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
Tương lai không khói thải khởi nguồn từ “rỉ sắt xanh”

Tương lai không khói thải khởi nguồn từ “rỉ sắt xanh”

Từ ô tô đến tàu thủy, từ những chuyến đi ngắn trong đô thị cho đến vận tải xuyên lục địa, ý tưởng về phương tiện vận hành bằng hydro đang dần trở thành hiện thực.
AEON khai trương Trung tâm Bách hóa tổng hợp và Siêu thị tại Văn Giang

AEON khai trương Trung tâm Bách hóa tổng hợp và Siêu thị tại Văn Giang

Ngày 2/10/2025, Tập đoàn AEON chính thức khai trương Trung tâm Bách hóa tổng hợp và Siêu thị AEON Văn Giang tại Hưng Yên. Đây là siêu thị đầu tiên của AEON tại tỉnh này và là trung tâm bách hóa - siêu thị thứ 11 của hãng tại Việt Nam.
MB triển khai gói vay bất động sản cho "nhà giàu"

MB triển khai gói vay bất động sản cho "nhà giàu"

Ngân hàng TMCP Quân Đội (MB) ra mắt gói vay MB PriLand có giá trị đến 200 tỷ đồng, dành riêng cho nhóm khách hàng vay mua bất động sản hạng sang và siêu sang.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/10: Ưu tiên cổ phiếu giữ đà tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/10: Ưu tiên cổ phiếu giữ đà tăng

Phiên giao dịch ngày 2/10 khép lại với sắc đỏ bao trùm, VN-Index mất hơn 12 điểm và lùi về 1.652,71 điểm trong bối cảnh khối ngoại bán ròng mạnh. Trước áp lực rung lắc ngắn hạn, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư nên ưu tiên nắm giữ những cổ phiếu còn duy trì đà tăng và nền tảng vững chắc.
Robot hình người: Tham vọng đưa Vương quốc Anh trở thành trung tâm công nghệ robot toàn cầu

Robot hình người: Tham vọng đưa Vương quốc Anh trở thành trung tâm công nghệ robot toàn cầu

Công ty khởi nghiệp Humanoid (còn được biết đến với tên SKL Robotics) vừa công bố bước tiến quan trọng trong lĩnh vực robot công nghiệp, khi hoàn thành nguyên mẫu robot hình người HMD-01 chỉ trong vòng 7 tháng, được xem là một trong những tiến độ phát triển nhanh nhất thế giới.
VietinBank chi hơn 2.400 tỷ đồng trả cổ tức tiền mặt

VietinBank chi hơn 2.400 tỷ đồng trả cổ tức tiền mặt

Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (VietinBank, mã: CTG) vừa công bố nghị quyết về việc chi trả cổ tức năm 2024 bằng tiền mặt.
Triển lãm GEIMS 2025: Sân chơi công nghệ linh kiện điện tử và sản xuất thông minh

Triển lãm GEIMS 2025: Sân chơi công nghệ linh kiện điện tử và sản xuất thông minh

Triển lãm Quốc tế Linh kiện Điện tử & Sản xuất Thông minh tại Việt Nam (GEIMS Việt Nam) lần thứ hai sẽ được tổ chức bởi Global Sources - đơn vị có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực triển lãm thương mại quốc tế. Sự kiện hứa hẹn trở thành điểm hẹn chiến lược dành cho các nhà mua hàng trong ngành sản xuất điện tử và sản xuất thông minh.
Samsung công bố Top 16 cuộc thi Samsung Solve For Tomorrow 2025

Samsung công bố Top 16 cuộc thi Samsung Solve For Tomorrow 2025

Ngày 2/10/2025, tại Hà Nội, Samsung Việt Nam vừa công bố 16 đội thi xuất sắc bước vào vòng chung kết cuộc thi Samsung Solve for Tomorrow 2025, gồm 8 đội Bảng A (THCS) và 8 đội Bảng B (THPT). Các đội được tuyển chọn từ 2.625 ý tưởng sáng tạo của học sinh trên toàn quốc, thể hiện tiềm năng nổi bật và khát vọng biến ý tưởng thành giải pháp công nghệ thiết thực của thế hệ trẻ Việt Nam.
Siết chặt quản lý thị trường: Hơn 15.500 vụ vi phạm bị xử lý trong 9 tháng

Siết chặt quản lý thị trường: Hơn 15.500 vụ vi phạm bị xử lý trong 9 tháng

Báo cáo của Ban Chỉ đạo 389 Bộ Công Thương cho thấy, từ đầu năm đến nay, Quản lý thị trường cả nước đã xử lý hơn 15.500 vụ vi phạm, chuyển 133 vụ có dấu hiệu tội phạm sang cơ quan điều tra. Các mặt hàng nổi cộm gồm thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm, thuốc lá và thương mại điện tử.
Science Tornado 2025: Khơi dậy đam mê khoa học qua 8 không gian trải nghiệm

Science Tornado 2025: Khơi dậy đam mê khoa học qua 8 không gian trải nghiệm

Tiếp nối 11 mùa tổ chức thành công, câu lạc bộ Society of Open Science (THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam) đang chuẩn bị cho triển lãm khoa học Science Tornado 2025. Sự kiện mang đến không gian khám phá đa dạng với 8 khu trải nghiệm, mở ra cơ hội để học sinh, sinh viên và các em nhỏ tiếp cận khoa học một cách sáng tạo, gần gũi và đầy hứng khởi.
song-gia-tri