-Både LTE-M og NB-IoT har betydelig forbedret innendørs dekning i sammenlignet med LTE.

 

-LTE-M er et bedre alternativ for bevegende enheter, da det ikke mister pågående dataoverføring.

 

-LTE-M er klargjort for taleteknologi og tale over LTE.

 

-Med LTE-M kan enheter reagere på millisekunder om nødvendig, som muliggjør bruksområder der det er behov for rask respons, noe som er relevant for brukbarheten av interaksjoner mellom mennesker og maskiner.

5)

Bluetooth Mesh

Bluetooth Mesh er en nettverksstandard for datamaskinnett basert på Bluetooth Low Energy, som tillater mange-til-mange kommunikasjon via Bluetooth-radio. Dette gjør det mulig å opprette store nettverksenheter, noe som gjør det ideelt for kontroll-, overvåkings- og automatiseringssystemer der titalls, hundrevis eller tusenvis av enheter trenger å kommunisere pålitelig og sikkert med hverandre.

 

-Dekning av store områder.

– Selvorganiserende mange-til-mange nettverk.

-Evnen til å overvåke og kontrollere et stort antall enheter.

-Optimalisert lavt energiforbruk.

-Kompatibilitet med tilgjengelige smarttelefon-, nettbrett- og PC-produkter.

-Industristandard for graderte sikkerhetsnivåer.

6)

Thread

-Thread er en standardbasert IPv6-basert mesh-nettverksprotokoll utviklet for direkte og sikkert å koble produkter rundt hjemmet til hverandre, til internett og til skyen.

 

-Enklere å konfigurere enn Bluetooth, og også testet med testbenk for å være raskere (større båndbredde, kortere ventetid).

4)

-Enkel nettverksinstallasjon, oppstart og drift.

-Selvorganiserende mange til mange nettverk

-Sikre -Store kommersielle nettverk

-Ingen enslige feilpunkt

-Lavenergi

-Kostnadseffektiv

1)

SmartMesh IP

SmartMesh IP kombinerer pålitelighet og ultra lav effekt med et IP-lag (native Internet Protocol) for et robust, standardbasert tilbud som er perfekt for et bredt spekter av industrielle applikasjoner. SmartMesh IP gir robust ledningsfri tilkobling for applikasjoner der lav effekt, pålitelighet og enkel distribusjon er viktig.

3)

-Ultra lavt strømforbruk

-Deterministisk strømstyring og optimalisering

-Autogenerert mesh-teknologi for et selvhelbredende og selvbærende nettverk

-Dynamisk båndbreddestøtte, lastbalansering og optimalisering -Nettverksadministrasjon og konfigurasjon

-Null kollisjon med lav effekt pakkeutveksling

-Skalérbarhet til store, tette, dype nettverk

-Høy nettverkspålitelighet

2)