Ръководство за избор на безжичен сензор за ниво: NB-IoT срещу LoRa срещу WiFi срещу 4G за дистанционно наблюдение на резервоара

Въведение

С бързото развитие на индустриалния интернет на нещата (IIoT) традиционните кабелни системи за мониторинг на ниво постепенно се заменят от безжични сензори за ниво. За отдалечени резервоари, резервоари за вода, резервоари за гориво, резервоари за съхранение на химикали и системи за селскостопанска вода безжичната технология позволява-наблюдение на нивото в реално време без сложна инсталация на кабели.

Какво представлява безжичният сензор за ниво?

A безжичен сензор за нивое промишлено измервателно устройство, което съчетава технология за отчитане на нивото с възможност за безжична комуникация за предаване на данни за нивото на резервоара от разстояние без физически кабели.

Типичната безжична система за мониторинг на нивото се състои от:

• Сензор за ниво (налягане, радар, ултразвук и др.)
• Модул за безжична комуникация (NB-IoT, LoRa, 4G, WiFi)
• Облачна платформа
• Мобилно ПРИЛОЖЕНИЕ или софтуер за наблюдение

Изборът на правилния метод за безжична комуникация е от решаващо значение, тъй като различните технологии имат различни предимства по отношение на покритие, консумация на енергия, цена на инсталиране и среда на приложение.

Четирите най-често срещани опции за безжична комуникация за дистанционно наблюдение на резервоара са NB-IoT, LoRa/LoRaWAN, WiFi и 4G.

1. NB-IoT безжичен сензор за ниво

Най-добро за: Дистанционно наблюдение с ниска консумация на енергия и широко клетъчно покритие

NB-IoT (Narrowband Internet of Things) е клетъчна IoT технология, предназначена за приложения с ниска-енергия,-област. Той използва съществуващи клетъчни мрежи, позволявайки на безжичните сензори за ниво да комуникират директно с облака, без да се изисква допълнителен шлюз.

Предимства на NB-IoT:

Ниска консумация на енергия
NB-IoT сензорите са идеални за-захранвани от батерии приложения. Сензорът може да работи години наред с оптимизирани интервали на измерване и предаване.

Широко покритие
Тъй като използва клетъчна инфраструктура, NB-IoT може да осигури надеждна комуникация в много отдалечени райони, където традиционните мрежови решения са трудни за внедряване.

Не е необходим шлюз
Всеки сензор се свързва директно към клетъчната мрежа, намалявайки сложността на монтажа и разходите за поддръжка.

Типични приложения:

• Следене на нивото на водния резервоар
• Интелигентно управление на водата
• Отдалечени резервоари
• Подземни резервоари
• Системи за мониторинг на комунални услуги

Ограничения:

Изисква NB-наличие на IoT мрежа

Не е подходящ за приложения, изискващи често-предаване на данни в реално време

2. Безжичен сензор за ниво LoRa / LoRaWAN

Най-добро за: Големи съоръжения с множество сензори и частни безжични мрежи

LoRa (Long Range) е технология за безжична-комуникация с ниска-мощност, предназначена за-пренос на данни на дълги разстояния. LoRaWAN мрежите обикновено се използват в индустриални съоръжения, ферми и интелигентни градски приложения, където множество сензори трябва да комуникират през локален шлюз.

Предимства на LoRa:

Голямо разстояние на предаване
LoRa осигурява отличен комуникационен обхват, особено в открити среди като ферми, резервоари и индустриални обекти.

Изключително{0}}ниска консумация на енергия
Неговите ниски енергийни изисквания го правят подходящ за-захранвани с батерии безжични сензори за ниво.

Множество сензорни връзки
Един LoRaWAN шлюз може да поддържа много безжични сензори, което го прави-рентабилен за големи мрежи за наблюдение.

Типични приложения:

• Мониторинг на множество резервоари за съхранение
• Селскостопански напоителни системи
• Мониторинг на отпадъчни води
• Фабрични -IoT мрежи

Ограничения:

Изисква LoRa шлюз

Разгръщането на мрежа може да изисква допълнително планиране

3. WiFi безжичен сензор за ниво

Най-добро за: приложения на закрито със съществуващи безжични мрежи

WiFi е една от най-разпространените безжични комуникационни технологии. Осигурява високо{1}}скоростно предаване на данни и е широко достъпно в сгради, фабрики и жилищни среди.

Предимства на WiFi:

Висока скорост на предаване на данни
WiFi поддържа бърза комуникация и е подходящ за приложения, изискващи чести актуализации на данни.

Лесна интеграция
Повечето съоръжения вече имат WiFi мрежи, което намалява допълнителните изисквания за инфраструктура.

Ниски разходи за комуникация
Не се изисква абонамент за клетъчни данни, когато използвате съществуващи мрежи.

Типични приложения:

• Вътрешни резервоари за вода
• Изграждане на водни системи
• HVAC мониторинг
• Приложения за интелигентен дом

Ограничения:

По-висока консумация на енергия в сравнение с NB-IoT и LoRa

Ограничено разстояние за комуникация

Затихване на сигнала, причинено от стени и метални конструкции

4. 4G безжичен сензор за ниво

Най-добро за: Наблюдение-в реално време, което изисква бърза комуникация

4G осигурява високо{1}}скоростна клетъчна комуникация и е подходяща за приложения, изискващи често предаване на данни, дистанционна конфигурация и-аларми в реално време.

