acecook

Ứng dụng Cảm biến không dây Sub – Ghz trong Công nghiệp

Chuyển đổi số - chuyển đổi xanh
20/01/2020 13:57
Để kết nối và giao tiếp với các thiết bị có thể sử dụng giải pháp nối dây hoặc giải pháp wireless. Giao tiếp...
aa

Để kết nối và giao tiếp với các thiết bị có thể sử dụng giải pháp nối dây hoặc giải pháp wireless. Giao tiếp wireless là phương thức truyền dữ liệu trong không gian sử dụng sóng điện từ như sóng radio, sóng hồng ngoại,… Khi triển khai các ứng dụng IoT, công nghệ wireless 2.4 Ghz và wireless sub – Ghz được ứng dụng chủ yếu [1]. Công nghệ sub – Ghz hoạt động ở dải tần nhỏ hơn 1 Ghz. Các quốc gia trên thế giới chủ yếu sử dụng giải tần miễn phí cấp phép 433 Mhz. Tuy nhiên có một số dải tần khác được sử dụng ở một số khu vực: Bắc Mỹ và Úc là 915 Mhz, châu Âu là 868 Mhz, Trung Quốc là 470 Mhz và 779 Mhz, và Nhật Bản là 426 Mhz và 920 Mhz [2] (Hình 1).

ung dung cam bien khong day sub 8211 ghz trong cong nghiep
Hình 1: Băng tần ISM sub-Ghz miễn phí trên thế giới

Trong các ứng dụng IoT, công nghệ wireless sub-Ghz được sử dụng nhiều hơn wireless 2.4 Ghz vì các ưu điểm vượt trội về truyền xa tin cậy, tiêu thụ ít năng lượng và chống nhiễu tốt (Hình 2). Khoảng cách truyền của sub-Ghz gấp 1.5 đến 2 lần so với công nghệ wireless 2.4 Ghz, đạt đến vài km [3]. Sub-Ghz có tần số thấp, bước sóng dài nên dễ dàng lan truyền qua các vật cản như tường, cây cối, tòa nhà trong các đô thị và trong nhà máy. Bước sóng dài của sub-Ghz làm cho ít suy hao đường truyền nên truyền đi được xa hơn. Sub-Ghz sử dụng băng tần hẹp và tốc độ truyền thấp nên tiêu thụ ít năng lượng. Bên cạnh đó, do tính truyền xa nên các sensor node truyền trực tiếp về bộ nhận wireless theo mạng hình sao do đó cảm biến wireless có thể ở chế độ hoạt động hoặc chế độ chờ từ đó cũng góp phần hạn chế năng lượng sử dụng của các cảm biến [1]. Sub-Ghz cần tín hiệu năng lượng thấp từ bộ truyền cho cùng một tín hiệu ở bộ nhận nên sub-Ghz phù hợp cho các thiết bị cảm biến IoT dùng pin. Một viên pin có thể cấp năng lượng cho cảm biến sub-Ghz lên tới 10-20 năm [4]. Sub-Ghz hoạt động ở dải tần thấp hơn và có rất ít thiết bị wireless hoạt động ở dải tần này nên sẽ chống nhiễu tốt hơn [3].

ung dung cam bien khong day sub 8211 ghz trong cong nghiep
Hình 2: Bảng so sánh Sub-Ghz và 2.4 Ghz

Mạng cảm biến sub-Ghz là một ứng dụng tiêu biểu của công nghệ sub-Ghz. Kiến trúc mạng cảm biến bao gồm các cảm biến tích hợp bộ phát wireless và bộ thu wireless kết nối theo dạng hình sao (Hình 3). Mạng wireless dùng để kết nối các cảm biến wireless xung quanh đưa dữ liệu về bộ nhận wireless trung tâm.

ung dung cam bien khong day sub 8211 ghz trong cong nghiep
Hình 3: Kiến trúc mạng cảm biến wireless

