Giải pháp LoRa riêng của Advantech cho hệ thống tưới tiêu thông minh
19/10/2019
Thách thức
Khoảng 50% nước tưới được ước tính là bị lãng phí do bay hơi hoặc rò rỉ. Điều này xảy ra bởi vì hầu hết các hệ thống tưới phụ thuộc vào bộ tính giờ đơn giản. Bất kể sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt hay phun nước, cách tiếp cận hiệu quả nhất để tưới là chỉ sử dụng nước khi cần thiết, sử dụng lượng chính xác theo yêu cầu và đảm bảo cây được tưới đúng cách. Công nghệ IoT cung cấp một cách tiếp cận hiệu quả hơn để quản lý nước tưới.
Giải pháp
Với hệ thống tưới thông minh, các điều kiện đất có thể được theo dõi trong thời gian thực bằng cách sử dụng mạng cảm biến Wzzard LRPv không dây công suất thấp. Các nút LRPv của Wzzard truyền dữ liệu không dây đến một cổng mạng, sau đó sẽ gửi dữ liệu đến PC hoặc các ứng dụng đám mây Internet của bạn. Cổng thực tế nhất sẽ có thể kết nối qua cả mạng có dây và không dây, có nghĩa là các nút cảm biến có thể được định vị ở hầu hết các vị trí.
Phần mềm của bạn sau đó có thể kết hợp dữ liệu của bạn với thông tin của bên thứ ba như báo cáo thời tiết từ các dịch vụ thời tiết quốc gia. Điều này cho phép hệ thống của bạn đưa ra quyết định thông minh về nơi và khi nào nên xả nước và nên sử dụng bao nhiêu. Ví dụ, hệ thống có thể giải phóng nước ngay lập tức khi không có mưa trong dự báo thời tiết; trong trường hợp dự báo ha dự báo lượng mưa, hệ thống có thể chờ, đo lường kết quả và tính toán lại lượng nước cần thiết.
Các nút Wzzard LRPv được đặt ở các khu vực hẻo lánh và được kết nối với các cảm biến như theo dõi độ ẩm, nhiệt độ, tính chất đất và bộ điều khiển nhỏ giọt / phun nước. Các nút truyền dữ liệu cảm biến thông qua công nghệ không dây Lora đến một thiết bị Gateway SmartSwarm 243 trong một trung tâm điều khiển cách đó vài km.
Khi Gateway SmartSwarm 243 nhận dữ liệu được gửi từ Wzzard LRPv Nodes, nó sẽ truyền dữ liệu đến PC cho máy chủ ứng dụng và quản lý SCADA. Do một trung tâm điều khiển duy nhất có thể chịu trách nhiệm giám sát nhiều địa điểm, nên một bộ chuyển mạch có thể hỗ trợ thu thập và sắp xếp dữ liệu từ nhiều Gateway thông minh SmartSwarm 243 trước khi truyền dữ liệu tới PC.
Với dữ liệu cảm biến đầy đủ, hệ thống có thể hỗ trợ phân tích tình hình tưới tiêu hiện tại và đưa ra quyết định phù hợp về thời điểm và nơi xả nước cũng như lượng nước nên sử dụng.
Tính năng, Ưu điểm & Lợi ích
Việc thiết lập một hệ thống tưới tiêu thông minh để giúp người dùng kiểm soát, giám sát, đánh giá và đưa ra quyết định đòi hỏi một số kiến thức về các tính năng chính của sản phẩm để có thể chọn các sản phẩm phù hợp nhất để tối đa hóa lợi ích của chúng.
Công nghệ kết nối không dây LoRa
LoRa là một kỹ thuật điều chế vô tuyến phổ rộng độc quyền để sử dụng trong mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN). Đây là một đặc điểm kỹ thuật của mạng LAN được thiết kế để cho phép liên lạc ở tốc độ thấp, tốc độ bit thấp giữa các vật phẩm, các vật thể được kết nối như pin, và nó sử dụng các dải tần số vô tuyến phụ không có giấy phép như 196, 433 và 868 Mhz ở châu Âu và 915 MHz ở Bắc Mỹ. LPWAN có thể được sử dụng để tạo mạng cảm biến không dây riêng hoặc dịch vụ hoặc cơ sở hạ tầng của bên thứ ba.
