Файл: Дипломный проект Применение технологий lpwan для развития умного города по образовательной программе 5В071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации.doc
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 166
Скачиваний: 10
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Торайгыров университет
Факультет энергетический
Кафедра «Электротехника и автоматизация»
Допущен к защите
___ ________ 20__года
Заведующий кафедрой _____________О.М. Талипов
(подпись)
ДИПЛОМНый проект
Применение технологий LPWAN для развития умного города
по образовательной программе 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации
Выполнил ___________ С. М. Султангазиев
(подпись)
Группа РЭиТ-402
Нормоконтроль,
Ст. преподаватель ____________ М.А. Любецкая
(подпись)
Павлодар
2023
Содержание
| | Нормативные ссылки | 3 |
| | Определения, обозначения и сокращения | 4 |
| | Введение | 5 |
| 1 | Характеристика технологий LPWAN для развития умного города | |
| 1.1 | Сущность технологий LPWAN | |
| 1.2 | Технологии и принципы технологий LPWAN | |
| 1.3 | Основные аспекты практического использования технологий для развития умного города | |
| 1.4 | Архитектура и оборудование сети умного города | |
| 2 | Анализ города Павлодара как развивающегося умного города | |
| 2.1 | Промышленный центр Павлодар – город будущего | |
| 2.2 | Возможные схемы реализации | |
| 2.3 | Обоснование экономической эффективности использования технологий LPWAN в рассматриваемом регионе | |
| 3 | Еңбекті қорғау және экологиялық қауіпсіздік бөлімі | |
| 3.1 | Основные положения единой организации работ по охране труда и безопасности на предприятии. | |
| 3.2 | Требования безопасности к рабочему месту | |
| 3.3 | Требования производственной санитарии | |
| 3.4 | Требования электробезопасности | |
| 3.5 | Требования пожарной безопасности | |
| | Заключение | |
| | Список использованных источников | |
Нормативные ссылки
В данном проекте используются следующие нормативнеы ссылки:
СТ РК Радиоэлектронные средства широкополосного беспроводного доступа в диапазонах 2,4-2,4835 ГГц и 5 ГГц стандарта IEEE 802.11 a/b/g/n. – Общие технические требования;
СТ РК 34.005-2002 – Информационная технология. Основные термины и определения;
СТ РК 34.007-2002 – Информационная технология. Телекоммуникационные сети. Основные термины и определения;
СТ РК 5.0-2005 – Единая система классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации. Основные положения;
СТ РК 1951-2010 – Единая сеть телекоммуникаций Республики и сигнализация Общие требования;
ГОСТ 2.001-93 – Единая система конструкторской документации. Общие положения.
Определения, обозначения и сокращения
LPWAN – Low-Power Wide-Area Network
UMTS – Universal Mobile Telecommunications System
LTE – Long Term Evolution
WiMAX – Worldwide Interoperability for Microwave Access
OFDM – Orthogonal frequency-division multiplexing
GSM – Groupe Spécial Mobile
ASN – Access Service Network
CSN – Connectivity Service Network
Введение
Актуальность проекта обуславливается тем, что в настоящее время в условиях всемирной цифровизации и развития интернет-технологий, связи особую роль, необходимую для обеспечения такой деятельности играет концепция «Интернет вещи». Внедрение и последующее развитие предлагаемой технологии в будущем позволит использовать ее в повседневной жизни, облегчая и оптимизируя работу многих сфер, в том числе жилищно-коммунальных услуг, транспорта, медицины, коммуникаций, бизнес-площадках. Применение в телекоммуникационной системе города данной технологии позволяет существенно влиять на образ жизни, работы во многих сферах. Кроме того, рациональное использование технологии LPWAN позволяет развиваться экономике, поднимая уровень жизни в рассматриваемом регионе.
Целью данного дипломного проекта является подробный анализ относительно новой идеи развития телекоммуникационной информационной системы для развития современного умного города технология LPWAN.
Задачи дипломного проекта заключаются в следующем:
- детальное изучение технологии LPWAN и анализ специфики, оборудования;
- сравнительная характеристика распространенных протоколов технологии LPWAN и выбор наиболее оптимальной;
- возможность внедрения технологии LPWAN в рассматриваемом регионе, а именно городе Павлодар;
- расчет экономической эффективности и рассмотрение ключевых вопросов охраны труда и жизнедеятельности.
1 Характеристика технологий LPWAN для развития умного города
Технология LPWAN является одной из главных технологий так называемых внедряемых проектов «smart city» или «Умный город», рассчитываемых на более крупные города, областные центры, путем внедрения новых инфокоммуникационных технологий во все сферы жизни города, облегчая, таким образом, жизнь современного города, повышая уровень жизни, комфорта, экономя при этом время и некоторые затраты на телекоммуникацию 1.
Рассматриваемая технология напрямую относится к области телеметрии, то есть к области, которая определяется как раздел науки в телекоммуникации, автоматизации, обеспечивающая всю передачу данных и информации, а именно передачу, получение, обработку, преобразование, прием, по каналу связи с определенной целью контроля, слежения на расстоянии различных объектов «между машинами», в частности различными цифровыми устройствами 1-2.
