درک مانیتورینگ بیسیم
تعریف: مانیتورینگ بیسیم چیست؟
نظارت بیسیم (که به آن شبکههای حسگر بیسیم یا WSN نیز گفته میشود) به ... اشاره دارد. پایش وضعیت سیستمهایی که از حسگرهای باتریدار برای انتقال اطلاعات استفاده میکنند لرزش, ، دما و سایر دادهها را از طریق ارتباط فرکانس رادیویی (RF) به گیرندههای مرکزی منتقل میکند و نیاز به کابلهای سیگنال بین حسگرها و سختافزار مانیتورینگ را از بین میبرد. سیستمهای بیسیم، حسگر، پردازش محلی، فرستنده رادیویی و باتری را در بستههای فشردهای که مستقیماً روی تجهیزات نصب شدهاند، ترکیب میکنند و اندازهگیریها را به دروازهها/گیرندههایی که دادهها را از طریق شبکههای تأسیسات به نرمافزار مانیتورینگ ارسال میکنند، مخابره میکنند.
نظارت بیسیم هزینههای نصب را به طرز چشمگیری کاهش میدهد (بدون کشیدن کابل)، امکان نظارت بر تجهیزات چرخشی، نصبهای موقت و مکانهای با دسترسی دشوار را فراهم میکند و امکان گسترش سریع پوشش نظارت را فراهم میکند. پیشرفتهای فناوری در الکترونیک کممصرف و برداشت انرژی، بیسیم را به طور فزایندهای برای استفاده دائمی مناسب میسازد. نظارت آنلاین برنامه های کاربردی.
معماری سیستم
گرههای حسگر بیسیم
- حسگر: MEMS یا پیزوالکتریک شتاب سنج, ، حسگر دما
- پردازنده: میکروکنترلر برای پردازش سیگنال و فشردهسازی دادهها
- رادیو: فرستنده کممصرف (۲.۴ گیگاهرتز، معمولاً زیر گیگاهرتز)
- قدرت: باتری (معمولاً ۳ تا ۵ سال) یا برداشت انرژی
- اندازه: بسته فشرده (از کارت اعتباری تا دسته کارتهای دیگر)
زیرساخت شبکه
- دروازهها/گیرندهها: جمعآوری دادهها از چندین گره حسگر
- شبکه مش: حسگرها از طریق یکدیگر رله میکنند و برد را افزایش میدهند
- اتصال ابری: اتصال به اینترنت برای دسترسی از راه دور
- Software: روندها، تحلیلها، هشدارها، گزارشها
مزایا
سادگی نصب
- بدون نیاز به کابل کشی (صرفه جویی قابل توجه در هزینه ها)
- نصب سنسور، پیکربندی شبکه، عملیاتی
- زمان نصب: دقیقه در مقابل ساعت برای سیستم سیمی
- حداقل نیروی کار ماهر مورد نیاز
انعطافپذیری
- اضافه کردن یا جابجایی آسان سنسورها
- نظارت موقت و ساده
- برنامههای آزمایشی کمخطر
- مقیاسپذیر به صورت تدریجی
تجهیزات با دسترسی دشوار
- مکانهای دور (مخازن، برجها، خطوط هوایی)
- تجهیزات دوار (سیمکشی دشوار)
- مناطق خطرناک (به حداقل رساندن نفوذ)
- داراییهای توزیعشده (خطوط لوله، مزارع بادی)
مقرون به صرفه بودن
- هزینه نصب کمتر نسبت به سیم کشی
- تجهیزات نظارتی که قبلاً غیر اقتصادی بودند را فعال میکند
- گسترش پوشش با همان بودجه
محدودیتها و چالشها
عمر باتری
- عمر عملیاتی محدود (معمولاً ۱ تا ۵ سال)
- تعویض باتری مورد نیاز است
- باید وضعیت باتری را پیگیری کنید
- برداشت انرژی مفید است اما پیچیدگی را افزایش میدهد
وضوح داده
- قدرت پردازش محدود (صرفهجویی در مصرف باتری)
- نرخ نمونهبرداری پایینتر نسبت به سیستمهای سیمی
- جزئیات طیفی کاهش یافته
- ممکن است محتوای با فرکانس بالا را از دست بدهد
قابلیت اطمینان ارتباطات
- تداخل RF ناشی از تجهیزات الکتریکی
- محدودیتهای برد (سازههای فلزی سیگنالها را تضعیف میکنند)
- احتمال از دست رفتن دادهها در صورت قطع ارتباط
- پیچیدگی مدیریت شبکه
نگرانیهای امنیتی
- بیسیم در برابر هک/اختلال آسیبپذیر است
- رمزگذاری و احراز هویت مورد نیاز است
- ملاحظات امنیت سایبری
کاربردها
پوشش تجهیزات عمومی
- گسترش نظارت بر تجهیزاتی که قبلاً نظارت نشدهاند
- نظارت مقرون به صرفه بر جمعیت زیاد تجهیزات
- تجهیزات تعادل کارخانه
نظارت موقت
- کمپینهای تشخیصی کوتاهمدت
- تجهیزات قرضی/اجارهای
- تجهیزات ساختمانی
- تجهیزات فصلی
داراییهای از راه دور
- توربینهای بادی
- تجهیزات خط لوله
- تجهیزات معدن
- امکانات توزیعشده
روندهای فناوری
برداشت انرژی
- برداشت انرژی ارتعاشی، عمر باتری را افزایش میدهد
- برداشت گرادیان حرارتی
- خورشیدی برای کاربردهای فضای باز
- نزدیک شدن به عملیات خودکفا
پردازش لبه
- تحلیل بیشتر در گره حسگر
- فقط آلارمها یا دادههای فشرده را ارسال کنید
- کاهش نیاز به برق و پهنای باند
ادغام IIoT
- پلتفرمهای اینترنت اشیاء صنعتی
- تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر
- یادگیری ماشین در مقیاس بزرگ
- رابطهای تلفن هوشمند/تبلت
معیارهای انتخاب
از بیسیم استفاده کنید وقتی:
- هزینه کابل کشی گزاف یا غیرعملی است
- نیاز به نظارت بر بسیاری از ماشینهای با اولویت متوسط
- نظارت موقت یا آزمایشی
- تجهیزات از راه دور یا توزیع شده
- آنالیز ارتعاش استاندارد کافی است (حفاظت بحرانی نیست)
از سیمکشی زمانی استفاده کنید که:
- تجهیزات حیاتی که نیاز به نظارت مداوم با دقت بالا دارند
- حفاظت از ماشین آلات (خاموش شدن خودکار) الزامی است
- نرخ نمونهبرداری بسیار بالا یا وضوح طیفی مورد نیاز است
- الزام نظارتی برای سیستمهای سیمکشیشده
پایش ارتعاش بیسیم، فناوری توانمندی را ارائه میدهد که پایش وضعیت را برای تجهیزاتی که قبلاً به دلیل هزینههای کابلکشی از برنامهها حذف شده بودند، از نظر اقتصادی عملی میکند. اگرچه بیسیم جایگزین سیستمهای سیمی برای کاربردهای حیاتی نمیشود، اما پوشش پایش را به میزان قابل توجهی گسترش میدهد، پایش موقت انعطافپذیری را فراهم میکند و کاربردهای جدیدی را در داراییهای دورافتاده و توزیعشده امکانپذیر میسازد و پایش وضعیت را در تأسیسات صنعتی همگانی میکند.