Предимства на 4G:

Предаване на-данни в реално време
4G позволява бърза комуникация между сензори, облачни платформи и системи за наблюдение.

Широка наличност

4G мрежите са широко разпространени по целия свят, което ги прави подходящи за много индустриални приложения.

Не е необходим локален шлюз

Подобно на NB-IoT, 4G сензорите могат да се свързват директно с интернет чрез клетъчни мрежи.

Типични приложения:

• Мониторинг на резервоара за гориво
• Мониторинг на съхранение на химикали
• Дистанционно индустриално оборудване
• Системи за аварийно водоснабдяване

Ограничения:

По-висока консумация на енергия

Изисква SIM карта и клетъчен план за данни

NB-Сравнение на IoT срещу LoRa срещу WiFi срещу 4G

Как да изберем правилния безжичен сензор за ниво?

Най-добрият метод за безжична комуникация зависи от няколко фактора:

1. Място на инсталиране

За отдалечени райони без кабелна инфраструктура, NB-IoT или 4G обикновено се предпочитат.

2. Брой точки за наблюдение

За десетки или стотици резервоари в рамките на един обект LoRaWAN може да намали разходите за внедряване.

3. Наличност на мощност

За сензори,-захранвани от батерии, NB-IoT и LoRa са по-добър избор поради по-ниската консумация на енергия.

4. Изисквания за честота на данните

За чести актуализации и-аларми в реално време 4G или WiFi осигуряват по-бърза комуникация.

Заключение

Няма нито една безжична технология, подходяща за всяко приложение за дистанционно наблюдение на резервоар.

• NB-IoT е идеален за ниско{1}}енергийно, дългосрочно-отдалечено наблюдение.
• LoRa/LoRaWAN е най-добрият избор за-широмащабни сензорни мрежи.
• WiFi работи добре за приложения на закрито със съществуващи мрежи.
• 4G LTE осигурява бърза и надеждна комуникация за-наблюдение в реално време.

Чрез комбиниране на високо{0}}технология за измерване на ниво на точност с правилния метод за безжична комуникация, безжичните сензори за ниво осигуряват гъвкаво,-рентабилно и надеждно решение за съвременен мониторинг на индустриални резервоари.

Топ 5 на често задавани въпроси относно безжичните сензори за ниво

1. Коя е най-добрата безжична комуникационна технология за сензор за ниво?

Няма универсален най-добър вариант, тъй като идеалният метод за комуникация зависи от приложението. Изборът трябва да вземе предвид местоположението, наличността на захранване, честотата на данните и мрежовите условия.

2. Колко далеч може да предава данни безжичен сензор за ниво?

Разстоянието на предаване зависи от комуникационната технология и инсталационната среда.

Типични характеристики:

NB-IoT: Широко клетъчно покритие чрез съществуващи мрежи

LoRaWAN: Няколко километра на открито в зависимост от антената и околната среда

WiFi: Обикновено подходящ за комуникация на закрито на къси-разстояния

4G: Използва клетъчни мрежи и може да покрие големи географски области

За отдалечени резервоари често се предпочитат клетъчни технологии като NB-IoT и 4G, защото не изискват локални шлюзове.

3. Колко издържа батерията на безжичен сензор за ниво?

Животът на батерията зависи от няколко фактора:

Честота на измерване

Интервал на предаване на данни

Метод за безжична комуникация

Температура на околната среда

Консумирана мощност на сензора

За приложения с ниска-енергия, използващи NB-IoT или LoRa комуникация, правилно конфигурираните безжични сензори за ниво обикновено могат да работят няколко години без смяна на батерията.

4. Могат ли безжичните сензори за ниво да се използват на открито?

да Индустриалните безжични сензори за ниво са проектирани за външна среда, когато са оборудвани с подходяща защита.

5. Трябва ли да избера ултразвуков сензор за ниво или радарен сензор за ниво?

Изборът зависи от средата и условията на работа. Изборът на правилната сензорна технология е толкова важен, колкото и изборът на метод за безжична комуникация. Вижте предишната статиятук.

За автора

Старши инженер по приложения в MACSENSOR

Уанг Лей е старши инженер по сензорни приложения в MACSENSOR, специализиран в индустриално измерване на налягане, мониторинг на нивото и решения за безжично наблюдение на IoT. С 12-годишен опит в приложенията за измерване на процеси, той е помогнал на клиентите да разработят повече от 300 персонализирани измервателни решения в индустрии като пречистване на вода, нефтохимическа промишленост, управление на горива, селско стопанство и индустриална автоматизация.

Експертният му опит обхваща избор на безжичен сензор за ниво, системи за дистанционно наблюдение на резервоари, технологии за измерване на налягане и радарно ниво и индустриални комуникационни решения. Той е участвал в проектирането на системи за мониторинг на отдалечени резервоари, резервоари за съхранение и промишлено оборудване, където надеждното предаване на данни и дългосрочната-работа са критични.

Уанг Лей притежава бакалавърска степен по Инженерство в автоматизацията и е посветен на прилагането на сензорна технология и индустриални IoT решения за подобряване на надеждността на измерванията, оперативната ефективност и цифровата трансформация за глобални клиенти.