Cảm biến wireless sub-Ghz bao gồm 2 phần chính: phần cảm biến và phần truyền wireless (Hình 4). Phần cảm biến có thể là module cảm biến hoặc các cảm biến hoàn chỉnh. Phần truyền wireless bao gồm mạch xử lý tín hiệu và ăng ten truyền. Phần truyền wireless thường sử dụng pin để cấp năng lượng cho phần truyền và cho cả phần cảm biến. Trong mạng cảm biến wireless, giao thức truyền nhận được thiết kế để tối ưu năng lượng sử dụng. Các cảm biến bình thường sẽ ở chế độ chờ và sẽ hoạt động định kỳ hoặc nhận lệnh từ bộ nhận nên sẽ tối ưu năng lượng sử dụng. Thời gian hoạt động của pin phụ thuộc vào tần suất truyền dữ liệu được cấu hình và thời gian hoạt động có thể lên tới 10 đến 20 năm.

ung dung cam bien khong day sub 8211 ghz trong cong nghiep
Hình 4: Các cảm biến wireless sub-Ghz

Bộ thu wireless sub-Ghz gồm ăng ten thu, bộ xử lý tín hiệu và cổng xuất dữ liệu (Hình 5). Mỗi bộ thu wirless có thể kết nối dạng sao với nhiều bộ cảm biến wireless trong vùng phủ sóng của bộ thu. Vùng phủ sóng của bộ thu có thể lên tới vài km khi 2 ăng ten thu và phát nhìn thấy nhau. Khoảng cách truyền sẽ nhỏ hơn nếu có vật cản giữa cảm biến phát và bộ thu wireless. Dữ liệu từ bộ thu wireless có thể kết nối có dây đến PLC, HMI, SCADA, IoT gateway để phục vụ cho việc giám sát, phân tích dữ liệu và lập báo cáo.

ung dung cam bien khong day sub 8211 ghz trong cong nghiep
Hình 5: Bộ thu wireless sub-Ghz

Công nghệ sub-Ghz giúp triển khai mạng cảm biến wireless một cách nhanh chóng và đơn giản. Cảm biến wireless đã được cấp nguồn bằng pin và kết nối wirless nên không cần đi cáp tín hiệu hay cấp nguồn gì. Việc triển khai mạng wireless sub-Ghz mang lại ưu điểm vượt trội với các nhà máy, tòa nhà, và cơ sở vật chất đang hoạt động vì không cần phải cắt điện phục vụ thi công kéo cáp tín hiệu và cáp nguồn nên không làm gián đoạn hoạt động của các nhà máy, tòa nhà và cơ sở vật chất. Bên cạnh đó, công nghệ sub-Ghz giúp cho việc vận hành, bảo trì mạng wireless rất dễ dàng và thuận tiện. Do mỗi cảm biến wireless có một ID riêng biệt, có thông số về pin và cường độ sóng đều đưa về trung tâm nên việc chẩn đoán và xử lý cảm biến lỗi rất dễ dàng và thuận tiện.

Các ngành năng lượng, nông nghiệp, y tế, sản xuất và các ngành công nghiệp khác sử dụng mạng cảm biến sub-Ghz như là giải pháp kết nối để gửi dữ liệu định kỳ và khối lượng dữ liệu nhỏ. Mạng cảm biến sub-Ghz phù hợp cho ứng dụng công nghiệp quá trình, tòa nhà, thành phố thông minh (chiếu sáng, đỗ xe, điều khiển giao thông, đọc công tơ năng lượng). Các ứng dung cụ thể bao gồm: mạng năng lượng thông minh, tòa nhà thông minh, giám sát cơ sở vật chất, đồng hồ đo thông minh, đo lường tự động hóa từ xa nhà máy, nông nghiệp thông minh và ngành ngư nghiệp, giám sát tội phạm và thiên tai, nhà thông minh, giám sát người già, trẻ em và người bệnh [5]. Trong ngành nông nghiệp, mạng cảm biến sub-Ghz sử dụng để kết nối các cảm biến về điều kiện không khí, chất lượng nước, thời tiết. Mạng mạng cảm biến sub-Ghz kết nối các cảm biến khói, chuyển động, cảm biến cửa, phát hiện xâm nhập, điều khiển chiếu sáng và điều hòa không khí trong tòa nhà. Ngoài ra, mạng sub-Ghz ứng dụng để giám sát các đồng hồ nước, đồng hồ gas, đồng hồ điện và đồng hồ nhiệt lượng trong ứng dụng giám sát năng lượng.

