Hướng dẫn lựa chọn cảm biến mức không dây: NB-IoT vs LoRa vs WiFi vs 4G để giám sát xe tăng từ xa

Giới thiệu

Với sự phát triển nhanh chóng của IoT công nghiệp (IIoT), các hệ thống giám sát mức có dây truyền thống đang dần được thay thế bằng cảm biến mức không dây. Đối với các bể chứa, bể chứa nước, bể chứa nhiên liệu, bể chứa hóa chất và hệ thống nước nông nghiệp ở xa, công nghệ không dây cho phép giám sát mức độ theo thời gian thực mà không cần lắp đặt hệ thống dây điện phức tạp.

Cảm biến mức không dây là gì?

A cảm biến mức không dâylà thiết bị đo lường công nghiệp kết hợp công nghệ cảm biến mức với khả năng giao tiếp không dây để truyền dữ liệu mức bể từ xa mà không cần cáp vật lý.

Một hệ thống giám sát mức không dây điển hình bao gồm:

• Cảm biến mức (áp suất, radar, siêu âm, v.v.)
• Mô-đun giao tiếp không dây (NB-IoT, LoRa, 4G, WiFi)
• Nền tảng đám mây
• ỨNG DỤNG di động hoặc phần mềm giám sát

Việc chọn phương thức liên lạc không dây phù hợp là rất quan trọng vì các công nghệ khác nhau có những ưu điểm khác nhau về phạm vi phủ sóng, mức tiêu thụ điện năng, chi phí lắp đặt và môi trường ứng dụng.

Bốn tùy chọn liên lạc không dây phổ biến nhất để giám sát bể chứa từ xa là NB{0}}IoT, LoRa/LoRaWAN, WiFi và 4G.

1. NB-Cảm biến mức không dây IoT

Tốt nhất cho: Giám sát từ xa với mức tiêu thụ điện năng thấp và vùng phủ sóng di động rộng

NB-IoT (Internet vạn vật băng thông hẹp) là công nghệ IoT di động được thiết kế cho các ứng dụng diện rộng,-năng lượng thấp,{2}}dùng rộng. Nó sử dụng các mạng di động hiện có, cho phép các cảm biến mức không dây giao tiếp trực tiếp với đám mây mà không cần thêm cổng.

Ưu điểm của NB-IoT:

Tiêu thụ điện năng thấp
NB-Cảm biến IoT lý tưởng cho các ứng dụng chạy bằng pin-. Một cảm biến có thể hoạt động trong nhiều năm với khoảng thời gian đo và truyền được tối ưu hóa.

Vùng phủ sóng rộng
Vì sử dụng cơ sở hạ tầng di động nên NB{0}}IoT có thể cung cấp khả năng liên lạc đáng tin cậy ở nhiều vùng sâu vùng xa, nơi khó triển khai các giải pháp mạng truyền thống.

Không cần cổng
Mỗi cảm biến kết nối trực tiếp với mạng di động, giảm độ phức tạp khi lắp đặt và chi phí bảo trì.

Ứng dụng điển hình:

• Giám sát mực nước bể nước
• Quản lý nước thông minh
• Hồ chứa từ xa
• Bể ngầm
• Hệ thống giám sát tiện ích

Hạn chế:

Yêu cầu NB-có sẵn mạng IoT

Không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu theo thời gian thực-thường xuyên

2. Cảm biến mức không dây LoRa/LoRaWAN

Tốt nhất cho: Cơ sở lớn với nhiều cảm biến và mạng không dây riêng

LoRa (Tầm xa) là công nghệ truyền thông không dây-năng lượng thấp được thiết kế để truyền dữ liệu đường dài-. Mạng LoRaWAN thường được sử dụng trong các cơ sở công nghiệp, trang trại và ứng dụng thành phố thông minh, nơi nhiều cảm biến cần giao tiếp qua một cổng cục bộ.

Ưu điểm của LoRa:

Khoảng cách truyền dài
LoRa cung cấp phạm vi liên lạc tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường mở như trang trại, hồ chứa và khu công nghiệp.

Mức tiêu thụ điện năng cực thấp-
Yêu cầu về năng lượng thấp nên nó phù hợp với các cảm biến đo mức không dây chạy bằng pin.

