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

vaa
Tin bài khác
"Từ Thăng Long đến Phú Xuân": Hành trình gốm Việt kết nối hai kinh đô xưa

"Từ Thăng Long đến Phú Xuân": Hành trình gốm Việt kết nối hai kinh đô xưa

Qua những dáng gốm, lớp men và dấu ấn bàn tay nghệ nhân, trưng bày “Từ Thăng Long đến Phú Xuân - Hành trình gốm Việt” kể câu chuyện về đất và người của hai trung tâm văn hóa lớn, nơi tinh hoa truyền thống được gìn giữ, tiếp nối và lan tỏa trong dòng chảy văn hóa Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/12/2025: Tuổi Ngọ vướng vào rắc rối, tuổi Dần dấu hiện tích cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/12/2025: Tuổi Ngọ vướng vào rắc rối, tuổi Dần dấu hiện tích cực

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 24/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 23/12: Họ Vin kéo chỉ số lên sát vùng đỉnh cũ dù số mã giảm áp đảo

Thị trường chứng khoán ngày 23/12: Họ Vin kéo chỉ số lên sát vùng đỉnh cũ dù số mã giảm áp đảo

Phiên giao dịch mang đậm dấu ấn của cổ phiếu họ Vin khi VIC và VHM cùng tăng trần, VRE bứt phá, kéo VN Index lên vùng 1.772 điểm trong bối cảnh sàn HoSE có tới 212 mã giảm. Nếu loại bộ ba này, chỉ số thậm chí đã mất điểm, đặt ra câu hỏi về độ bền của nhịp tăng khi VN Index áp sát vùng đỉnh cũ.
Ông Hồ Nam Tiến là Tân Chủ tịch HĐQT LPBank

Ông Hồ Nam Tiến là Tân Chủ tịch HĐQT LPBank

Trước thềm Đại hội đồng cổ đông bất thường, Hội đồng Quản trị Ngân hàng TMCP Lộc Phát Việt Nam (LPBank) đã tổ chức phiên họp để xem xét các nội dung liên quan đến nhân sự cấp cao.
Bia Saigon Special trao “Lộc Special”, khởi động Tết lớn

Bia Saigon Special trao “Lộc Special”, khởi động Tết lớn

Ngày 21/12/2025, tại Hạ Long - Đánh dấu sự trở lại của Special Night, Bia Saigon Special nâng tầm trải nghiệm với sự kiện Extra Special Night - nơi khán giả được đắm mình trong chuỗi hoạt động tương tác đặc biệt chưa từng có tiền lệ. Từ không gian ẩm thực đẳng cấp chuẩn Michelin, dàn lineup cùng những màn kết hợp vượt mong đợi, đến khoảnh khắc trao Lộc Special gửi gắm lời chúc cho một năm mới rực rỡ và đặc biệt hơn, tất cả đã cùng kiến tạo nên trải nghiệm ăn mừng hơn cả “special”, ghi dấu ấn mạnh mẽ với hàng ngàn khách tham dự.
Thủ tướng: Phát triển năng lực công nghệ trong nước là con đường tất yếu

Thủ tướng: Phát triển năng lực công nghệ trong nước là con đường tất yếu

Tối ngày 13/12, dự Ngày hội khởi nghiệp sáng tạo Việt Nam năm 2025 (TECHFEST Việt Nam 2025) với chủ đề "Khởi nghiệp sáng tạo toàn dân - Động lực tăng trưởng mới", Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính khẳng định, phát triển năng lực công nghệ trong nước là con đường tất yếu để xây dựng nền kinh tế độc lập, tự chủ gắn với hội nhập quốc tế sâu rộng; hệ sinh thái khởi nghiệp sáng tạo là nền tảng bảo đảm tự chủ công nghệ; và đổi mới sáng tạo toàn dân là chìa khóa khai mở tiềm năng to lớn của đất nước.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/12: Điểm mua cần lựa chọn thời điểm thị trường rung lắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/12: Điểm mua cần lựa chọn thời điểm thị trường rung lắc

VN-Index đã xác nhận xu hướng hồi phục với thanh khoản cải thiện rõ rệt và tâm lý nhà đầu tư chuyển sang tích cực. Tuy nhiên, trong bối cảnh chỉ số đã tăng nhanh và tiệm cận vùng cao mới, các điểm mua an toàn trong phiên 23/12 được khuyến nghị ưu tiên khi thị trường xuất hiện những nhịp rung lắc, điều chỉnh ngắn hạn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/12/2025: Tuổi Tý trở nên nóng nảy, tuổi Thân vượng đào hoa

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/12/2025: Tuổi Tý trở nên nóng nảy, tuổi Thân vượng đào hoa

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 23/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 22/12: Họ Vin bùng nổ, VN Index phi thẳng lên vùng 1.751 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 22/12: Họ Vin bùng nổ, VN Index phi thẳng lên vùng 1.751 điểm

Thị trường có phiên bùng nổ với việc mở GAP tăng ngay từ đầu ngày. Kết phiên, VN Index tăng gần 47 điểm để vọt lên mốc 1.751,03 điểm với sắc xanh phủ khắp bảng điện. Trong đó, riêng họ Vin, với tâm điểm là sắc tím của VIC, đã đóng góp tới một nửa mức tăng của chỉ số.
Ông Lê Mạnh Hùng làm quyền Bộ trưởng Bộ Công Thương

Ông Lê Mạnh Hùng làm quyền Bộ trưởng Bộ Công Thương

Chủ tịch HĐTV Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) Lê Mạnh Hùng được Thủ tướng giao quyền Bộ trưởng Bộ Công Thương từ ngày 20/12.