1.1 Сущность технологий LPWAN
Технология LPWAN, с английского языка Low-Power Wide-Area Network в оригинале переводится – «энергетически эффективная сеть дальнего радиуса действия» определяется как беспроводная технология информационной эффективной передачи необъемных данных между фиксируемыми датчиками на определенные не весомые расстояния, разработанная для распределённых сетей телеметрии, с низким экономичным энергопотреблением 3.
Подобная технология, согласно произведенного анализа, является относительно новой, перспективной, действует и постепенно внедряется в последние 1,5-2 года в мировой практике. Создана технология в условиях необходимости облегчения работы, обработки данных в сферах жилищно-коммунального хозяйства, производственных нужд на территории города и коммуникаций.
Технология LPWAN получила свое развитие благодаря своим возможностям – безопасная дальняя передача радиосигнала, автономность, энергоэффективность, экономичность, требуемой достаточная скорость передачи данных, надежность, проникающая высокая пропускающая способность сигналов радиопередачи, высокая производительность базовой станции и др 1-4.
На сегодняшний день существует несколько готовых продуктов на основе протокола технологии LPWAN – Sigfox, Weightless-P, LoRa, Ingenu, «СТРИЖ Телематика», NB-IoT.
Ввиду того, что базовыми данными в LPWAN являются небольшие пакеты данных, сети этой технологии отлично подходят для использования в машинной телеметрии (датчики освещенности, задымленности, уровня воды и т.д.), а также для IoT-устройств домашнего использования, как отражено на рисунке 1.1 1-4.
Рисунок 1.1 – Технология LPWAN в телеметрии
Сравнительная диаграмма беспроводных технологий, используемых в телеметрии, представлена на рисунке 1.2 1-5.
Рисунок 1.2 – Сравнительная диаграмма беспроводных технологий
Согласно, приведенной на рисунке 1.2 диаграмме, в основе технологии LPWAN положена концепция по объему небольших пакетов данных, отсюда и исходят основные показатели технологии. Для различных сфер, где используется подобная технология, ее показатели определяются спецификой сферой применения – жилищно-коммунальные услуги, транспорт, медицина, коммуникаций, производственные помещения и т.д. 1-5.
Так, в условиях систем жилищно-коммунального хозяйства, где требуются показания всех коммунальных устройств, а именно по учету водного снабжения, электроснабжения, теплоснабжения, и иным датчикам учета нормальной жизнедеятельности.
Как известно расчетное число передаваемой информации будет зависеть от распределяемой информации по каналам связи. Благодаря чему данная технологии LPWAN намного выигрывает в основных показателях все существующие беспроводные системы связи 1-5.
Для примера наиболее распространенным продуктом технологии LPWAN на территории нашей страны является технологии от «СТРИЖ» и LoRa, ввиду оптимизации их под наш регион и выгодной стоимости с экономической точки зрения.
Немаловажным показателем является выигрыш в дальности действия одной базовой станции, который показывает охваты большие площади меньшим количеством станций, что, позволяет сократить затраты на инфраструктуру и обслуживание сетей LPWAN 6.
Технологии за счет высоких показателей передавамого сигнала и информации, дает возможность качественно, стабильно и с большими показателями по надежности передавать сигнал через всевозможные ограждения.
Использование небольшого числа базовых станций, с одной стороны – позволяет значительно снизить расходы на проектирование и развитие сети, а с другой стороны – будет возрастать нагрузка на каждую внедренную станцию. Такая особенность сети по анализируемой технологии подразумевает правильный и ключевой выбор производить по пропускной способности базовой станции.
На основании вышесказанного, устройства в сетях LPWAN возможно эксплуатировать в течение долгих лет, ввиду их автономности, низкого энергопотребления и использовании высокоемких неразряжаемых аккумуляторов, сокращающее расходы на эксплуатацию, обслуживание 1-7.
1.2 Технологии и принципы технологий LPWAN
Как было указано ранее, рассмотрим некоторые готовые продукты на основе протокола технологии LPWAN – Sigfox, Weightless-P, LoRa, Ingenu, «СТРИЖ Телематика», NB-IoT. Рассматриваемые технологии компаний различаются от друг друга параметрами, принципами раздачи сигнала, используемым оборудованием, имеют схожие и различимые черты. 7.
В нашем регионе наиболее встречаемый готовый продукт на основе протокола технологии LPWAN – это «СТРИЖ Телематика» – наиболее известный в нашем регионе и странах СНГ LPWAN-устройств и предоставитель готовых вариантов решения по связи. Использует в качестве оборудования специальные секторные антенны в LPWAN-сетях, и новых специальных агрегатов вычисления, позволяющие поднималь эффективность передачи. 8.
Корпорация «СТРИЖ Телематика» является также одним из представителей LPWAN-решения для коммунального хозяйства и «умных решений», как показано на рисунке 1.3 1-8.
