Przewodnik po wyborze bezprzewodowego czujnika poziomu: NB-IoT vs LoRa vs Wi-Fi vs 4G do zdalnego monitorowania zbiornika

Wstęp

Wraz z szybkim rozwojem Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT), tradycyjne przewodowe systemy monitorowania poziomu są stopniowo zastępowane bezprzewodowymi czujnikami poziomu. W przypadku odległych zbiorników, zbiorników wody, zbiorników paliwa, zbiorników do przechowywania chemikaliów i systemów wody w rolnictwie technologia bezprzewodowa umożliwia monitorowanie poziomu-w czasie rzeczywistym bez skomplikowanej instalacji okablowania.

Co to jest bezprzewodowy czujnik poziomu?

A bezprzewodowy czujnik poziomuto przemysłowe urządzenie pomiarowe, które łączy technologię wykrywania poziomu z możliwością komunikacji bezprzewodowej w celu zdalnego przesyłania danych o poziomie w zbiorniku bez fizycznych kabli.

Typowy bezprzewodowy system monitorowania poziomu składa się z:

• Czujnik poziomu (ciśnienie, radar, ultradźwiękowy itp.)
• Moduł komunikacji bezprzewodowej (NB-IoT, LoRa, 4G, WiFi)
• Platforma chmurowa
• Aplikacja mobilna lub oprogramowanie monitorujące

Wybór właściwej metody komunikacji bezprzewodowej ma kluczowe znaczenie, ponieważ różne technologie mają różne zalety pod względem zasięgu, zużycia energii, kosztów instalacji i środowiska aplikacji.

Cztery najpopularniejsze opcje komunikacji bezprzewodowej do zdalnego monitorowania zbiorników to NB-IoT, LoRa/LoRaWAN, WiFi i 4G.

1. NB-Bezprzewodowy czujnik poziomu IoT

Najlepsze do: Zdalnego monitorowania przy niskim zużyciu energii i szerokim zasięgu sieci komórkowej

NB-IoT (wąskopasmowy Internet rzeczy) to komórkowa technologia IoT przeznaczona do zastosowań-o niskim poborze mocy i na rozległym-obszarze. Wykorzystuje istniejące sieci komórkowe, umożliwiając bezprzewodowe czujniki poziomu komunikację bezpośrednio z chmurą bez konieczności stosowania dodatkowej bramy.

Zalety NB-IoT:

Niskie zużycie energii
Uwaga:-Czujniki IoT idealnie nadają się do zastosowań-zasilanych bateryjnie. Czujnik może działać przez lata przy zoptymalizowanych odstępach czasu między pomiarami i transmisjami.

Szeroki zasięg
Ponieważ wykorzystuje infrastrukturę komórkową, NB-IoT może zapewnić niezawodną komunikację w wielu odległych obszarach, gdzie trudno jest wdrożyć tradycyjne rozwiązania sieciowe.

Nie wymaga bramy
Każdy czujnik łączy się bezpośrednio z siecią komórkową, co zmniejsza złożoność instalacji i koszty konserwacji.

Typowe zastosowania:

• Monitorowanie poziomu wody w zbiorniku
• Inteligentne zarządzanie wodą
• Odległe zbiorniki
• Zbiorniki podziemne
• Systemy monitorowania mediów

Ograniczenia:

Wymaga dostępności sieci NB-IoT

Nie nadaje się do zastosowań wymagających częstej transmisji danych-w czasie rzeczywistym

2. Bezprzewodowy czujnik poziomu LoRa/LoRaWAN

Najlepsze dla: dużych obiektów z wieloma czujnikami i prywatnymi sieciami bezprzewodowymi

LoRa (Long Range) to technologia komunikacji bezprzewodowej-o niskim poborze mocy, przeznaczona do-transmisji danych na duże odległości. Sieci LoRaWAN są powszechnie stosowane w obiektach przemysłowych, gospodarstwach rolnych i zastosowaniach inteligentnych miast, gdzie wiele czujników musi komunikować się za pośrednictwem lokalnej bramy.

Zalety LoRy:

Duża odległość transmisji
LoRa zapewnia doskonały zasięg komunikacji, szczególnie w środowiskach otwartych, takich jak gospodarstwa rolne, zbiorniki i tereny przemysłowe.

Bardzo-niskie zużycie energii
Niskie zapotrzebowanie na energię sprawia, że ​​nadaje się do stosowania w bezprzewodowych czujnikach poziomu{{0}zasilanych bateryjnie.

