W dzisiejszych czasach technologia coraz bardziej przesiąka do różnych branż i dziedzin życia, w tym również do przemysłu. Jednym z jej zastosowań jest telemetria, czyli zdalny monitoring stanu maszyn, urządzeń i procesów przemysłowych. Aby zapewnić skuteczne i niezawodne działanie systemów telemetrii, konieczne jest wykorzystanie odpowiednich technologii komunikacyjnych. Wśród nich znajduje się wiele standardów bezprzewodowych, takich jak LoRa, Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee czy NB-IoT. W artykule skupimy się na technologii LoRa oraz omówimy jej zalety i wady w kontekście zastosowania w telemetrii przemysłowej. Przyjrzymy się również innym technologiom komunikacyjnym, które są stosowane w telemetrii, i porównamy je pod kątem wykorzystania w przemyśle. Odkryjemy, jakie technologie komunikacyjne są najbardziej odpowiednie do różnych zastosowań w telemetrii przemysłowej, a także jakie korzyści mogą przynieść przedsiębiorstwom, które zdecydują się na ich wykorzystanie.
Niektóre technologie komunikacyjne stosowane w telemetrii
- Sieci LAN – lokalne sieci komputerowe, umożliwiające połączenie urządzeń w jednym budynku lub na terenie zakładu przemysłowego. Zaletą sieci LAN jest ich wysoka prędkość i niezawodność. Wadą może być jednak konieczność przewodowego połączenia między urządzeniami, co może być utrudnione jeśli sieć ma być stworzona w istniejącym zakładzie produkcyjnym.
- Sieci WAN – szerokopasmowe sieci komputerowe, umożliwiające połączenie urządzeń na dużej odległości, nawet w innych krajach. Zaletą sieci WAN jest ich duża prędkość i możliwość połączenia urządzeń z różnych lokalizacji. Wadą może być jednak konieczność korzystania z usług operatorów telekomunikacyjnych oraz potencjalne zagrożenia związane z podsłuchiwaniem danych.
- Wi-Fi – bezprzewodowa technologia sieciowa, umożliwiająca połączenie urządzeń za pomocą fal radiowych. Zaletą Wi-Fi jest brak konieczności przewodowego połączenia między urządzeniami oraz łatwość instalacji. Środowiska przemysłowe charakteryzują się wysokim poziomem zakłóceń, który może negatywnie wpływać na jakość połączenia.
- Bluetooth – bezprzewodowa technologia umożliwiająca połączenie urządzeń w krótkim zasięgu (do kilku metrów). Zaletą Bluetooth jest łatwość połączenia urządzeń oraz niskie koszty. Ze względu na mały zasięg technologia ta jest rzadko stosowana w telemetrii.
- Modemy komórkowe – urządzenia umożliwiające przesyłanie danych za pomocą sieci komórkowej. Zaletą modemów komórkowych jest ich mobilność i możliwość połączenia urządzeń w różnych lokalizacjach. Wadą jest stosunkowo duży pobór energii oraz konieczność opłacania abonamentu dla każdego urządzenia w sieci.
- Zgibee – bezprzewodowa technologia sieciowa opracowana z myślą o niskim poborze energii oraz niskim koszcie implementacji i utrzymania. Urządzenia korzystające z technologii Zigbee mogą być łączone w sieci typu mesh, co oznacza, że każde urządzenie może pełnić funkcję routera dla innych urządzeń w sieci. Zasięg wynosi od 10 do 100 m, co w wielu przypadkach może być niewystarczające.
- NB-IoT (ang. Narrowband Internet of Things) – technologia bezprzewodowa przeznaczona, która została opracowana z myślą o niskim poborze mocy i zapewnieniu niskiego kosztu implementacji i utrzymania. NB-IoT korzysta z sieci komórkowych i opiera się na standardach technologii LTE , w Polsce jest obsługiwana przez jednego operatora sieci komórkowych.
Nasze rozwiązania dla telemetrii
Elastyczna sieć telemetryczna LoRa Net – dopasowana do Twoich potrzeb
Radiowe łącze sygnałowe TM-05 LoRa – sygnały analogowe i cyfrowe przesyłane jak po kablu
Jednokierunkowy most radiowy LoRa – prosty sposób na przesłanie szesnastu sygnałów cyfrowych
LoRa w telemetrii
LoRa (Long Range) to technologia bezprzewodowa umożliwiająca przesyłanie danych na duże odległości, nawet do kilku kilometrów, przy minimalnym zużyciu energii. Jest to jeden z najbardziej popularnych standardów bezprzewodowych wykorzystywanych w telemetrii.
Zalety wykorzystania technologii LoRa w telemetrii:
- Duży zasięg – LoRa umożliwia przesyłanie danych na odległościach sięgających kilku kilometrów, co pozwala na monitorowanie urządzeń zlokalizowanych w różnych miejscach na dużej powierzchni. W naszych testach w przestrzeni miejskiej udało się nawiązać stabilne połączenie na odległość ponad 5 km.
- Minimalne zużycie energii – dzięki zastosowaniu modulacji sygnału oraz niskiej częstotliwości transmisji, urządzenia LoRa charakteryzują się bardzo niskim zużyciem energii. Obecnie przedsiębiorstwa coraz większą wagę przykładają do tego, by minimalizować negatywny wpływ na środowisko, dlatego jest to ważna zaleta tej technologii.
- Wysoka niezawodność – LoRa cechuje się dużą odpornością na zakłócenia dzięki czemu dobrze sprawdza się w środowiskach przemysłowych. Możliwość podzielenia dostępnej częstotliwości na wąskie kanały pozwala na uruchomienie kilku niezależnych sieci komunikujących się w tej technologii, które nie będą wzajemnie zakłócać swojego działania.
- Bezpieczeństwo – LoRa może wykorzystywać różne protokoły zabezpieczeń, takie jak AES-128, co zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa transmisji danych. Jednak nawet gdy transmisja nie jest szyfrowana, to ograniczony zasięg transmisji sprawia, że do przejęcia danych jest potrzebne przebywanie w niewielkiej odległości od podsłuchiwanych urządzeń.
Technologia LoRa ma wiele zalet, ale jak każda inna technologia, również posiada pewne wady.
Jednym z głównych ograniczeń technologii LoRa jest jej maksymalna przepustowość, która jest stosunkowo niska w porównaniu do innych technologii, takich jak na przykład LTE. Z tego powodu technologia LoRa może nie być odpowiednia dla aplikacji wymagających dużej przepustowości, takich jak np. transmisja strumieniowa wideo.
Kolejną wadą technologii LoRa jest opóźnienie transmisji danych. Z powodu charakterystyki modulacji LoRa, czas wymagany na przesłanie danych może być znacznie dłuższy niż w przypadku innych technologii, co może być problematyczne dla niektórych aplikacji wymagających szybkiego czasu odpowiedzi.
Jednak w przypadku telemetrii maszyn w środowisku przemysłowym, gdzie ilość danych do przesyłania nie jest tak duża, a wymagana jest stabilność połączenia i niezawodność, te wady nie są tak istotne.
W telemetrii przemysłowej, dane o stanie maszyn i urządzeń są zbierane w określonych przedziałach czasowych i nie muszą być przesyłane na żywo. Dlatego, technologia LoRa z jej niskim poborem mocy, długim zasięgiem i niezawodnym połączeniem, może być idealnym rozwiązaniem dla przemysłu, który potrzebuje niezawodnej i stabilnej transmisji danych.