MyAdvantech Registration

MyAdvantech is a personalized portal for Advantech customers. By becoming an Advantech member, you can receive latest product news, webinar invitations and special eStore offers.

Sign up today to get 24/7 quick access to your account information.

Module cảm biến không dây WISE-4000 NB-IoT mang công nghệ IoT vào hệ thống máy bơm nước cũ để giám sát phân tán từ xa

25/07/2019

Giới thiệu

Máy bơm hoạt động trong thời gian dài có thể bị hư hỏng cũng như hao mòn linh kiện, bất kể chúng được sử dụng để cấp nước hay thoát nước đô thị, trong nhà máy xử lý nước, hoặc xả nước thải từ các nhà máy. Khi các máy bơm này gặp vấn đề, nó có thể gây ra ngập lụt trong đô thị sau mưa lớn, mất nước trong các khu công nghiệp và các sự cố lớn khác. Do đó, máy bơm nước công nghiệp này yêu cầu phải được sửa chữa và bảo trì định kỳ để đảm bảo hoạt động bình thường tại các trạm bơm. Để xác định các vấn đề và thực hiện sửa chữa nhanh nhất có thể, các công nghệ IoT có thể được triển khai để giới thiệu các hệ thống giám sát và vận hành và quản lý (O & M) từ xa nhằm kiểm soát hoàn toàn trạng thái vận hành của máy bơm phân tán. Công nghệ này cũng chuyển đổi các dịch vụ sửa chữa thụ động truyền thống sang kiểm tra và bảo trì tích cực để cải thiện khả năng cạnh tranh.

Giám sát máy bơm nước từ xa và hệ thống vận hành quản lý O&M là các dịch vụ hoạt động được tạo ra từ các khái niệm IoT liên quan đến thu thập dữ liệu, truyền dẫn không dây và công nghệ tích hợp đám mây. Mặc dù có nhiều sản phẩm với các công nghệ liên quan trên thị trường, nhưng không phải tất cả các công nghệ đều phù hợp để quản lý đám mây hợp lý trong các ứng dụng như cho các máy bơm. Do đó, đối với các nhà sản xuất máy bơm nước, việc chọn sai thiết bị sẽ có nguy cơ phát sinh chi phí cao hơn trong các dịch vụ sau bán hàng và nỗ lực lớn hơn trong việc quản lý hệ thống mới.

So với các hệ thống truyền thống yêu cầu triển khai các mô đun thu thập dữ liệu, mô đun truyền thông không dây, gateway và các thiết bị khác để tải dữ liệu máy bơm nước lên nền tảng đám mây, giải pháp của Advantech chỉ cần sử dụng nút cảm biến không dây WISE-4471 NB-IoT để kết nối thiết bị lên đám mây. Điều này có nghĩa là các nhà sản xuất máy bơm nước có thể áp dụng hệ thống giám sát và vận hành từ xa giúp tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí vận hành trong khi không ảnh hưởng đến các hệ thống điều khiển máy bơm nước hiện có.

Yêu cầu hệ thống

Một nhà sản xuất máy bơm nước Trung đã nghiên cứu và sản xuất nhiều loại máy bơm khác nhau. Các sản phẩm của công ty được áp dụng rộng rãi trong hệ thống cấp thoát nước đô thị, quản lý xả nước thải tại nông thôn, thoát nước trên đường và giao lộ, truyền và cấp nước áp lực thứ cấp. Mặc dù công ty đã thành lập hơn hai mươi chi nhánh và cửa hàng dịch vụ, nhưng họ phải vật lộn với việc cung cấp sửa chữa và bảo trì kịp thời cho khách hàng của mình. Do đó, công ty rất muốn triển khai hệ thống giám sát và quản lý từ xa dựa trên nền tảng đám mây để cung cấp các dịch vụ sau bán hàng giá trị gia tăng và tập trung quản lý các trạm bơm được lắp đặt phân tán.

Vì hầu hết các trạm bơm được đặt ở các vùng xa xôi, tầng hầm, góc xây dựng và dưới lòng đất, hệ thống giám sát từ xa và hệ thống O & M yêu cầu phải có công nghệ mạng không dây với vùng phủ sóng rộng và tín hiệu mạnh để đảm bảo truyền dữ liệu ổn định. Đối với quản lý đám mây, vì các kỹ sư của công ty hầu hết có kỹ năng về thiết bị cơ khí thay vì công nghệ thông tin, lựa chọn đầu tiên của công ty là nhà cung cấp đám mây công cộng có thể cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) và dịch vụ phần mềm ( SaaS) cũng như các ứng dụng và phần mềm tùy chỉnh.

Đối với kết nối rất quan trọng như là từ thiết bị đến đám mây, công ty muốn triển khai hệ thống phần cứng tối thiểu để thu thập và tải dữ liệu từ các trạm bơm lên đám mây. Do không gian hạn chế trong tủ điều khiển cơ và điện, nên cần một mô-đun nhỏ và dễ lắp đặt, không yêu cầu thay đổi thiết kế bên trong của tủ điều khiển cơ và điện sẵn có. Mô-đun này cũng cần được trang bị các biện pháp bảo vệ để hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt của các trạm bơm.