Tài liệu tham khảo
1. Behrtech (2019), Sub-GHz vs 2.4 GHz ISM Band: 5 Implications for Your IoT Deployment. https://behrtech.com/blog/sub-ghz-vs-2-4-ghz-5-implications-for-iot-deployment/
2. Texas Instrument (2019), Sub-1GHz: Robustness & Long Range. http://www.ti.com/download/trng/multimedia/dsp/OLT/OLT313007_p0.pdf
3. Plugintoiot (2016), What is Sub 1Ghz RF, its range & the importance of Sub 1Ghz for wireless IOT applications. https://www.plugintoiot.com/sub-1-ghz/
4. Electronic Design (2018), Blog: Designing a building security system with the Sub-1 GHz sensor-to-cloud reference design. https://www.electronicdesign.com/embedded-revolution/blog-designing-building-security-system-sub-1-ghz-sensor-cloud-reference-design
5. Renesas Electronics (2019), Sub-GHz Wireless Communication Solutions. https://www.renesas.com/br/en/solutions/proposal/subghz.html

Nguyễn Vĩnh Lộc – Phan Văn Lực

Daviteq Co., Ltd/ vinhloc.nguyen@daviteq.com

nam-moi
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/2/2026: Tuổi Sửu mâu thuẫn nội bộ, tuổi Thìn cơ hội để kiếm tiền

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/2/2026: Tuổi Sửu mâu thuẫn nội bộ, tuổi Thìn cơ hội để kiếm tiền

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 24/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Trí tuệ nhân tạo trong robot: Xu hướng thị trường nghìn tỷ USD đang hình thành

Trí tuệ nhân tạo trong robot: Xu hướng thị trường nghìn tỷ USD đang hình thành

Một thế hệ robot mới được tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) đang nhanh chóng chuyển từ các phòng thí nghiệm nghiên cứu sang ứng dụng thực tế, mở ra triển vọng về một thị trường có quy mô hàng nghìn tỷ USD trong tương lai. Trước xu hướng này, Liên đoàn Robot Quốc tế vừa công bố báo cáo quan điểm mang tên “AI trong Robot”, phân tích các xu hướng phát triển, thách thức và cơ hội thương mại của công nghệ đang nổi lên mạnh mẽ này.
Đề xuất tăng cường quản lý hệ thống AI có rủi ro cao

Đề xuất tăng cường quản lý hệ thống AI có rủi ro cao

Bộ Khoa học và Công nghệ đang xây dựng dự thảo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ về việc ban hành Danh mục hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) có rủi ro cao. Việc ban hành danh mục này nhằm thiết lập cơ sở quản lý phù hợp đối với các hệ thống AI có khả năng tác động lớn đến quyền con người, an toàn xã hội và lợi ích công cộng, đồng thời bảo đảm quá trình ứng dụng công nghệ diễn ra minh bạch, an toàn và có trách nhiệm.
Nhiều trường đại học công bố siết điểm sàn, siết học bạ và giới hạn nguyện vọng

Nhiều trường đại học công bố siết điểm sàn, siết học bạ và giới hạn nguyện vọng

Kết thúc Tết Nguyên đán 2026, nhiều trường đại học, cao đẳng lên kế hoạch tuyển sinh sớm theo quy chế mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT), trong đó tuân thủ yêu cầu siết điểm sàn, siết học bạ và giới hạn nguyện vọng tuyển sinh. Trường nào muốn mở rộng quy mô tuyển sinh phải nâng cao chỉ tiêu giảng viên có học vị Tiến sĩ.
Thị trường chứng khoán ngày 23/2: VN Index tăng hơn 36 điểm trong phiên đầu năm Bính Ngọ

