Οδηγός επιλογής ασύρματου αισθητήρα στάθμης: Σημείωση-IoT vs LoRa vs WiFi vs 4G για απομακρυσμένη παρακολούθηση δεξαμενής

Εισαγωγή

Με την ταχεία ανάπτυξη του Industrial IoT (IIoT), τα παραδοσιακά ενσύρματα συστήματα παρακολούθησης επιπέδου αντικαθίστανται σταδιακά από ασύρματους αισθητήρες στάθμης. Για απομακρυσμένες δεξαμενές, δεξαμενές νερού, δεξαμενές καυσίμων, δεξαμενές αποθήκευσης χημικών και γεωργικά συστήματα νερού, η ασύρματη τεχνολογία επιτρέπει την παρακολούθηση στάθμης σε πραγματικό χρόνο-χωρίς πολύπλοκη εγκατάσταση καλωδίωσης.

Τι είναι ένας ασύρματος αισθητήρας στάθμης;

A ασύρματος αισθητήρας στάθμηςείναι μια βιομηχανική συσκευή μέτρησης που συνδυάζει τεχνολογία ανίχνευσης στάθμης με δυνατότητα ασύρματης επικοινωνίας για τη μετάδοση δεδομένων στάθμης δεξαμενής εξ αποστάσεως χωρίς φυσικά καλώδια.

Ένα τυπικό ασύρματο σύστημα παρακολούθησης επιπέδου αποτελείται από:

• Αισθητήρας στάθμης (πίεση, ραντάρ, υπερήχων κ.λπ.)
• Μονάδα ασύρματης επικοινωνίας (Σημείωση-IoT, LoRa, 4G, WiFi)
• Cloud πλατφόρμα
• Εφαρμογή για κινητά ή λογισμικό παρακολούθησης

Η επιλογή της σωστής μεθόδου ασύρματης επικοινωνίας είναι κρίσιμη, επειδή οι διαφορετικές τεχνολογίες έχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την κάλυψη, την κατανάλωση ενέργειας, το κόστος εγκατάστασης και το περιβάλλον εφαρμογής.

Οι τέσσερις πιο κοινές επιλογές ασύρματης επικοινωνίας για απομακρυσμένη παρακολούθηση δεξαμενής είναι το NB-IoT, το LoRa/LoRaWAN, το WiFi και το 4G.

1. Σημείωση-Αισθητήρας στάθμης ασύρματου δικτύου IoT

Ιδανικό για: Απομακρυσμένη παρακολούθηση με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ευρεία κάλυψη κινητής τηλεφωνίας

Σημείωση-Το IoT (Διαδίκτυο των πραγμάτων στενής ζώνης) είναι μια τεχνολογία κινητής τηλεφωνίας IoT που έχει σχεδιαστεί για εφαρμογές χαμηλής-ευρείας-περιοχής. Χρησιμοποιεί υπάρχοντα κυψελωτά δίκτυα, επιτρέποντας στους ασύρματους αισθητήρες επιπέδου να επικοινωνούν απευθείας με το cloud χωρίς να απαιτείται πρόσθετη πύλη.

Πλεονεκτήματα του NB-IoT:

Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
Σημείωση-Οι αισθητήρες IoT είναι ιδανικοί για εφαρμογές που τροφοδοτούνται από μπαταρία-. Ένας αισθητήρας μπορεί να λειτουργεί για χρόνια με βελτιστοποιημένα διαστήματα μέτρησης και μετάδοσης.

Ευρεία Κάλυψη
Επειδή χρησιμοποιεί υποδομή κινητής τηλεφωνίας, το NB-Το IoT μπορεί να παρέχει αξιόπιστη επικοινωνία σε πολλές απομακρυσμένες περιοχές όπου οι παραδοσιακές λύσεις δικτύου είναι δύσκολο να αναπτυχθούν.

Δεν απαιτείται πύλη
Κάθε αισθητήρας συνδέεται απευθείας στο κυψελοειδές δίκτυο, μειώνοντας την πολυπλοκότητα της εγκατάστασης και το κόστος συντήρησης.