Wzzard LRPv Node và Gateway SmartSwarm 243 hỗ trợ giao tiếp mạng tầm xa không dây mà không cần phải trả phí viễn thông, do đó giảm đáng kể chi phí vận hành mạng. Điều này đặc biệt thích hợp để giảm chi phí theo dõi lũ lụt vì hầu hết các vùng nước đều lớn và không có trung tâm kiểm soát nằm gần chúng. Hơn nữa, các giải pháp không dây truyền thống (ví dụ: các điểm truy cập) có phạm vi truyền dữ liệu hạn chế và do đó buộc người dùng phải áp dụng cách tiếp cận chuyên sâu để triển khai nút cảm biến. Mặc dù các bộ định tuyến di động không bị ảnh hưởng bởi các vấn đề như vậy, chúng yêu cầu phải trả phí viễn thông.
Bảo vệ IP66 và Thiết kế pin/ năng lượng mặt trời cho các địa điểm ngoài trời
IP là viết tắt của International Protecting Marking, là một hệ thống phân loại để đánh giá mức độ bảo vệ chống lại các mối nguy hiểm như bụi và nước. Với xếp hạng IP66, Wzzard LRPv Node và SmartSwarm 243 được bảo vệ chống xâm nhập bởi bụi cũng như các tia nước mạnh mẽ. Thiết kế năng lượng kép của Wzzard LRPv Node (DC/pin) và SmartSwarm 243 Gateway (năng lượng mặt trời/pin) cũng có nghĩa là người dùng có nhiều tùy chọn triển khai hơn.
Nút Wzzard của Advantech rất lý tưởng cho các vị trí tưới tiêu vì sự hiện diện của nước, bùn, độ ẩm cao và các giọt nước/bụi trong không khí tại các địa điểm này là mối đe dọa thường trực. Với thiết kế công suất kép, Wzzard LRPv Node giải phóng người dùng khỏi phải cài đặt thêm cáp và do đó giảm chi phí trong khi đơn giản hóa việc triển khai. Thêm vào đó, người sử dụng theo định hướng thiết kế của Gateway SmartSwarm 243 đảm bảo triển khai là người dùng thân thiện. Công nghệ này không có nghĩa là bạn cần thay thế các đường ống và máy bơm hiện có của mình kết hợp công nghệ IoT vào mạng của bạn không khiến thiết bị hiện tại của bạn bị lỗi thời; thay vào đó, nó chỉ đơn giản là làm cho mạng của bạn thông minh hơn.
Chế độ báo động và chế độ tiết kiệm năng lượng kép
Wzzard LRPv Node có hai chế độ tiết kiệm năng lượng: chế độ ngủ (đối với khi một nút không được sử dụng) và chế độ hoạt động (đối với việc truyền dữ liệu theo lịch trình). Chẳng hạn, nếu một nút được lên lịch báo cáo dữ liệu cảm biến hai lần mỗi giờ, thì chế độ ngủ sẽ tự động kích hoạt khi nút không được sử dụng và chế độ hoạt động sẽ đánh thức nút khi dữ liệu phải được truyền đi, do đó đạt được mục tiêu năng lượng hiệu quả. Một hệ thống báo động được cài đặt để thông báo cho người dùng khi một giá trị vượt quá ngưỡng nhất định. Ví dụ, khi một trận lụt hoặc bão đang đến gần, nó mang lại một lượng nước rất lớn; trong trường hợp này, hệ thống báo động sẽ thông báo cho người dùng khi mực nước đã vượt quá một mức nhất định để có thể thực hiện các biện pháp phòng chống thiên tai.
Do đó, thiết kế thông minh của các chế độ tiết kiệm năng lượng và hệ thống báo động giúp giảm chi phí bằng cách tiết kiệm năng lượng đồng thời thúc đẩy sự an toàn bằng cách thông báo cho người dùng khi cần thực hiện hành động khẩn cấp.
Kết luận
Giải pháp Wzzard LRPv của Advantech, một nền tảng cảm biến LoRa tích hợp cao cho các ứng dụng, từ quản lý dữ liệu cảm biến I/O đến chuyển đổi giao thức mạng, có thể được sử dụng để tạo thành mạng cảm biến riêng, tối ưu chi phí bằng cách cắt giảm chi phí bảo trì trong khi tăng năng suất tổng thể. Các cổng mạng LRPv của Wzzard kết nối với máy chủ ứng dụng hoặc SCADA của bạn để truy cập dữ liệu bằng giao thức MQTT thông qua mạng dữ liệu Ethernet hoặc không dây.
Các tính năng được mô tả cho phép đặt các cảm biến và Gateway ở những vị trí không có nguồn AC hoặc Ethernet có dây, và tính linh hoạt cao của các chế độ tiết kiệm năng lượng kép và hệ thống báo động có thể giảm thiểu chi phí bằng cách tiết kiệm điện và ngăn ngừa thảm họa.
