الأشعة تحت الحمراء أم البلوتوث: ما هي طريقة الاتصال الأفضل لعدادات الكهرباء؟

في الوقت الحالي، يعد الاتصال بالأشعة تحت الحمراء والاتصال عبر البلوتوث طريقتين شائعتين الاستخدام للاتصالات المحلية قصيرة المدى-في عدادات الكهرباء. واستنادًا إلى مبادئ فنية مختلفة، فإنها تختلف بشكل كبير من حيث الخصائص الوظيفية وسيناريوهات التطبيق وتكاليف التشغيل والصيانة، وهي مناسبة لاحتياجات تشغيل وصيانة الطاقة المختلفة.

يعتمد الاتصال بالأشعة تحت الحمراء لعدادات الكهرباء على تقنية نقل الأشعة تحت الحمراء وهو عبارة عن طريقة اتصال الإشارة الضوئية من نقطة إلى -إلى-نقطة. يعتمد جوهرها على جهاز إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء لإكمال تبادل البيانات. ينقل بيانات قياس الكهرباء وحالة المعدات وغيرها من المعلومات عن طريق تحميل إشارة معدلة 37.9 كيلو هرتز على ضوء الأشعة تحت الحمراء. يقوم الطرف المتلقي بتصفية البيانات وإزالة تشكيلها لاستعادتها، مما يحقق الإرسال ثنائي الاتجاه. تتوافق هذه الطريقة مع معايير صناعة الطاقة مثل DL645، وتستخدم وضع الإرسال المزدوج الرئيسي-النصف التابع-، وتتطلب نقل البيانات بالتناوب، وتتطلب كشف كل من جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال على جانب شاشة LCD الخاصة بمقياس الكهرباء لضمان نقل الإشارة الضوئية دون عائق.

يعتمد اتصال Bluetooth على تقنية التردد اللاسلكي لنطاق ISM بتردد 2.4 جيجا هرتز. فهو يحقق نقلًا لاسلكيًا من خلال وحدة Bluetooth مدمجة ويدعم الاتصالات من نقطة -إلى-نقطة ومن نقطة-إلى-اتصالات متعددة النقاط. كجهاز تابع، يمكن لعداد الكهرباء إنشاء قنوات اتصال مستقلة مع أجهزة رئيسية متعددة. يتم توصيل الوحدة بواجهة العداد من خلال التثبيت على السطح أو من خلال-ثقب التثبيت، دون أن يتم كشفها ودون التأثير على سلامة مظهر عداد الكهرباء.

1. سهولة التشغيل: يعتمد الاتصال بالأشعة تحت الحمراء على الإشارات الضوئية، مما يتطلب محاذاة دقيقة مع نافذة الأشعة تحت الحمراء دون عوائق لقراءة العداد، مما يجعل التشغيل مرهقًا. يلغي اتصال Bluetooth الحاجة إلى المحاذاة، والاتصال تلقائيًا داخل النطاق ويسمح بجمع البيانات عبر تطبيق الهاتف المحمول أو جهاز محمول يعمل بتقنية Bluetooth، مما يقلل بشكل كبير من صعوبة التشغيل ويحسن الكفاءة.
2. سرعة النقل وطول الرسالة: تبلغ سرعة المنفذ التسلسلي للاتصالات بالأشعة تحت الحمراء 1200 بت في الثانية فقط، ويدعم طول رسالة طبقة الارتباط 200 بايت فقط، وهو غير كافٍ لنقل كميات كبيرة من البيانات في وقت واحد. تصل سرعة المنفذ التسلسلي لاتصالات Bluetooth إلى 115200 بت في الثانية (96 ضعف سرعة الأشعة تحت الحمراء)، وتدعم رسائل 512 بايت، ويمكن توسيعها بمرونة لتلبية احتياجات نقل البيانات المتنوعة للعدادات الذكية.
3. مسافة الإرسال وقدرة الاختراق: عادة لا تزيد مسافة إرسال الاتصالات بالأشعة تحت الحمراء عن 2 متر، وتفتقر إلى القدرة على الاختراق، وتتقطع بسبب العوائق. يتمتع اتصال Bluetooth بمسافة إرسال فعلية تبلغ 10-20 مترًا، مما يخترق العوائق الرقيقة مثل صناديق العدادات، مما يلغي الحاجة إلى فتح صندوق العدادات للقراءة ويقلل من مخاطر السلامة أثناء الصيانة.
4. الوظيفة-التابعة والاتصال الرئيسي: يفتقر الاتصال بالأشعة تحت الحمراء إلى المفهوم التابع-الرئيسي، مما يسمح فقط باتصال متسلسل واحد-إلى-واحد ويمنع التفاعل المتزامن بين أجهزة متعددة. يمكن أن يقوم اتصال Bluetooth بتوصيل مضيفين في وقت واحد ويمكن توسيعه لتوصيل كتل Bluetooth الصغيرة- وأجهزة الاستشعار والأجهزة الأخرى، مما يتيح ربط أجهزة - متعددة.
5. مقاومة التداخل: يكون الاتصال بالأشعة تحت الحمراء عرضة للتداخل من الاتصالات المتزامنة بواسطة أجهزة متعددة، ولكن يمكن تجنب تداخل الضوء المحيط من خلال تصفية ممر الموجة. يتميز اتصال Bluetooth بمنطق اتصال طبقة -الربط وإرسال قناة مستقلة، مما يوفر مقاومة فائقة للتداخل وملاءمة لسيناريوهات عدادات الكهرباء ذات الكثافة السكانية العالية.
6. التكلفة والتكلفة-الفعالية تتميز الاتصالات بالأشعة تحت الحمراء بتكاليف أجهزة منخفضة وتكنولوجيا ناضجة وتكاليف صيانة لا تذكر، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات واسعة النطاق. تتسم اتصالات Bluetooth بتكاليف أولية أعلى للأجهزة، ولكن أسعار الوحدات تنخفض عامًا بعد عام، ويمكن أن يؤدي التشغيل والصيانة بكفاءة إلى تقليل تكاليف العمالة المخفية، مما يجعلها أكثر فائدة للتطبيقات-طويلة المدى.
7. التصميم والمظهر الهيكلي: تؤثر أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء المكشوفة على المظهر الأنيق لعداد الكهرباء. لا تتسبب وحدات Bluetooth-المدمجة في إتلاف بنية جهاز القياس، مما يؤدي إلى الحصول على مظهر أكثر جمالية وتحسين الختم وإطالة عمر الجهاز.