Τυπικές εφαρμογές:

• Παρακολούθηση στάθμης δεξαμενής νερού
• Έξυπνη διαχείριση νερού
• Απομακρυσμένες δεξαμενές
• Υπόγειες δεξαμενές
• Συστήματα παρακολούθησης κοινής ωφέλειας

Περιορισμοί:

Απαιτείται Σημείωση-διαθεσιμότητα δικτύου IoT

Δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν συχνή-μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο

2. Ασύρματος αισθητήρας στάθμης LoRa / LoRaWAN

Ιδανικό για: Μεγάλες εγκαταστάσεις με πολλούς αισθητήρες και ιδιωτικά ασύρματα δίκτυα

Το LoRa (Μεγάλης εμβέλειας) είναι μια-τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας χαμηλής ισχύος που έχει σχεδιαστεί για μετάδοση δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις. Τα δίκτυα LoRaWAN χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, αγροκτήματα και εφαρμογές έξυπνων πόλεων όπου πολλοί αισθητήρες πρέπει να επικοινωνούν μέσω μιας τοπικής πύλης.

Πλεονεκτήματα του LoRa:

Μεγάλη απόσταση μετάδοσης
Το LoRa παρέχει εξαιρετικό εύρος επικοινωνίας, ειδικά σε ανοιχτά περιβάλλοντα όπως αγροκτήματα, δεξαμενές και βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Εξαιρετικά-Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
Οι χαμηλές ενεργειακές του απαιτήσεις το καθιστούν κατάλληλο για-ασύρματους αισθητήρες στάθμης που τροφοδοτούνται από μπαταρία.

Συνδέσεις πολλαπλών αισθητήρων
Μια πύλη LoRaWAN μπορεί να υποστηρίξει πολλούς ασύρματους αισθητήρες, γεγονός που την καθιστά{0}}οικονομική για μεγάλα δίκτυα παρακολούθησης.

Τυπικές εφαρμογές:

• Παρακολούθηση πολλαπλών δεξαμενών αποθήκευσης
• Γεωργικά συστήματα άρδευσης
• Παρακολούθηση λυμάτων
• Εργοστασιακά-δίκτυα IoT

Περιορισμοί:

Απαιτεί μια πύλη LoRa

Η ανάπτυξη του δικτύου ενδέχεται να απαιτεί πρόσθετο σχεδιασμό

3. WiFi Wireless Level Sensor

Ιδανικό για: Εσωτερικές εφαρμογές με υπάρχοντα ασύρματα δίκτυα

Το WiFi είναι μια από τις πιο κοινές τεχνολογίες ασύρματης επικοινωνίας. Παρέχει μετάδοση δεδομένων υψηλής-ταχύτητας και είναι ευρέως διαθέσιμο σε κτίρια, εργοστάσια και οικιστικά περιβάλλοντα.

Πλεονεκτήματα του WiFi:

Υψηλή Ταχύτητα Μετάδοσης Δεδομένων
Το WiFi υποστηρίζει γρήγορη επικοινωνία και είναι κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν συχνές ενημερώσεις δεδομένων.

Εύκολη ενσωμάτωση
Οι περισσότερες εγκαταστάσεις διαθέτουν ήδη δίκτυα WiFi, μειώνοντας τις πρόσθετες απαιτήσεις υποδομής.

Χαμηλό κόστος επικοινωνίας
Δεν απαιτείται συνδρομή δεδομένων κινητής τηλεφωνίας όταν χρησιμοποιείτε υπάρχοντα δίκτυα.

Τυπικές εφαρμογές:

• Εσωτερικές δεξαμενές νερού
• Κατασκευή υδάτινων συστημάτων
• Παρακολούθηση HVAC
• Εφαρμογές έξυπνου σπιτιού

Περιορισμοί:

Υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με το NB-IoT και το LoRa

Περιορισμένη απόσταση επικοινωνίας

Εξασθένηση του σήματος που προκαλείται από τοίχους και μεταλλικές κατασκευές

4. 4Αισθητήρας στάθμης ασύρματου G

Το καλύτερο για: Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο-που απαιτεί γρήγορη επικοινωνία

Το 4G παρέχει κυψελοειδείς επικοινωνίες υψηλής-ταχύτητας και είναι κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν συχνή μετάδοση δεδομένων, απομακρυσμένη διαμόρφωση και συναγερμούς πραγματικού-χρόνου.