Nhiều kết nối cảm biến
Một cổng LoRaWAN có thể hỗ trợ nhiều cảm biến không dây, giúp tiết kiệm chi phí cho các mạng giám sát lớn.

Ứng dụng điển hình:

• Giám sát nhiều bể chứa
• Hệ thống tưới nông nghiệp
• Quan trắc nước thải
• Mạng lưới IoT-toàn nhà máy

Hạn chế:

Yêu cầu cổng LoRa

Triển khai mạng có thể yêu cầu lập kế hoạch bổ sung

3. Cảm biến mức không dây WiFi

Tốt nhất cho: Ứng dụng trong nhà với mạng không dây hiện có

WiFi là một trong những công nghệ truyền thông không dây phổ biến nhất. Nó cung cấp khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao và có sẵn rộng rãi trong các tòa nhà, nhà máy và môi trường dân cư.

Ưu điểm của Wi-Fi:

Tốc độ truyền dữ liệu cao
WiFi hỗ trợ liên lạc nhanh và phù hợp với các ứng dụng yêu cầu cập nhật dữ liệu thường xuyên.

Tích hợp dễ dàng
Hầu hết các cơ sở đều đã có mạng WiFi, giảm yêu cầu bổ sung về cơ sở hạ tầng.

Chi phí truyền thông thấp
Không cần đăng ký dữ liệu di động khi sử dụng các mạng hiện có.

Ứng dụng điển hình:

• Bể chứa nước trong nhà
• Xây dựng hệ thống nước
• Giám sát HVAC
• Ứng dụng nhà thông minh

Hạn chế:

Mức tiêu thụ điện năng cao hơn so với NB-IoT và LoRa

Khoảng cách liên lạc hạn chế

Suy giảm tín hiệu do tường và kết cấu kim loại

4. 4Cảm biến mức không dây G

Tốt nhất cho: Theo dõi thời gian thực-yêu cầu giao tiếp nhanh

4G cung cấp liên lạc di động tốc độ cao và phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu thường xuyên, cấu hình từ xa và cảnh báo theo thời gian thực.

Ưu điểm của 4G:

Truyền dữ liệu theo thời gian thực-
4G cho phép liên lạc nhanh chóng giữa các cảm biến, nền tảng đám mây và hệ thống giám sát.

Sẵn có rộng rãi

Mạng 4G được triển khai rộng rãi trên toàn thế giới, khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp.

Không cần cổng cục bộ

Tương tự như NB-IoT, cảm biến 4G có thể kết nối trực tiếp với Internet thông qua mạng di động.

Ứng dụng điển hình:

• Giám sát thùng nhiên liệu
• Giám sát lưu trữ hóa chất
• Thiết bị công nghiệp từ xa
• Hệ thống cấp nước khẩn cấp

Hạn chế:

Tiêu thụ điện năng cao hơn

Yêu cầu thẻ SIM và gói dữ liệu di động

NB-So sánh IoT với LoRa, WiFi và 4G

Làm thế nào để chọn cảm biến mức không dây phù hợp?

Phương thức liên lạc không dây tốt nhất phụ thuộc vào một số yếu tố:

1. Vị trí lắp đặt

Đối với những vùng sâu vùng xa không có cơ sở hạ tầng có dây, NB-IoT hoặc 4G thường được ưu tiên hơn.

2. Số điểm quan trắc

Đối với hàng chục hoặc hàng trăm xe tăng trong một địa điểm, LoRaWAN có thể giảm chi phí triển khai.

3. Nguồn điện sẵn có

Đối với các cảm biến-chạy bằng pin, NB-IoT và LoRa là những lựa chọn tốt hơn do mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

4. Yêu cầu về tần số dữ liệu

Để cập nhật thường xuyên và-cảnh báo theo thời gian thực, 4G hoặc WiFi cung cấp khả năng liên lạc nhanh hơn.

Phần kết luận

Không có công nghệ không dây nào phù hợp cho mọi ứng dụng giám sát bể chứa từ xa.

• NB-IoT lý tưởng cho việc giám sát từ xa-năng lượng thấp,-dài hạn.
• LoRa/LoRaWAN là lựa chọn tốt nhất cho mạng cảm biến-quy mô lớn.
• WiFi hoạt động tốt cho các ứng dụng trong nhà với mạng hiện có.
• 4G LTE cung cấp khả năng liên lạc nhanh chóng và đáng tin cậy để giám sát theo thời gian thực.