قدرات التحقق والتوسيع: يمكن تحويل اتصال Bluetooth إلى وضع 2.4G النقي، مما يدعم التحقق الفعال. الوحدة قابلة للفصل وسهلة الترقية. لا يحتوي الاتصال بالأشعة تحت الحمراء على وظيفة توسيع التحقق، ومن الصعب ترقيته، ويتطلب اتصالاً سلكيًا إضافيًا للتحقق.

يعتبر الاتصال بالأشعة تحت الحمراء، بتكلفته المنخفضة وتوافقه العالي، مناسبًا للسيناريوهات ذات متطلبات كفاءة قراءة العدادات المنخفضة، والعدادات المتناثرة، والميزانيات المحدودة: صيانة المناطق السكنية القديمة والمناطق الريفية (أمتار قليلة، وتوزيع متناثر، وتردد قراءة عداد منخفض)؛ قراءة العدادات المؤقتة وتصحيح أخطاء المعدات (لا حاجة لإعداد الشبكة مسبقًا، من الممكن قراءة العدادات في حالات الطوارئ)؛ نشر دفعة منخفضة التكلفة- (التحكم في تكاليف الأجهزة والتوافق الجيد).

يعد اتصال Bluetooth، بما يتميز به من راحة وكفاءة وقابلية للتوسعة، مناسبًا للسيناريوهات ذات المتطلبات العالية لترقية الشبكة الذكية وكفاءة التشغيل والصيانة: التشغيل والصيانة المركزية في المجتمعات الحضرية والمجمعات الصناعية (شبكة عدادات كثيفة، وتحسين كفاءة قراءة العدادات)؛ إدارة الكهرباء الذكية (يمكن ربطها بتطبيق الهاتف المحمول والمنزل الذكي لتحقيق مراقبة الحمل)؛ -دقة عالية في التحقق والترقية (يعمل على تبسيط عملية التحقق وتسهيل عمليات الترقية اللاحقة).

مع تطور الشبكات الذكية نحو الرقمنة والذكاء، سيتم التخلص تدريجيًا من الاتصالات بالأشعة تحت الحمراء بسبب تشغيلها المرهق وضعف قابلية التوسع، حيث تبقى فقط في سيناريوهات الطوارئ والتكلفة المنخفضة-. سيصبح اتصال Bluetooth، مع ميزة خفض التكلفة، هو الاتجاه السائد وسيتم دمجه مع تقنيات الاتصال عن بعد مثل NB-IoT لتحقيق "التفاعل المحلي + التحكم عن بعد".

تحتاج شركات الطاقة إلى اختيار المعدات بشكل شامل بناءً على احتياجات التشغيل والصيانة والميزانية والسيناريوهات: بالنسبة لأولئك الذين لديهم ميزانيات محدودة، وعدادات متناثرة، وتردد قراءة العدادات منخفض، يجب إعطاء الأولوية للاتصالات بالأشعة تحت الحمراء؛ بالنسبة لأولئك الذين يبحثون عن كفاءة عالية في التشغيل والصيانة ويحتاجون إلى ربط أجهزة{0} متعددة، فيجب إعطاء الأولوية للاتصال عبر Bluetooth؛ وبالنسبة للمناطق ذات العدادات الكثيفة وترقيات الشبكة الذكية، يمكن اعتماد وضع "البلوتوث كوضع أساسي والأشعة تحت الحمراء كوضع ثانوي" لضمان جمع بيانات موثوقة.

لا يوجد تفوق أو دونية مطلقة بين الاتصالات بالأشعة تحت الحمراء والبلوتوث؛ ولكل منها سيناريوهاته المناسبة: تعتمد الأشعة تحت الحمراء على سيناريوهات أساسية بتكلفتها المنخفضة وتوافقها العالي، بينما تقود تقنية البلوتوث عملية الترقية بكفاءتها العالية وقابليتها للتوسع.

مع تطور الشبكات الذكية، ستصبح تقنية البلوتوث سائدة تدريجيًا، مما يتطلب تحسينًا مستمرًا للتكنولوجيا وخفض التكلفة. يمكن للاختيار العلمي من قبل شركات الطاقة أن يحسن مستوى الذكاء في قياس الطاقة وتشغيلها وصيانتها، مما يضع الأساس لبناء الشبكة الذكية.