Tổng quan hệ thống

Với sự hợp tác chặt chẽ giữa Advantech, China Telecom và nhà cung cấp nền tảng đám mây công cộng, nhà sản xuất máy bơm nước này đã được cung cấp giải pháp tích hợp trên nền tảng đám mây NB-IoT kết hợp thu thập dữ liệu, truyền mạng, truyền đám mây, lưu trữ dữ liệu và xử lý dữ liệu . Điều này có nghĩa là khách hàng có thể đăng nhập từ bất kỳ máy tính nào để theo dõi và quản lý.

Hoạt động bắt đầu với việc cài đặt module cảm biến không dây WISE-4471 NB IoT trong tủ điều khiển của máy bơm nước. Các nút được kết nối qua cổng nối tiếp RS-485 với PLC trong máy bơm nước, do đó cho phép thu thập dữ liệu (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp, độ rung, mức nước và mức độ tiếng ồn). Mô-đun xử lý trước và chuyển đổi dữ liệu sang định dạng MQTT để tải lên một hoặc hai lần mỗi ngày vào hệ thống giám sát và quản lý vận hành từ xa trên nền tảng đám mây công cộng thông qua dịch vụ mạng không dây được cung cấp bởi thẻ SIM NB-IoT của China Telecom. Nền tảng đám mây này với các ứng dụng tùy chỉnh cho phép quản lý quan sát các điểm bắt đầu, điểm dừng và trạng thái hoạt động của tất cả các trạm bơm.

WISE-4471 đi kèm với các chức năng như thu thập dữ liệu, xử lý thô và tải lên đám mây trực tiếp. Đây là mô-đun IoT phù hợp nhất để quản lý thiết bị phân tán dựa trên đám mây. Nó hỗ trợ công nghệ vô tuyến băng thông rộng IoT (NB-IoT), yêu cầu người dùng chỉ cần mua thẻ SIM từ nhà mạng cung cấp dịch vụ liên lạc NB-IoT. Điều này mang lại phạm vi phủ sóng rộng, độ ổn định cao, tiêu thụ điện năng thấp. Dự án này đặc biệt được hưởng lợi từ khả năng truyền phát tín hiệu mạnh mẽ của NB-IoT, giúp giảm bớt những lo ngại về việc gián đoạn liên lạc do khả năng bắt kém trong các trạm bơm dưới tầng hầm. Việc tiêu thụ điện năng thấp và mức giá thấp làm giảm đáng kể phí điện hàng tháng và phí truy cập mạng cần thiết cho bảo trì hệ thống.

WISE-4471 hỗ trợ giao thức MQTT và có thể dễ dàng tích hợp với các nền tảng đám mây private hoặc công cộng để cung cấp quản lý thuận tiện cho các trạm bơm khi cần giám sát. WISE-4471 là một mô-đun nhỏ gọn có cùng kích thước với các điện thoại thông minh. Nó có một ăng-ten tích hợp để giảm kích thước của nó, giúp cho việc lắp đặt dễ dàng hơn trong các tủ cơ điện nơi thiếu không gian. Nhiệt độ hoạt động trên phạm vi rộng (-25 ~ 70 ° C), vỏ của nó (chống nước, bụi và dầu) và đầu nối chống nước M12 làm cho mô-đun trở nên cực kì bền bỉ ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt.

Sơ đồ hệ thống

WISE-4471-S472UA: IP65 NB-IoT wireless sensor node

Kết luận

Các nhà sản xuất thiết bị cơ khí, như máy bơm nước, máy phát điện, máy ép phun và máy nén khí, phải sử dụng các công nghệ tiên tiến để phát triển các sản phẩm mới để giành thị phần. Các dịch vụ sau bán hàng đáp ứng nhu cầu của khách hàng cũng rất quan trọng để chiếm lấy niềm tin của khách hàng, đặc biệt là trong một thị trường cạnh tranh cao và đồng nhất. Dịch vụ hậu mãi tốt giúp cải thiện hình ảnh của một công ty và là một trong những lý do chính cho việc bán hàng lặp lại.

Nhà sản xuất máy bơm nước hiện tại đã quyết định áp dụng hệ thống giám sát và quản lý vận hành từ xa và làm như vậy để cải thiện giá trị gia tăng của máy bơm nước, chất lượng dịch vụ khách hàng và khả năng cạnh tranh trên thị trường. Điều này đã mang lại cho công ty một lợi thế cạnh tranh lâu dài trong ngành. Advantech, China Telecom và nền tảng đám mây công cộng đã góp phần xây dựng nên một giải pháp tích hợp device-to-cloud NB-IoT chỉ yêu cầu cài đặt 1 mô-đun cảm biến không dây WISE-4471 IoT để kết nối các PLC trong các trạm bơm với nền tảng dựa trên đám mây.

Hơn nữa, hệ thống này có thể triển khai mà không cần thay đổi cấu trúc hiện tại của các trạm bơm. Giải pháp này giúp cung cấp khả năng giao tiếp NB-IoT cho thiết bị truyền thống một cách dễ dàng. Nhà sản xuất máy bơm nước hiện đã nâng cấp thành công mô hình hoạt động của mình và đã loại bỏ nhu cầu cắt cử nhân viên kiểm tra các trạm bơm theo cách truyền thống. Với sự hiện diện rộng lớn các sản phẩm của họ tại các trạm bơm trên khắp các tỉnh và thành phố, những lợi ích của hệ thống quản lý và giám sát từ xa tập trung này mang lại là không thể chối cãi. Nhà sản xuất đã cải thiện sự hài lòng của khách hàng và thiết lập một hình ảnh tuyệt vời cho các dịch vụ chất lượng cao của họ trên thị trường.