Πλεονεκτήματα του 4G:

Μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό{{0}χρόνο
Το 4G επιτρέπει τη γρήγορη επικοινωνία μεταξύ αισθητήρων, πλατφορμών cloud και συστημάτων παρακολούθησης.

Ευρεία Διαθεσιμότητα

Τα δίκτυα 4G αναπτύσσονται ευρέως σε όλο τον κόσμο, καθιστώντας τα κατάλληλα για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές.

Δεν απαιτείται τοπική πύλη

Παρόμοια με το NB-IoT, οι αισθητήρες 4G μπορούν να συνδεθούν απευθείας στο διαδίκτυο μέσω δικτύων κινητής τηλεφωνίας.

Τυπικές εφαρμογές:

• Παρακολούθηση δεξαμενής καυσίμου
• Παρακολούθηση αποθήκευσης χημικών
• Βιομηχανικός εξοπλισμός εξ αποστάσεως
• Συστήματα ύδρευσης έκτακτης ανάγκης

Περιορισμοί:

Υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας

Απαιτεί κάρτα SIM και πρόγραμμα δεδομένων κινητής τηλεφωνίας

Σημείωση-Σύγκριση IoT έναντι LoRa έναντι WiFi έναντι 4G

Πώς να επιλέξετε τον σωστό ασύρματο αισθητήρα στάθμης;

Η καλύτερη μέθοδος ασύρματης επικοινωνίας εξαρτάται από πολλούς παράγοντες:

1. Θέση εγκατάστασης

Για απομακρυσμένες περιοχές χωρίς ενσύρματη υποδομή, προτιμάται συνήθως ΣΗΜΕΙΩΣΗ-IoT ή 4G.

2. Αριθμός Σημείων Παρακολούθησης

Για δεκάδες ή εκατοντάδες τανκς σε μια τοποθεσία, το LoRaWAN μπορεί να μειώσει το κόστος ανάπτυξης.

3. Διαθεσιμότητα ισχύος

Για αισθητήρες-που τροφοδοτούνται από μπαταρία, το NB-IoT και το LoRa είναι καλύτερες επιλογές λόγω της χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας.

4. Απαιτήσεις συχνότητας δεδομένων

Για συχνές ενημερώσεις και συναγερμούς{0}}σε πραγματικό χρόνο, το 4G ή το WiFi παρέχει ταχύτερη επικοινωνία.

Σύναψη

Δεν υπάρχει ενιαία ασύρματη τεχνολογία κατάλληλη για κάθε εφαρμογή απομακρυσμένης παρακολούθησης δεξαμενής.

• Σημείωση-Το IoT είναι ιδανικό για απομακρυσμένη παρακολούθηση χαμηλής-απόστασης και μακροπρόθεσμης-.
• Το LoRa/LoRaWAN είναι η καλύτερη επιλογή για-δίκτυα αισθητήρων μεγάλης κλίμακας.
• Το WiFi λειτουργεί καλά για εφαρμογές εσωτερικού χώρου με υπάρχοντα δίκτυα.
• Το 4G LTE παρέχει γρήγορη και αξιόπιστη επικοινωνία για παρακολούθηση-σε πραγματικό χρόνο.

Συνδυάζοντας την τεχνολογία μέτρησης υψηλού επιπέδου-ακρίβειας με τη σωστή μέθοδο ασύρματης επικοινωνίας, οι ασύρματοι αισθητήρες στάθμης παρέχουν μια ευέλικτη,{1}}οικονομική και αξιόπιστη λύση για τη σύγχρονη βιομηχανική παρακολούθηση δεξαμενών.

Κορυφαίες 5 συχνές ερωτήσεις σχετικά με τους ασύρματους αισθητήρες στάθμης

1. Ποια είναι η καλύτερη τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας για αισθητήρα στάθμης;

Δεν υπάρχει καθολική καλύτερη επιλογή γιατί η ιδανική μέθοδος επικοινωνίας εξαρτάται από την εφαρμογή. Η επιλογή θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την τοποθεσία, τη διαθεσιμότητα ισχύος, τη συχνότητα δεδομένων και τις συνθήκες δικτύου.

2. Πόσο μακριά μπορεί να μεταδώσει δεδομένα ένας ασύρματος αισθητήρας στάθμης;

Η απόσταση μετάδοσης εξαρτάται από την τεχνολογία επικοινωνίας και το περιβάλλον εγκατάστασης.

