Sprievodca výberom bezdrôtového snímača úrovne: NB-IoT vs LoRa vs WiFi vs 4G pre vzdialené monitorovanie nádrže

Úvod

S rýchlym rozvojom priemyselného internetu vecí (IIoT) sa tradičné káblové systémy monitorovania úrovne postupne nahrádzajú bezdrôtovými snímačmi úrovne. V prípade vzdialených nádrží, vodných nádrží, palivových nádrží, nádrží na skladovanie chemikálií a poľnohospodárskych vodných systémov umožňuje bezdrôtová technológia-monitorovanie hladiny v reálnom čase bez zložitej inštalácie káblov.

Čo je bezdrôtový snímač hladiny?

A bezdrôtový snímač hladinyje priemyselné meracie zariadenie, ktoré kombinuje technológiu snímania hladiny s možnosťou bezdrôtovej komunikácie na diaľkový prenos údajov o hladine nádrže bez fyzických káblov.

Typický bezdrôtový systém monitorovania úrovne pozostáva z:

• snímač hladiny (tlakový, radarový, ultrazvukový atď.)
• Bezdrôtový komunikačný modul (NB-IoT, LoRa, 4G, WiFi)
• Cloudová platforma
• Mobilná aplikácia alebo monitorovací softvér

Výber správnej metódy bezdrôtovej komunikácie je rozhodujúci, pretože rôzne technológie majú rôzne výhody z hľadiska pokrytia, spotreby energie, nákladov na inštaláciu a prostredia aplikácie.

Štyri najbežnejšie možnosti bezdrôtovej komunikácie na vzdialené monitorovanie nádrže sú NB-IoT, LoRa/LoRaWAN, WiFi a 4G.

1. POZNÁMKA-Bezdrôtový snímač úrovne IoT

Najlepšie na: Vzdialené monitorovanie s nízkou spotrebou energie a širokým pokrytím mobilných sietí

Pozn.-IoT (Narrowband Internet of Things) je celulárna technológia internetu vecí navrhnutá pre aplikácie s nízkou spotrebou{1}} v širokom rozsahu-. Využíva existujúce mobilné siete, čo umožňuje bezdrôtovým snímačom úrovne komunikovať priamo s cloudom bez potreby ďalšej brány.

Výhody NB-IoT:

Nízka spotreba energie
Poznámka-Snímače internetu vecí sú ideálne pre aplikácie napájané z batérie-. Senzor môže fungovať roky s optimalizovanými intervalmi merania a prenosu.

Široké pokrytie
Keďže využíva mobilnú infraštruktúru, NB-IoT môže poskytnúť spoľahlivú komunikáciu v mnohých vzdialených oblastiach, kde je ťažké nasadiť tradičné sieťové riešenia.

Nevyžaduje sa žiadna brána
Každý senzor sa pripája priamo k mobilnej sieti, čím sa znižuje zložitosť inštalácie a náklady na údržbu.

Typické aplikácie:

• Monitorovanie hladiny vody v nádrži
• Inteligentné hospodárenie s vodou
• Vzdialené nádrže
• Podzemné nádrže
• Úžitkové monitorovacie systémy

Obmedzenia:

Vyžaduje NB{0}}dostupnosť siete internetu vecí

Nevhodné pre aplikácie vyžadujúce časté{0}}prenosy údajov v reálnom čase

2. Bezdrôtový snímač hladiny LoRa / LoRaWAN

Najlepšie pre: Veľké zariadenia s viacerými senzormi a súkromnými bezdrôtovými sieťami

LoRa (Long Range) je nízkoenergetická{0}}bezdrôtová komunikačná technológia navrhnutá na-prenos dát na veľké vzdialenosti. Siete LoRaWAN sa bežne používajú v priemyselných zariadeniach, na farmách a v aplikáciách inteligentných miest, kde je potrebné, aby viaceré senzory komunikovali cez lokálnu bránu.

Výhody LoRa:

Dlhá prenosová vzdialenosť
LoRa poskytuje vynikajúci komunikačný rozsah, najmä v otvorených prostrediach, ako sú farmy, nádrže a priemyselné lokality.