Bằng cách kết hợp công nghệ đo mức có độ chính xác-cao với phương thức giao tiếp không dây phù hợp, cảm biến mức không dây cung cấp giải pháp linh hoạt,-tiết kiệm chi phí và đáng tin cậy để giám sát bể chứa công nghiệp hiện đại.

5 câu hỏi thường gặp hàng đầu về cảm biến mức không dây

1. Công nghệ giao tiếp không dây tốt nhất cho cảm biến đo mức là gì?

Không có lựa chọn chung nào là tốt nhất vì phương thức giao tiếp lý tưởng phụ thuộc vào ứng dụng. Việc lựa chọn nên xem xét vị trí, nguồn điện sẵn có, tần số dữ liệu và điều kiện mạng.

2. Cảm biến mức không dây có thể truyền dữ liệu bao xa?

Khoảng cách truyền phụ thuộc vào công nghệ truyền thông và môi trường lắp đặt.

Đặc điểm điển hình:

NB-IoT: Vùng phủ sóng di động rộng khắp thông qua các mạng hiện có

LoRaWAN: Vài km ở khu vực mở tùy thuộc vào ăng-ten và môi trường

WiFi: Thường phù hợp để liên lạc trong nhà với khoảng cách-ngắn

4G: Sử dụng mạng di động và có thể phủ sóng các khu vực địa lý rộng lớn

Đối với các xe tăng ở xa, các công nghệ di động như NB-IoT và 4G thường được ưu tiên hơn vì chúng không yêu cầu cổng cục bộ.

3. Pin của cảm biến đo mức không dây kéo dài bao lâu?

Tuổi thọ pin phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

Tần số đo

Khoảng thời gian truyền dữ liệu

Phương thức giao tiếp không dây

Nhiệt độ môi trường

Tiêu thụ điện năng cảm biến

Đối với các ứng dụng-năng lượng thấp sử dụng giao tiếp NB-IoT hoặc LoRa, cảm biến mức không dây được định cấu hình đúng cách thường có thể hoạt động trong vài năm mà không cần thay pin.

4. Cảm biến đo mức không dây có thể sử dụng ngoài trời được không?

Đúng. Cảm biến đo mức không dây công nghiệp được thiết kế cho môi trường ngoài trời khi được trang bị biện pháp bảo vệ phù hợp.

5. Nên chọn cảm biến đo mức siêu âm hay cảm biến đo mức radar?

Sự lựa chọn phụ thuộc vào môi trường và điều kiện làm việc. Việc chọn công nghệ cảm biến chính xác cũng quan trọng như việc chọn phương thức liên lạc không dây. Xem bài viết trướcđây.

Về tác giả

Kỹ sư ứng dụng cao cấp tại MACSENSOR

Wang Lei là Kỹ sư ứng dụng cảm biến cấp cao tại MACSENSOR, chuyên về đo áp suất công nghiệp, giám sát mức và các giải pháp cảm biến IoT không dây. Với 12 năm kinh nghiệm trong các ứng dụng thiết bị đo lường quy trình, ông đã giúp khách hàng phát triển hơn 300 giải pháp đo lường tùy chỉnh trong các ngành như xử lý nước, hóa dầu, quản lý nhiên liệu, nông nghiệp và tự động hóa công nghiệp.

Chuyên môn của ông bao gồm lựa chọn cảm biến mức không dây, hệ thống giám sát bồn chứa từ xa, công nghệ đo áp suất và mức radar cũng như các giải pháp truyền thông công nghiệp. Ông đã tham gia thiết kế hệ thống giám sát cho các hồ chứa, bể chứa và thiết bị công nghiệp ở xa, nơi việc truyền dữ liệu đáng tin cậy và hoạt động lâu dài-là rất quan trọng.

Wang Lei có bằng Cử nhân Kỹ thuật Tự động hóa và chuyên tâm áp dụng công nghệ cảm biến và các giải pháp IoT công nghiệp để cải thiện độ tin cậy đo lường, hiệu quả vận hành và chuyển đổi kỹ thuật số cho khách hàng toàn cầu.