راهنمای انتخاب حسگر سطح بی‌سیم: NB-IoT در مقابل LoRa در مقابل WiFi در مقابل 4G برای نظارت بر مخزن از راه دور

مقدمه

با توسعه سریع اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT)، سیستم‌های پایش سطح سیمی سنتی به تدریج با حسگرهای سطح بی‌سیم جایگزین می‌شوند. برای مخازن راه دور، مخازن آب، مخازن سوخت، مخازن ذخیره مواد شیمیایی و سیستم های آب کشاورزی، فناوری بی سیم نظارت بر سطح واقعی{1}}زمانی را بدون نصب سیم کشی پیچیده امکان پذیر می کند.

سنسور سطح بی سیم چیست؟

A سنسور سطح بی سیمیک دستگاه اندازه گیری صنعتی است که فناوری سنجش سطح را با قابلیت ارتباط بی سیم برای انتقال داده های سطح مخزن از راه دور بدون کابل فیزیکی ترکیب می کند.

یک سیستم مانیتورینگ سطح بی سیم معمولی شامل موارد زیر است:

• سنسور سطح (فشار، رادار، اولتراسونیک و غیره)
• ماژول ارتباط بی‌سیم (NB-IoT، LoRa، 4G، WiFi)
• پلت فرم ابری
• برنامه موبایل یا نرم افزار مانیتورینگ

انتخاب روش ارتباط بی‌سیم مناسب بسیار مهم است زیرا فناوری‌های مختلف از نظر پوشش، مصرف برق، هزینه نصب و محیط کاربرد مزایای متفاوتی دارند.

چهار گزینه رایج ارتباط بی سیم برای نظارت از راه دور مخزن عبارتند از NB-IoT، LoRa/LoRaWAN، WiFi و 4G.

1. NB-حسگر سطح بی‌سیم اینترنت اشیا

بهترین برای: نظارت از راه دور با مصرف انرژی کم و پوشش سلولی گسترده

NB-IoT (اینترنت اشیاء باند باریک) یک فناوری اینترنت اشیاء سلولی است که برای کاربردهای- کم مصرف و وسیع طراحی شده است. از شبکه‌های سلولی موجود استفاده می‌کند و به حسگرهای سطح بی‌سیم اجازه می‌دهد مستقیماً با ابر بدون نیاز به دروازه اضافی ارتباط برقرار کنند.

مزایای NB-IoT:

مصرف برق کم
NB-حسگرهای اینترنت اشیا برای برنامه‌های باطری- ایده‌آل هستند. یک سنسور می تواند سال ها با فواصل اندازه گیری و انتقال بهینه کار کند.

پوشش گسترده
از آنجایی که از زیرساخت سلولی استفاده می‌کند، NB{0}}IoT می‌تواند ارتباطات قابل اعتمادی را در بسیاری از مناطق دورافتاده که در آن راه‌حل‌های شبکه سنتی به سختی استقرار می‌دهند، فراهم کند.

بدون نیاز به دروازه
هر سنسور مستقیماً به شبکه سلولی متصل می شود و پیچیدگی نصب و هزینه های نگهداری را کاهش می دهد.

کاربردهای معمولی:

• نظارت بر سطح مخزن آب
• مدیریت هوشمند آب
• مخازن از راه دور
• تانک های زیرزمینی
• سیستم های نظارت بر تاسیسات

محدودیت ها:

به NB{0}}در دسترس بودن شبکه اینترنت اشیا نیاز دارد

برای برنامه‌هایی که به انتقال مکرر{0} زمان واقعی داده نیاز دارند، مناسب نیست

2. حسگر سطح بی سیم LoRa / LoRaWAN

بهترین برای: امکانات بزرگ با سنسورهای متعدد و شبکه های بی سیم خصوصی

LoRa (برد بلند) یک-فناوری ارتباط بی‌سیم کم مصرف است که برای انتقال داده از راه دور طراحی شده است. شبکه‌های LoRaWAN معمولاً در تأسیسات صنعتی، مزارع و برنامه‌های کاربردی شهر هوشمند استفاده می‌شوند که در آن چندین حسگر باید از طریق یک دروازه محلی با هم ارتباط برقرار کنند.

مزایای LoRa:

فاصله انتقال طولانی
LoRa محدوده ارتباطی عالی را به خصوص در محیط های باز مانند مزارع، مخازن و سایت های صنعتی فراهم می کند.

مصرف برق بسیار پایین{{0}
نیازهای کم انرژی آن را برای حسگرهای سطح بی سیم{0}}با باتری مناسب می کند.