Mimoriadne-nízka spotreba energie
Vďaka nízkej spotrebe energie je vhodný pre bezdrôtové snímače hladiny-napájané z batérie.

Pripojenie viacerých snímačov
Jedna brána LoRaWAN môže podporovať mnoho bezdrôtových senzorov, vďaka čomu je nákladovo-efektívna pre veľké monitorovacie siete.

Typické aplikácie:

• Monitorovanie viacerých zásobníkov
• Poľnohospodárske zavlažovacie systémy
• Monitorovanie odpadových vôd
• Továrenské-siete internetu vecí

Obmedzenia:

Vyžaduje bránu LoRa

Nasadenie siete môže vyžadovať dodatočné plánovanie

3. Bezdrôtový snímač úrovne WiFi

Najlepšie pre: Vnútorné aplikácie s existujúcimi bezdrôtovými sieťami

WiFi je jednou z najbežnejších bezdrôtových komunikačných technológií. Poskytuje vysokorýchlostný{1}} prenos údajov a je široko dostupný v budovách, továrňach a obytných prostrediach.

Výhody WiFi:

Vysoká rýchlosť prenosu dát
WiFi podporuje rýchlu komunikáciu a je vhodné pre aplikácie vyžadujúce časté aktualizácie dát.

Jednoduchá integrácia
Väčšina zariadení už má WiFi siete, čo znižuje dodatočné požiadavky na infraštruktúru.

Nízke náklady na komunikáciu
Pri používaní existujúcich sietí sa nevyžaduje predplatné mobilných dát.

Typické aplikácie:

• Vnútorné nádrže na vodu
• Budovanie vodných systémov
• HVAC monitoring
• Aplikácie pre inteligentnú domácnosť

Obmedzenia:

Vyššia spotreba energie v porovnaní s NB-IoT a LoRa

Obmedzená komunikačná vzdialenosť

Útlm signálu spôsobený stenami a kovovými konštrukciami

4. 4G Wireless Level Sensor

Najlepšie na: monitorovanie-v reálnom čase vyžadujúce rýchlu komunikáciu

4G poskytuje vysokorýchlostnú{1}}mobilnú komunikáciu a je vhodná pre aplikácie vyžadujúce časté prenosy dát, vzdialenú konfiguráciu a alarmy v-reálnom čase.

Výhody 4G:

Prenos údajov v-reálnom čase
4G umožňuje rýchlu komunikáciu medzi senzormi, cloudovými platformami a monitorovacími systémami.

Široká dostupnosť

Siete 4G sú široko rozmiestnené po celom svete, vďaka čomu sú vhodné pre mnohé priemyselné aplikácie.

Nevyžaduje sa žiadna miestna brána

Podobne ako v prípade NB-IoT sa senzory 4G môžu pripojiť priamo k internetu prostredníctvom mobilných sietí.

Typické aplikácie:

• Monitorovanie palivovej nádrže
• Monitorovanie skladovania chemikálií
• Vzdialené priemyselné zariadenia
• Systémy núdzového zásobovania vodou

Obmedzenia:

Vyššia spotreba energie

Vyžaduje SIM kartu a mobilný dátový plán

Poznámka-Porovnanie IoT vs. LoRa vs WiFi vs 4G

Ako si vybrať správny bezdrôtový snímač hladiny?

Najlepší spôsob bezdrôtovej komunikácie závisí od niekoľkých faktorov:

1. Miesto inštalácie

Pre vzdialené oblasti bez káblovej infraštruktúry sa zvyčajne uprednostňuje NB-IoT alebo 4G.

2. Počet monitorovacích bodov

Pre desiatky alebo stovky nádrží na jednom mieste môže LoRaWAN znížiť náklady na nasadenie.

3. Dostupnosť napájania

Pre batériové-snímače sú lepšou voľbou NB-IoT a LoRa, pretože majú nižšiu spotrebu energie.

4. Požiadavky na frekvenciu údajov

Pre časté aktualizácie a budíky v{0}}reálnom čase poskytuje 4G alebo WiFi rýchlejšiu komunikáciu.

Záver

Neexistuje jediná bezdrôtová technológia vhodná pre každú aplikáciu diaľkového monitorovania nádrže.

