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

vcca2026
Tin bài khác
Công nghệ robot hỗ trợ phát hiện nứt bồn chứa thép không gỉ

Công nghệ robot hỗ trợ phát hiện nứt bồn chứa thép không gỉ

Việc đảm bảo tính toàn vẹn về cấu trúc của các bồn chứa bằng thép không gỉ (inox) là yêu cầu thiết yếu trong các ngành công nghiệp như hóa chất, dược phẩm và chế biến thực phẩm. Ngay cả những vết nứt nhỏ nhất ở các mối hàn, vùng chịu ứng suất hoặc các bộ phận chịu tải cao cũng có thể làm ảnh hưởng đến an toàn vận hành, chất lượng sản phẩm và việc tuân thủ các quy định pháp lý.
Thị trường chứng khoán ngày 21/5: VN Index mất mốc 1.900 điểm, dòng tiền phân hóa trong phiên đáo hạn phái sinh

Thị trường chứng khoán ngày 21/5: VN Index mất mốc 1.900 điểm, dòng tiền phân hóa trong phiên đáo hạn phái sinh

VN Index giảm hơn 16 điểm do áp lực từ một số cổ phiếu trụ, đặc biệt là VIC. Tuy nhiên, độ rộng thị trường khá cân bằng, cho thấy dòng tiền vẫn chọn lọc ở ngân hàng, thép, bán lẻ và một số midcap có câu chuyện riêng.
Việt Nam lần đầu vào Top 50 hệ sinh thái khởi nghiệp toàn cầu

Việt Nam lần đầu vào Top 50 hệ sinh thái khởi nghiệp toàn cầu

Theo Báo cáo Chỉ số Hệ sinh thái Khởi nghiệp Toàn cầu 2026 của StartupBlink, Việt Nam tăng 5 bậc, lên vị trí thứ 50 thế giới, mức xếp hạng cao nhất từ trước đến nay. TP.Hồ Chí Minh cũng lần đầu lọt Top 100 hệ sinh thái khởi nghiệp toàn cầu.
Giải mã “bộ gen” của nhà chế tác bất động sản Tân Hoàng Minh

Giải mã “bộ gen” của nhà chế tác bất động sản Tân Hoàng Minh

Để trở thành “nhà chế tác bất động sản”, Tân Hoàng Minh phải sở hữu một “bộ gen” khác biệt và nhất quán để theo đuổi những chuẩn mực mà số đông khó chạm tới.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/5: Tận dụng nhịp rung lắc để gia tăng tỷ trọng cổ phiếu

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/5: Tận dụng nhịp rung lắc để gia tăng tỷ trọng cổ phiếu

Sau phiên rung lắc mạnh khi VN-Index có lúc mất hơn 50 điểm và thủng mốc 1.900 điểm, lực cầu bắt đáy đã giúp thị trường hồi phục vào cuối phiên 20/5. Các chuyên gia cho rằng thị trường có thể tiếp tục tích lũy trong ngắn hạn và nhà đầu tư nên tận dụng những nhịp điều chỉnh để gia tăng tỷ trọng ở các cổ phiếu có nền tảng cơ bản tốt và triển vọng tăng trưởng tích cực.
Startup Hà Lan phát triển hệ thống AI phân loại pin trong rác thải sinh hoạt

Startup Hà Lan phát triển hệ thống AI phân loại pin trong rác thải sinh hoạt

Startup tự động hóa tái chế của Hà Lan inSystem.io cho biết đã phát triển hệ thống phân loại sử dụng AI có khả năng tách pin thải bỏ khỏi dòng rác sinh hoạt ở quy mô công nghiệp, nhằm giải quyết bài toán mà các cơ sở tái chế gặp khó khăn trong nhiều thập kỷ.
Khoa học, công nghệ là

Khoa học, công nghệ là 'chìa khóa' chuyển đổi mô hình tăng trưởng nông nghiệp

Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Trịnh Việt Hùng nhấn mạnh cần đổi mới mạnh mẽ tư duy kiến tạo nông nghiệp, hướng tới tạo ra các sản phẩm cụ thể, mang lại giá trị thực chất, góp phần thúc đẩy phát triển đất nước theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW.
Thị trường chứng khoán ngày 20/5: VN-Index lội ngược dòng cuối phiên sau khi mất hơn 50 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 20/5: VN-Index lội ngược dòng cuối phiên sau khi mất hơn 50 điểm

Thị trường chứng khoán phiên 20/5 ghi nhận diễn biến giằng co và biến động mạnh khi VN-Index có thời điểm giảm sâu hơn 50 điểm do áp lực bán tháo lan rộng ở nhóm bất động sản, chứng khoán và ngân hàng. Tuy nhiên, lực cầu bắt đáy xuất hiện vào cuối phiên đã giúp chỉ số đảo chiều ngoạn mục và đóng cửa trong sắc xanh nhẹ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/5/2026: Tuổi Mão kinh doanh lộc lá, tuổi Dậu dễ xảy ra tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/5/2026: Tuổi Mão kinh doanh lộc lá, tuổi Dậu dễ xảy ra tranh cãi

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 21/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Ardingly College và MB Bank ra mắt giải pháp tài chính - giáo dục “World Ready” tại Việt Nam

Ardingly College và MB Bank ra mắt giải pháp tài chính - giáo dục “World Ready” tại Việt Nam

Giải pháp liên kết giữa giáo dục và tài chính được kỳ vọng hỗ trợ phụ huynh chủ động hoạch định chi phí học tập quốc tế dài hạn, đồng thời bảo toàn nguồn vốn đầu tư giáo dục cho con em trong bối cảnh chi phí đào tạo toàn cầu liên tục gia tăng.
vn-web
song-gia-tri