اتصالات چند سنسور
یک دروازه LoRaWAN می‌تواند بسیاری از حسگرهای بی‌سیم را پشتیبانی کند و برای شبکه‌های نظارتی بزرگ مقرون به صرفه-می‌باشد.

کاربردهای معمولی:

• نظارت بر مخزن ذخیره سازی چندگانه
• سیستم های آبیاری کشاورزی
• نظارت بر فاضلاب
• شبکه‌های اینترنت اشیاء گسترده{0}}کارخانه

محدودیت ها:

به یک دروازه LoRa نیاز دارد

استقرار شبکه ممکن است نیاز به برنامه ریزی بیشتری داشته باشد

3. سنسور سطح بی سیم WiFi

بهترین برای: برنامه های داخلی با شبکه های بی سیم موجود

وای فای یکی از رایج ترین فناوری های ارتباطی بی سیم است. انتقال داده‌ها با سرعت بالا-و به طور گسترده در ساختمان‌ها، کارخانه‌ها و محیط‌های مسکونی در دسترس است.

مزایای وای فای:

سرعت انتقال داده بالا
WiFi از ارتباطات سریع پشتیبانی می کند و برای برنامه هایی که نیاز به به روز رسانی مکرر داده دارند مناسب است.

ادغام آسان
اکثر امکانات در حال حاضر دارای شبکه های WiFi هستند، که نیازهای زیرساختی اضافی را کاهش می دهد.

هزینه کم ارتباط
هنگام استفاده از شبکه‌های موجود، نیازی به اشتراک داده تلفن همراه نیست.

کاربردهای معمولی:

• مخازن آب سرپوشیده
• سیستم های آب ساختمان
• مانیتورینگ HVAC
• برنامه های کاربردی خانه هوشمند

محدودیت ها:

مصرف انرژی بالاتر در مقایسه با NB-IoT و LoRa

فاصله ارتباطی محدود

تضعیف سیگنال ناشی از دیوارها و سازه های فلزی

4. 4سنسور سطح بی‌سیم G

بهترین برای: نظارت{0}در زمان واقعی که نیاز به ارتباط سریع دارد

4G ارتباطات سلولی با سرعت بالا را- فراهم می‌کند و برای برنامه‌هایی که نیاز به انتقال مکرر داده، پیکربندی از راه دور و هشدارهای{2}زمان واقعی دارند، مناسب است.

مزایای 4G:

-انتقال داده در زمان واقعی
4G ارتباط سریع بین سنسورها، پلتفرم های ابری و سیستم های نظارتی را امکان پذیر می کند.

در دسترس بودن گسترده

شبکه های 4G به طور گسترده در سراسر جهان مستقر هستند، و آنها را برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب می کند.

بدون درگاه محلی مورد نیاز است

مشابه NB{0}}IoT، حسگرهای 4G می‌توانند مستقیماً از طریق شبکه‌های سلولی به اینترنت متصل شوند.

کاربردهای معمولی:

• نظارت بر مخزن سوخت
• نظارت بر ذخیره سازی مواد شیمیایی
• تجهیزات صنعتی از راه دور
• سیستم های تامین آب اضطراری

محدودیت ها:

مصرف برق بالاتر

به سیم کارت و طرح داده تلفن همراه نیاز دارد

NB-مقایسه اینترنت اشیا در مقابل LoRa در مقابل WiFi در مقابل 4G

چگونه سنسور سطح بی سیم مناسب را انتخاب کنیم؟

بهترین روش ارتباط بی سیم به عوامل مختلفی بستگی دارد:

1. محل نصب

برای مناطق دورافتاده بدون زیرساخت سیمی، NB{0}}IoT یا 4G معمولاً ترجیح داده می شود.

2. تعداد نقاط نظارت

برای ده ها یا صدها تانک در یک سایت، LoRaWAN می تواند هزینه های استقرار را کاهش دهد.

3. در دسترس بودن قدرت

برای حسگرهای{0}}با باتری، NB-IoT و LoRa به دلیل مصرف انرژی کمتر، انتخاب های بهتری هستند.

4. الزامات فرکانس داده

برای به‌روزرسانی‌های مکرر و زنگ‌های{0}زمان واقعی، 4G یا WiFi ارتباط سریع‌تری را فراهم می‌کند.

نتیجه گیری

هیچ فناوری بی سیم واحدی برای هر برنامه نظارت مخزن از راه دور مناسب نیست.