• Pozn.
• LoRa/LoRaWAN je najlepšou voľbou pre-veľké siete senzorov.
• WiFi funguje dobre pre vnútorné aplikácie s existujúcimi sieťami.
• 4G LTE poskytuje rýchlu a spoľahlivú komunikáciu pre-monitorovanie v reálnom čase.

Bezdrôtové snímače hladiny vďaka kombinácii vysoko{0}}presnej technológie merania hladiny so správnou metódou bezdrôtovej komunikácie poskytujú flexibilné, nákladovo{1}}efektívne a spoľahlivé riešenie pre moderné monitorovanie priemyselných nádrží.

5 častých otázok o bezdrôtových snímačoch úrovne

1. Aká je najlepšia bezdrôtová komunikačná technológia pre snímač hladiny?

Neexistuje univerzálna najlepšia možnosť, pretože ideálny spôsob komunikácie závisí od aplikácie. Pri výbere by sa malo brať do úvahy umiestnenie, dostupnosť napájania, frekvencia dát a podmienky siete.

2. Ako ďaleko môže bezdrôtový snímač hladiny prenášať údaje?

Prenosová vzdialenosť závisí od komunikačnej technológie a prostredia inštalácie.

Typické vlastnosti:

Poznámka-IoT: Široké mobilné pokrytie prostredníctvom existujúcich sietí

LoRaWAN: Niekoľko kilometrov v otvorených priestoroch v závislosti od antény a prostredia

Wi-Fi: Zvyčajne vhodné na komunikáciu v interiéri-na krátke vzdialenosti

4G: Používa mobilné siete a dokáže pokryť veľké geografické oblasti

V prípade vzdialených nádrží sú často preferované mobilné technológie, ako sú NB-IoT a 4G, pretože nevyžadujú miestne brány.

3. Ako dlho vydrží batéria bezdrôtového snímača hladiny?

Výdrž batérie závisí od niekoľkých faktorov:

Frekvencia merania

Interval prenosu dát

Metóda bezdrôtovej komunikácie

Teplota prostredia

Spotreba energie snímača

V aplikáciách s nízkou spotrebou energie, ktoré používajú NB-IoT alebo LoRa komunikáciu, môžu správne nakonfigurované bezdrôtové snímače úrovne zvyčajne fungovať niekoľko rokov bez výmeny batérie.

4. Môžu sa bezdrôtové snímače hladiny používať vonku?

áno. Priemyselné bezdrôtové snímače hladiny sú určené do vonkajšieho prostredia, ak sú vybavené vhodnou ochranou.

5. Mám si vybrať ultrazvukový snímač hladiny alebo radarový snímač hladiny?

Výber závisí od média a pracovných podmienok. Výber správnej technológie snímania je rovnako dôležitý ako výber spôsobu bezdrôtovej komunikácie. Pozri predchádzajúci článoktu.

O Autorovi

Senior Application Engineer v MACSENSOR

Wang Lei je senior senzorový aplikačný inžinier v MACSENSOR, ktorý sa špecializuje na priemyselné meranie tlaku, monitorovanie hladiny a bezdrôtové riešenia snímania internetu vecí. S 12-ročnými skúsenosťami v aplikáciách procesnej inštrumentácie pomohol zákazníkom vyvinúť viac ako 300 prispôsobených meracích riešení naprieč odvetviami, ako je úprava vody, petrochémia, palivové hospodárstvo, poľnohospodárstvo a priemyselná automatizácia.

Jeho odborné znalosti zahŕňajú výber bezdrôtových snímačov hladiny, systémy diaľkového monitorovania nádrží, technológie merania tlaku a radarovej hladiny a riešenia priemyselnej komunikácie. Podieľal sa na navrhovaní monitorovacích systémov pre vzdialené nádrže, skladovacie nádrže a priemyselné zariadenia, kde je dôležitý spoľahlivý prenos údajov a-dlhodobá prevádzka.

Wang Lei je držiteľom bakalárskeho titulu v odbore automatizačné inžinierstvo a venuje sa aplikácii senzorovej technológie a priemyselných riešení IoT na zlepšenie spoľahlivosti merania, prevádzkovej efektívnosti a digitálnej transformácie pre globálnych zákazníkov.