Wiele połączeń czujników
Jedna brama LoRaWAN może obsługiwać wiele czujników bezprzewodowych, dzięki czemu jest-opłacalna w przypadku dużych sieci monitorujących.

Typowe zastosowania:

• Monitorowanie wielu zbiorników magazynowych
• Systemy nawadniające w rolnictwie
• Monitoring ścieków
• Fabryczne-sieci IoT

Ograniczenia:

Wymaga bramy LoRa

Wdrożenie sieci może wymagać dodatkowego planowania

3. Bezprzewodowy czujnik poziomu Wi-Fi

Najlepsze do: zastosowań wewnętrznych z istniejącymi sieciami bezprzewodowymi

Wi-Fi to jedna z najpopularniejszych technologii komunikacji bezprzewodowej. Zapewnia dużą-transmisję danych i jest powszechnie dostępny w budynkach, fabrykach i środowiskach mieszkalnych.

Zalety Wi-Fi:

Wysoka prędkość transmisji danych
Wi-Fi wspiera szybką komunikację i nadaje się do zastosowań wymagających częstej aktualizacji danych.

Łatwa integracja
Większość obiektów ma już sieci Wi-Fi, co zmniejsza dodatkowe wymagania w zakresie infrastruktury.

Niski koszt komunikacji
W przypadku korzystania z istniejących sieci nie jest wymagana subskrypcja danych komórkowych.

Typowe zastosowania:

• Wewnętrzne zbiorniki na wodę
• Budowa instalacji wodnych
• Monitorowanie HVAC
• Inteligentne aplikacje domowe

Ograniczenia:

Wyższe zużycie energii w porównaniu z NB-IoT i LoRa

Ograniczona odległość komunikacyjna

Tłumienie sygnału spowodowane przez ściany i konstrukcje metalowe

4. 4G Bezprzewodowy czujnik poziomu

Najlepsze do: monitorowania-w czasie rzeczywistym wymagającego szybkiej komunikacji

Sieć 4G zapewnia-szybką komunikację komórkową i nadaje się do zastosowań wymagających częstej transmisji danych, zdalnej konfiguracji i-alarmów w czasie rzeczywistym.

Zalety 4G:

Transmisja danych w czasie rzeczywistym-
4G umożliwia szybką komunikację między czujnikami, platformami chmurowymi i systemami monitorowania.

Szeroka dostępność

Sieci 4G są szeroko stosowane na całym świecie, dzięki czemu nadają się do wielu zastosowań przemysłowych.

Nie jest wymagana żadna brama lokalna

Podobnie jak NB-IoT, czujniki 4G mogą łączyć się bezpośrednio z Internetem za pośrednictwem sieci komórkowych.

Typowe zastosowania:

• Monitorowanie zbiornika paliwa
• Monitorowanie składowania chemikaliów
• Zdalne urządzenia przemysłowe
• Systemy awaryjnego zaopatrzenia w wodę

Ograniczenia:

Większe zużycie energii

Wymaga karty SIM i planu transmisji danych komórkowych

Uwaga-Porównanie Internetu Rzeczy, LoRa, Wi-Fi i 4G

Jak wybrać odpowiedni bezprzewodowy czujnik poziomu?

Najlepsza metoda komunikacji bezprzewodowej zależy od kilku czynników:

1. Miejsce instalacji

W przypadku odległych obszarów bez infrastruktury przewodowej zazwyczaj preferowany jest-IoT lub 4G.

2. Liczba punktów monitorowania

W przypadku dziesiątek lub setek zbiorników w jednej lokalizacji LoRaWAN może obniżyć koszty wdrożenia.

3. Dostępność zasilania

W przypadku czujników-zasilanych bateryjnie lepszym wyborem są NB-IoT i LoRa ze względu na mniejsze zużycie energii.

4. Wymagania dotyczące częstotliwości danych

W przypadku częstych aktualizacji i alarmów-w czasie rzeczywistym szybszą komunikację zapewnia sieć 4G lub Wi-Fi.

Wniosek

Nie ma jednej technologii bezprzewodowej odpowiedniej dla wszystkich zastosowań związanych ze zdalnym monitorowaniem zbiorników.