Τυπικά χαρακτηριστικά:

Σημείωση-IoT: Ευρεία κάλυψη κινητής τηλεφωνίας μέσω υπαρχόντων δικτύων

LoRaWAN: Αρκετά χιλιόμετρα σε ανοιχτούς χώρους ανάλογα με την κεραία και το περιβάλλον

WiFi: Συνήθως κατάλληλο για επικοινωνία σε εσωτερικούς χώρους μικρής-απόστασης

4G: Χρησιμοποιεί δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και μπορεί να καλύψει μεγάλες γεωγραφικές περιοχές

Για τις απομακρυσμένες δεξαμενές, οι τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας όπως το NB-IoT και το 4G προτιμώνται συχνά επειδή δεν απαιτούν τοπικές πύλες.

3. Πόσο διαρκεί η μπαταρία ενός ασύρματου αισθητήρα στάθμης;

Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας εξαρτάται από διάφορους παράγοντες:

Συχνότητα μέτρησης

Διάστημα μετάδοσης δεδομένων

Μέθοδος ασύρματης επικοινωνίας

Θερμοκρασία περιβάλλοντος

Κατανάλωση ισχύος αισθητήρα

Για εφαρμογές χαμηλής ισχύος-που χρησιμοποιούν επικοινωνία NB-IoT ή LoRa, οι σωστά διαμορφωμένοι αισθητήρες ασύρματης στάθμης μπορούν συνήθως να λειτουργούν για αρκετά χρόνια χωρίς αντικατάσταση μπαταρίας.

4. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ασύρματοι αισθητήρες στάθμης σε εξωτερικούς χώρους;

Ναί. Οι βιομηχανικοί ασύρματοι αισθητήρες στάθμης έχουν σχεδιαστεί για εξωτερικούς χώρους όταν είναι εφοδιασμένοι με κατάλληλη προστασία.

5. Πρέπει να επιλέξω αισθητήρα στάθμης υπερήχων ή αισθητήρα στάθμης ραντάρ;

Η επιλογή εξαρτάται από το μέσο και τις συνθήκες εργασίας. Η επιλογή της σωστής τεχνολογίας ανίχνευσης είναι εξίσου σημαντική με την επιλογή της μεθόδου ασύρματης επικοινωνίας. Δείτε το προηγούμενο άρθροεδώ.

Σχετικά με τον συγγραφέα

Ανώτερος Μηχανικός Εφαρμογών στο MACSENSOR

Ο Wang Lei είναι Ανώτερος Μηχανικός Εφαρμογών Αισθητηρίων στη MACSENSOR, που ειδικεύεται στη μέτρηση της βιομηχανικής πίεσης, την παρακολούθηση στάθμης και τις λύσεις ασύρματης ανίχνευσης IoT. Με 12 χρόνια εμπειρίας σε εφαρμογές οργάνων διεργασιών, έχει βοηθήσει τους πελάτες να αναπτύξουν περισσότερες από 300 προσαρμοσμένες λύσεις μέτρησης σε βιομηχανίες όπως η επεξεργασία νερού, η πετροχημική, η διαχείριση καυσίμων, η γεωργία και ο βιομηχανικός αυτοματισμός.

Η τεχνογνωσία του καλύπτει την επιλογή ασύρματων αισθητήρων στάθμης, συστήματα απομακρυσμένης παρακολούθησης δεξαμενών, τεχνολογίες μέτρησης στάθμης πίεσης και ραντάρ και λύσεις βιομηχανικής επικοινωνίας. Έχει συμμετάσχει στο σχεδιασμό συστημάτων παρακολούθησης για απομακρυσμένες δεξαμενές, δεξαμενές αποθήκευσης και βιομηχανικό εξοπλισμό όπου η αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων και η μακροπρόθεσμη λειτουργία είναι ζωτικής σημασίας.

Ο Wang Lei είναι κάτοχος πτυχίου στη Μηχανική Αυτοματισμού και είναι αφοσιωμένος στην εφαρμογή τεχνολογίας αισθητήρων και λύσεων βιομηχανικού IoT για τη βελτίωση της αξιοπιστίας των μετρήσεων, της λειτουργικής αποτελεσματικότητας και του ψηφιακού μετασχηματισμού για παγκόσμιους πελάτες.