Radio for SCADA
Bruk av radio for trådløs dataoverføring gir muligheter for å opprette robust kommunikasjon mot fjerntliggende stasjoner og som PLS’er, RTU’er, dataloggere og liknende som overvåker og styrer utstyr som brytere, pumper, ventiler osv.
Et klassisk bruksområde er radiokommunikasjon for overvåking og styring av pumpestasjoner og andre installasjoner som styrer vann- og avløpsnettene. Ofte ligger disse i terreng hvor det er komplisert eller dyrt å trekke kabel, og da kan en radioløsning være et godt alternativ. Dette kan man generalisere og si at overalt hvor man har et behov for å samle inn data og regulere eller styre utstyr som pumper, ventiler, lys, aggregater, brytere osv. over større avstander eller på steder med manglende infrastruktur for kommunikasjon, kan radionettverk være et viktig og driftssikkert alternativ til kablede nettverk.
Last Mile AS har over 20 års erfaring med planlegging, dimensjonering og design av VHF/UHF-baserte radionettverk for SCADA-applikasjoner til kritisk infrastruktur. Vi har levert løsninger til flere av de største kommunene, kraft- og nettselskaper i Norge.
Hvordan fungerer det?
Trådløst kommunikasjonsutstyr benytter et radiomodem for å konvertere ønsket data til radiobølger bestående av en spesifikk senterfrekvens og båndbredde. Dette definerer en radiokanal. Datasignalet krever typisk en form for signalbehandling og filtrering før det kan sendes. I tillegg må signalet moduleres til en korrekt bærefrekvens før det sendes via radiolink til en mottaker. Uavhengig av om datakilden er analog eller digital, er den trådløse overføring nesten alltid analog. I mottakerenden dekodes det trådløse signalet og original data rekonstrueres.
Det internasjonale organet ITU regulerer hvilke frekvensområder i det elektromagnetiske spekteret som kan benyttes til ulike trådløse kommunikasjonsmetoder og formål. Man må typisk ha en tillatelse for å benytte en spesifikk frekvens og båndbredde, eller man kan forholde seg til fribruksforskriften [sett inn link] som regulerer hvilke frekvenser som fritt kan benyttes uten å søke.
Radiobølger forplantes i de atmosfæriske lagene mellom jordens overflate og ionosfæren. Forholdene for radiokommunikasjon kan variere kraftig avhengig av frekvensområde, fra de lengste bølgelengdene på opptil 1 km i EFL-båndet til de korteste på 100 mm i EHF-båndet. Klassiske radiomodemet opererer innen VHF og UHF-båndene, fra ca 130 - 480 MHz, eller 2 meter til 66 cm bølgelengde. UHF-båndet som strekker seg fra 300 - 3000 MHz inneholder bl.a. radar, radio, TV, mobil radio, satellitt, amatørradio, mobilkommunikasjon og WiFi.
Signaldempning og støy
Et radiosignal påvirkes både av terrenget og luften det beveger seg gjennom. Radiomodemer kommuniserer typisk på frekvenser med bølgelengder fra 0.5 til 2 meter og det er dermed mye som kan være til hinder. Eksempler på dette kan være fjell og bygninger som skaper radioskygge, samt trær og annen vegetasjon. I tillegg påvirkes signalet av annen radioaktivitet og elektromagnetisk støy fra andre kilder, eksempelvis høyspentmaster og annet elektronisk utstyr. Vi kaller dette for interferens.
Objekter og terreng som hindrer fri sikt (fri propagering av radiobølgene) forårsaker tap av signalstyrke. Det oppstår både i form av direkte dempning når signalet går gjennom objektene og i form av refleksjon og scattering, noe som skjer hver gang et radiosignal passerer en grense mellom to medium – for eksempel mellom luft og vann.
Som et resultat av disse ytre påvirkningen er ofte det mottatte signalet svært svakt, energien er typisk et sted mellom 1 nanowatt og 0.1 picowatt. I seg selv impliserer ikke tap av energi av signalet har lavere kvalitet eller taper informasjon, man må bare ha utstyr som er følsomt nok til å plukke det opp.
Det som derimot kan forårsake problemer, er støy som påvirker signalet på veien fra sender til mottaker. Støy kommer fra mange kilder, blant annet termisk støy, atmosfærisk og kosmisk støy, samt lokalt generert støy fra andre radiokilder eller elektronisk utstyr. Nøkkelen er at man må ha et visst forhold mellom signalstyrken på ønsket signal og støyen mottakeren plukker opp for å kunne detektere og dekode signalet uten å miste informasjon.
Radioplanlegging
I tillegg til generell signaldempning og støy, finnes det flere andre fenomener som spiller inn på hvordan radiosignaler påvirkes på sin vei mellom senter og mottaker. Derfor er det alltid viktig å gjøre et godt grunnarbeid når man planlegger et radionettverk. Dette gjelder både for nettverk basert på VHF-/UHF-radio, WiFi-nettverk og radiolinjer.
Man skal ha et forhold til nødvendig kapasitet, distanser, plassering og nødvendig oppetid på radiolinkene. Da må man vurdere valg av frekvens, tillatte senderstyrker, antenner og kabler, samt valg av radioprodukter som tilpasses til applikasjon basert på kvalitet, pris og funksjonalitet.
Hos Last Mile har vi erfaring og kompetanse på design og planlegging av de fleste typer radionettverk. Vi kan tilby alt fra enkel rådgivning til simulering av radiolinker, linkbudsjettering og fysisk feltmåling. .