• NB-اینترنت اشیا برای نظارت از راه دور کم مصرف-دراز مدت- ایده آل است.
• LoRa/LoRaWAN بهترین انتخاب برای-شبکه های حسگر در مقیاس بزرگ است.
• WiFi برای برنامه های داخلی با شبکه های موجود به خوبی کار می کند.
• 4G LTE ارتباط سریع و قابل اعتمادی را برای نظارت{1} زمان واقعی فراهم می کند.

با ترکیب{0}فناوری اندازه‌گیری سطح دقت بالا با روش ارتباط بی‌سیم مناسب، حسگرهای سطح بی‌سیم راه‌حلی انعطاف‌پذیر، مقرون‌به‌صرفه{1}}و قابل اعتماد برای نظارت بر مخازن صنعتی مدرن ارائه می‌کنند.

5 سوال متداول در مورد سنسورهای سطح بی سیم

1. بهترین فناوری ارتباط بی سیم برای سنسور سطح چیست؟

بهترین گزینه جهانی وجود ندارد زیرا روش ارتباطی ایده آل به کاربرد بستگی دارد. انتخاب باید مکان، در دسترس بودن توان، فرکانس داده و شرایط شبکه را در نظر بگیرد.

2. حسگر سطح بی سیم تا چه اندازه می تواند داده ها را منتقل کند؟

فاصله انتقال به فناوری ارتباطی و محیط نصب بستگی دارد.

ویژگی های معمولی:

NB-IoT: پوشش سلولی گسترده از طریق شبکه‌های موجود

LoRaWAN: چندین کیلومتر در مناطق باز بسته به آنتن و محیط

WiFi: معمولاً برای ارتباطات کوتاه{0}}در فضای داخلی مناسب است

4G: از شبکه های سلولی استفاده می کند و می تواند مناطق جغرافیایی بزرگی را پوشش دهد

برای مخازن راه دور، فناوری‌های سلولی مانند NB-IoT و 4G اغلب ترجیح داده می‌شوند زیرا به دروازه‌های محلی نیاز ندارند.

3. باتری سنسور سطح بی سیم چقدر دوام می آورد؟

عمر باتری به عوامل مختلفی بستگی دارد:

فرکانس اندازه گیری

فاصله انتقال داده ها

روش ارتباط بی سیم

دمای محیط

مصرف برق سنسور

برای برنامه‌های کم مصرف-که از ارتباطات NB-IoT یا LoRa استفاده می‌کنند، سنسورهای سطح بی‌سیم با پیکربندی مناسب معمولاً می‌توانند چندین سال بدون تعویض باتری کار کنند.

4. آیا می توان از سنسورهای سطح بی سیم در فضای باز استفاده کرد؟

بله. سنسورهای سطح بی‌سیم صنعتی برای محیط‌های بیرونی طراحی شده‌اند که به حفاظت مناسب مجهز باشند.

5. سنسور سطح اولتراسونیک را انتخاب کنم یا سنسور سطح رادار؟

انتخاب بستگی به محیط و شرایط کاری دارد. انتخاب فناوری سنجش صحیح به اندازه انتخاب روش ارتباط بی سیم مهم است. مقاله قبلی را ببینیداینجا.

درباره نویسنده

مهندس ارشد برنامه در MACSENSOR

وانگ لی، مهندس ارشد کاربرد حسگر در MACSENSOR، متخصص در اندازه‌گیری فشار صنعتی، نظارت بر سطح، و راه‌حل‌های سنجش بی‌سیم اینترنت اشیا است. او با 12 سال تجربه در کاربردهای ابزار دقیق فرآیند، به مشتریان کمک کرده است تا بیش از 300 راه حل اندازه گیری سفارشی را در صنایعی مانند تصفیه آب، پتروشیمی، مدیریت سوخت، کشاورزی و اتوماسیون صنعتی توسعه دهند.

تخصص او انتخاب حسگر سطح بی سیم، سیستم های نظارت از راه دور مخزن، فن آوری های اندازه گیری فشار و سطح رادار، و راه حل های ارتباطی صنعتی را پوشش می دهد. او در طراحی سیستم‌های نظارتی برای مخازن راه دور، مخازن ذخیره‌سازی و تجهیزات صنعتی که انتقال داده‌های قابل اعتماد و عملیات طولانی‌مدت- حیاتی است، مشارکت داشته است.

وانگ لی دارای مدرک لیسانس در مهندسی اتوماسیون است و به استفاده از فناوری حسگر و راه حل های صنعتی اینترنت اشیا برای بهبود قابلیت اطمینان اندازه گیری، کارایی عملیاتی و تحول دیجیتال برای مشتریان جهانی اختصاص دارد.