Comprensión de la monitorización inalámbrica
Definición: ¿Qué es la monitorización inalámbrica?
Monitoreo inalámbrico (también llamadas redes de sensores inalámbricos o WSN) se refiere a monitoreo de condición sistemas que utilizan sensores alimentados por baterías que transmiten vibración, Los sistemas inalámbricos transmiten datos de temperatura y otros mediante comunicación por radiofrecuencia (RF) a receptores centrales, eliminando la necesidad de cables de señal entre los sensores y el hardware de monitorización. Estos sistemas integran sensor, procesamiento local, transmisor de radio y batería en unidades compactas montadas directamente en el equipo, comunicando las mediciones a gateways/receptores que reenvían los datos al software de monitorización a través de las redes de la instalación.
La monitorización inalámbrica reduce drásticamente los costes de instalación (sin necesidad de cableado), permite monitorizar equipos rotativos, instalaciones temporales y ubicaciones de difícil acceso, y facilita la rápida expansión de la cobertura de monitorización. Los avances tecnológicos en electrónica de bajo consumo y recolección de energía están haciendo que la tecnología inalámbrica sea cada vez más viable para aplicaciones permanentes. monitoreo en línea aplicaciones.
Arquitectura del sistema
Nodos de sensores inalámbricos
- Sensor: MEMS o piezoeléctrico acelerómetro, sensor de temperatura
- Procesador: Microcontrolador para procesamiento de señales y compresión de datos
- Radio: Transmisor de baja potencia (2,4 GHz, típico sub-GHz)
- Fuerza: Batería (normalmente de 3 a 5 años) o recolección de energía
- Tamaño: Paquete compacto (de tarjeta de crédito a baraja de cartas)
Infraestructura de red
- Pasarelas/Receptores: Recopilar datos de múltiples nodos sensores
- Redes de malla: Los sensores se transmiten información entre sí, ampliando así su alcance.
- Conectividad en la nube: Conexión a Internet para acceso remoto
- Software: Tendencias, análisis, alarmas, informes
Ventajas
Sencillez de instalación
- Sin necesidad de tirar cables (importante ahorro de costes)
- Instalar sensor, configurar red, operativo
- Tiempo de instalación: minutos frente a horas para la instalación con cable
- Se requiere mano de obra mínima calificada
Flexibilidad
- Fácil de añadir o reubicar sensores
- Monitoreo temporal sencillo
- Programas piloto de bajo riesgo
- Escalable incrementalmente
Equipos de difícil acceso
- Ubicaciones remotas (tanques, torres, altura)
- Equipos rotativos (difíciles de cablear)
- Zonas peligrosas (minimizar las intrusiones)
- Activos distribuidos (oleoductos, parques eólicos)
Relación coste-eficacia
- Menor coste de instalación que la instalación por cable.
- Permite monitorizar equipos que antes no eran económicos.
- Ampliar la cobertura dentro del mismo presupuesto
Limitaciones y desafíos
Duración de la batería
- Vida útil limitada (normalmente de 1 a 5 años)
- Se requiere el reemplazo de la batería
- Es necesario controlar el estado de la batería.
- La captación de energía ayuda, pero añade complejidad.
Resolución de datos
- Potencia de procesamiento limitada (ahorro de batería)
- Frecuencias de muestreo más bajas que las de los sistemas cableados.
- Detalle espectral reducido
- Puede que se pierda contenido de alta frecuencia
Fiabilidad de la comunicación
- Interferencias de radiofrecuencia procedentes de equipos eléctricos
- Limitaciones de alcance (las estructuras metálicas atenúan las señales)
- Posible pérdida de datos si se interrumpe la comunicación.
- Complejidad de la gestión de redes
Preocupaciones de seguridad
- La conexión inalámbrica es vulnerable a la piratería informática y las interferencias.
- Se necesita cifrado y autenticación.
- Consideraciones sobre ciberseguridad
Aplicaciones
Cobertura general de equipos
- Ampliar la monitorización a equipos previamente no monitorizados
- Monitorear de forma rentable grandes poblaciones de equipos
- Equipos auxiliares de planta
Monitoreo temporal
- campañas de diagnóstico a corto plazo
- Equipos en préstamo/alquiler
- Equipos de construcción
- Equipo de temporada
Activos remotos
- turbinas eólicas
- Equipos para oleoductos
- Equipos de minería
- Instalaciones distribuidas
Tendencias tecnológicas
Recolección de energía
- La captación de energía por vibración prolonga la vida útil de la batería.
- Aprovechamiento del gradiente térmico
- Energía solar para aplicaciones en exteriores
- Hacia una operación autosostenible
Procesamiento de bordes
- Más análisis en el nodo sensor
- Transmitir únicamente alarmas o datos comprimidos
- Reduce las necesidades de energía y ancho de banda.
Integración IIoT
- Plataformas de Internet de las Cosas Industriales
- Análisis basado en la nube
- Aprendizaje automático a gran escala
- Interfaces de teléfonos inteligentes/tabletas
Criterios de selección
Utilice la conexión inalámbrica cuando:
- El coste del cableado es prohibitivo o poco práctico.
- Es necesario monitorizar muchas máquinas de prioridad moderada.
- monitoreo temporal o de prueba
- Equipos remotos o distribuidos
- Análisis de vibraciones estándar adecuado (protección no crítica)
Utilice la conexión por cable cuando:
- Equipos críticos que requieren monitorización continua de alta fidelidad
- Se requiere protección de la maquinaria (parada automática).
- Se necesitan frecuencias de muestreo o resolución espectral muy altas.
- Mandato reglamentario para sistemas cableados
La monitorización inalámbrica de vibraciones representa una tecnología clave que permite monitorizar el estado de equipos previamente excluidos de los programas debido al coste del cableado. Si bien no sustituye a los sistemas cableados para aplicaciones críticas, la tecnología inalámbrica amplía considerablemente la cobertura de monitorización, proporciona una monitorización temporal flexible y permite nuevas aplicaciones en activos remotos y distribuidos, democratizando la monitorización del estado en instalaciones industriales.
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