Thị trường chứng khoán ngày 23/2: VN Index tăng hơn 36 điểm trong phiên đầu năm Bính Ngọ

Phiên giao dịch đầu tiên của năm Bính Ngọ khởi đầu tích cực khi VN Index mở GAP tăng mạnh và đóng cửa tại vùng giá cao nhất phiên. Sắc xanh lan tỏa rộng khắp các nhóm ngành dù khối ngoại bán ròng mạnh trên HoSE.
Weldcom nâng tầm doanh nghiệp Việt trong lĩnh vực sản xuất và gia công kim loại

Weldcom nâng tầm doanh nghiệp Việt trong lĩnh vực sản xuất và gia công kim loại

Với hơn 20 năm định vị thương hiệu trong ngành sản xuất gia công kim loại, Weldcom không chỉ đủ năng lực cung cấp thiết bị, mà còn kiến tạo các giải pháp tổng thể, gắn với thực tiễn sản xuất, đồng hành và thúc đẩy doanh nghiệp Việt phát triển mạnh mẽ, vươn ra thị trường thế giới.
Thủ tướng yêu cầu bứt tốc KHCN, kích hoạt động lực tăng trưởng mới

Thủ tướng yêu cầu bứt tốc KHCN, kích hoạt động lực tăng trưởng mới

Ngay sau kỳ nghỉ Tết Bính Ngọ 2026, chiều 22/2 (mùng 6 Tết), Thủ tướng Phạm Minh Chính chủ trì họp Thường trực Chính phủ, yêu cầu khẩn trương ban hành Chỉ thị đôn đốc thực hiện nhiệm vụ trọng tâm với tinh thần “ăn Tết gọn, làm việc sớm, vào việc ngay”. Thông điệp xuyên suốt là siết kỷ cương, thúc giải ngân, ổn định vĩ mô và đặc biệt tạo xung lực mới cho khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số ngay từ những ngày đầu năm.
Những ngày sách không thể quên trên đất nước Cuba

Những ngày sách không thể quên trên đất nước Cuba

Hội chợ sách quốc tế La Habana là lễ hội sách lớn nhất trong khu vực Mỹ La-tinh, được các bạn Cuba tổ chức thường niên. Hằng năm, đây là điểm hẹn của các tổ chức xuất bản và giới cầm bút khắp nơi trên thế giới.
Nhà máy rượu vang châu Âu nâng cao hiệu quả nhờ giải pháp xếp pallet bằng cobot

Nhà máy rượu vang châu Âu nâng cao hiệu quả nhờ giải pháp xếp pallet bằng cobot

Đối với các nhà máy rượu vang và doanh nghiệp đồ uống, công đoạn xếp pallet là một khâu lặp lại và tiêu tốn nhiều sức lao động, khi việc bốc xếp, xếp chồng thùng carton thủ công trong nhiều giờ vừa làm giảm tốc độ xử lý vừa gây mệt mỏi và gia tăng nguy cơ chấn thương cho người lao động.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/2: Mở thêm vị thế mua, nhưng hạn chế mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/2: Mở thêm vị thế mua, nhưng hạn chế mua đuổi

Phiên giao dịch ngày 13/2 ghi nhận đà tăng tiếp tục được duy trì khi VN-Index kiểm định thành công vùng hỗ trợ mạnh đã được đề cập trước đó. Dù là phiên cuối cùng trước kỳ nghỉ Tết dài ngày, thanh khoản thị trường vẫn cải thiện nhẹ, cho thấy dòng tiền chưa rút lui và tâm lý nhà đầu tư tương đối ổn định.
song-gia-tri