• Uwaga:-IoT idealnie nadaje się do-długoterminowego zdalnego monitorowania o niskim poborze mocy.
• LoRa/LoRaWAN to najlepszy wybór w przypadku-dużych sieci czujników.
• Wi-Fi sprawdza się dobrze w zastosowaniach wewnętrznych z istniejącymi sieciami.
• 4G LTE zapewnia szybką i niezawodną komunikację umożliwiającą monitorowanie-w czasie rzeczywistym.

Łącząc-technologię pomiaru poziomu o wysokiej dokładności z odpowiednią metodą komunikacji bezprzewodowej, bezprzewodowe czujniki poziomu stanowią elastyczne,-ekonomiczne i niezawodne rozwiązanie do nowoczesnego monitorowania zbiorników przemysłowych.

5 najczęściej zadawanych pytań na temat bezprzewodowych czujników poziomu

1. Jaka jest najlepsza technologia komunikacji bezprzewodowej dla czujnika poziomu?

Nie ma uniwersalnej najlepszej opcji, ponieważ idealna metoda komunikacji zależy od zastosowania. Przy wyborze należy wziąć pod uwagę lokalizację, dostępność zasilania, częstotliwość transmisji danych i warunki sieciowe.

2. Jak daleko bezprzewodowy czujnik poziomu może przesyłać dane?

Odległość transmisji zależy od technologii komunikacji i środowiska instalacji.

Typowe cechy:

Uwaga-IoT: szeroki zasięg sieci komórkowych w istniejących sieciach

LoRaWAN: Kilka kilometrów na otwartej przestrzeni, w zależności od anteny i środowiska

Wi-Fi: zwykle odpowiednie do komunikacji wewnętrznej-na małe odległości

4G: wykorzystuje sieci komórkowe i może obejmować duże obszary geograficzne

W przypadku zdalnych zbiorników często preferowane są technologie komórkowe, takie jak NB-IoT i 4G, ponieważ nie wymagają one lokalnych bram.

3. Jak długo wytrzymuje bateria bezprzewodowego czujnika poziomu?

Żywotność baterii zależy od kilku czynników:

Częstotliwość pomiaru

Interwał transmisji danych

Metoda komunikacji bezprzewodowej

Temperatura otoczenia

Pobór mocy czujnika

W przypadku zastosowań-o niskim poborze mocy wykorzystujących komunikację NB-IoT lub LoRa odpowiednio skonfigurowane bezprzewodowe czujniki poziomu mogą zazwyczaj działać przez kilka lat bez wymiany baterii.

4. Czy bezprzewodowe czujniki poziomu można stosować na zewnątrz?

Tak. Przemysłowe bezprzewodowe czujniki poziomu są przeznaczone do użytku na zewnątrz, jeśli są wyposażone w odpowiednią ochronę.

5. Czy wybrać ultradźwiękowy czujnik poziomu czy radarowy czujnik poziomu?

Wybór zależy od medium i warunków pracy. Wybór właściwej technologii wykrywania jest równie ważny, jak wybór metody komunikacji bezprzewodowej. Zobacz poprzedni artykułTutaj.

O autorze

Starszy inżynier ds. zastosowań w firmie MACSENSOR

Wang Lei jest starszym inżynierem ds. zastosowań czujników w firmie MACSENSOR, specjalizującym się w przemysłowych pomiarach ciśnienia, monitorowaniu poziomu i bezprzewodowych rozwiązaniach do wykrywania IoT. Dzięki 12-letniemu doświadczeniu w zastosowaniach oprzyrządowania procesowego pomógł klientom opracować ponad 300 niestandardowych rozwiązań pomiarowych w różnych branżach, takich jak uzdatnianie wody, petrochemia, zarządzanie paliwami, rolnictwo i automatyka przemysłowa.

Jego specjalistyczna wiedza obejmuje dobór bezprzewodowych czujników poziomu, systemy zdalnego monitorowania zbiorników, technologie pomiaru ciśnienia i poziomu radarowego oraz rozwiązania komunikacji przemysłowej. Brał udział w projektowaniu systemów monitorowania odległych zbiorników, zbiorników magazynowych i urządzeń przemysłowych, gdzie niezawodna transmisja danych i-długoterminowa praca mają kluczowe znaczenie.

Wang Lei posiada tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii automatyki i specjalizuje się w stosowaniu technologii czujników i rozwiązań przemysłowych IoT w celu poprawy niezawodności pomiarów, wydajności operacyjnej i transformacji cyfrowej dla klientów na całym świecie.