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

mca
Tin bài khác
[E-Magazine] Từ đột phá công nghệ Video AI đến mặt tối cần cảnh báo

[E-Magazine] Từ đột phá công nghệ Video AI đến mặt tối cần cảnh báo

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI), đặc biệt là công nghệ Video AI đang mở ra một kỷ nguyên mới cho sáng tạo nội dung số, truyền thông và giải trí. Nhưng đi cùng với nó là những nguy cơ tiềm tàng của việc giả mạo hình ảnh, thao túng cảm xúc và bóp méo sự thật. Tại Việt Nam, khi các nền tảng mạng xã hội ngày càng phổ biến và người dùng ngày càng dễ tiếp cận AI, bài toán đạo đức và pháp lý trong sử dụng Video AI đang trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.
Chuyển đổi số thông minh: Giải pháp toàn diện cho doanh nghiệp

Chuyển đổi số thông minh: Giải pháp toàn diện cho doanh nghiệp

Trong kỷ nguyên kỹ thuật số, công nghệ không còn là công cụ hỗ trợ mà đã trở thành nền tảng cho sự phát triển và vận hành doanh nghiệp. Tuy nhiên, việc tự quản lý hệ thống CNTT ngày càng trở nên phức tạp và tốn kém, khiến nhiều doanh nghiệp nhỏ và vừa lúng túng trong việc đảm bảo vận hành liên tục, bảo mật dữ liệu và tối ưu hiệu suất. Đó là lý do ngày càng nhiều doanh nghiệp lựa chọn Dịch vụ CNTT được quản lý (Managed IT Services) như một giải pháp chiến lược để nâng cao hiệu quả và an toàn công nghệ.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Sacombank được vinh danh Ngân hàng có giải pháp thanh toán tốt nhất

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Sacombank được vinh danh Ngân hàng có giải pháp thanh toán tốt nhất

Tuần qua, nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: Techcombank được cấp phép thành lập công ty bảo hiểm nhân thọ; Sacombank được vinh danh Ngân hàng có giải pháp thanh toán tốt nhất cho SME; SHB hợp tác toàn diện với BSR...
Quyết liệt hoạch định chiến lược chuyển đổi số ngành nông nghiệp

Quyết liệt hoạch định chiến lược chuyển đổi số ngành nông nghiệp

Chuyển đổi số ngành nông nghiệp được đánh giá là khó nhất, vì hạn chế về nguồn nhân lực, manh mún và tư duy thiếu đồng bộ. Bộ Nông nghiệp và Môi trường vừa có hội nghị, khẳng định phải chuẩn bị kho dữ liệu để làm triệt để công tác chuyển đổi số của ngành.
Triển lãm thành tựu chào mừng 80 năm Quốc khánh: Phải để lại dấu ấn xứng tầm

Triển lãm thành tựu chào mừng 80 năm Quốc khánh: Phải để lại dấu ấn xứng tầm

Chỉ còn chưa đầy một tháng trước thời điểm duyệt tổng thể Triển lãm thành tựu đất nước chào mừng 80 năm Quốc khánh, Phó Thủ tướng Mai Văn Chính yêu cầu toàn bộ hệ thống chính trị vào cuộc với tinh thần trách nhiệm cao nhất, đảm bảo triển khai hiệu quả, đúng tiến độ, lan tỏa được giá trị và thành tựu của hành trình 80 năm xây dựng và phát triển đất nước.
Đẩy mạnh chuyển đổi số cấp cơ sở: Hà Nội triển khai chiến dịch diện rộng

Đẩy mạnh chuyển đổi số cấp cơ sở: Hà Nội triển khai chiến dịch diện rộng

Ngày 24/7, Chủ tịch UBND thành phố Hà Nội Trần Sỹ Thanh đã ký ban hành Chỉ thị số 11/CT-UBND, triển khai Chiến dịch "45 ngày đêm ra quân hỗ trợ hoạt động chuyển đổi số tại các xã, phường trong giai đoạn đầu vận hành mô hình chính quyền địa phương hai cấp" trên địa bàn thành phố.
Trường Cao đẳng Công nghệ cao Hà Nội (HHT) tuyển sinh 4000 chỉ tiêu, đào tạo 45 ngành năm 2025

Trường Cao đẳng Công nghệ cao Hà Nội (HHT) tuyển sinh 4000 chỉ tiêu, đào tạo 45 ngành năm 2025

Năm học 2025 - 2026, nhà trường tuyển sinh 4000 chỉ tiêu bằng hình thức xét tuyển ở các hệ đào tạo: Cao đẳng, THPT - Cao đẳng, Liên thông, Sơ cấp - ngắn hạn,… với 45 nghề thuộc các nhóm ngành: Công nghệ thông tin, Điện - Điện tử, Cơ khí, Chăm sóc sắc đẹp, Công nghệ ô tô, Ngoại ngữ, Kinh tế - Du lịch, Môi trường, Nông nghiệp,…tăng 800 chỉ tiêu so với năm học trước.
Minh bạch nguồn gốc nông sản để thúc đẩy phát triển nền nông nghiệp xanh

Minh bạch nguồn gốc nông sản để thúc đẩy phát triển nền nông nghiệp xanh

Trong bối cảnh truy xuất nguồn gốc nông sản trở thành yêu cầu cấp thiết về an toàn thực phẩm và minh bạch chuỗi cung ứng, Nhà nước đã ban hành nhiều chính sách nhằm hỗ trợ doanh nghiệp, hợp tác xã và nông dân thực thi hiệu quả.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/7/2025: Tuổi Hợi áp lực công việc, tuổi Tý công việc thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/7/2025: Tuổi Hợi áp lực công việc, tuổi Tý công việc thuận lợi

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 27/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tối đa hóa phạm vi phủ sóng và đảm bảo kết nối mạng cảm biến trong môi trường đầy chướng ngại vật dựa trên các thuật toán lấy cảm hứng từ thiên nhiên

Tối đa hóa phạm vi phủ sóng và đảm bảo kết nối mạng cảm biến trong môi trường đầy chướng ngại vật dựa trên các thuật toán lấy cảm hứng từ thiên nhiên

Việc áp dụng các thuật toán meta-heuristic có tiềm năng đáng kể trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả mạng cảm biến không dây.
Quảng cáo
moxa