Giriş Giriş Giriş

Sürekli seviye izleme sistemleri petrol ve gaz, su ve atık su arıtma, kimyasal işleme ve üretim gibi endüstrilerde vazgeçilmezdir. Bu sistemler tanklarda gerçek zamanlı veriler sağlar, silolar ve gemiler, işlem optimizasyonu, envanter yönetimi ve güvenlik uyum sağlar. ancak, güç kaynakları yanlış olduğunda kritik izleme ekipmanın güvenilirliğini tehlikeye atabilir.

Neyse ki, kanıtlanmış stratejilerin bir yelpazesi, tek bir batarya veya küçük bir güneş panelinde çalışan enerji taleplerini dramatik bir şekilde azaltmaktadır.Bu makale, sensör seçiminin iletişim protokolleri, görev bisiklet ve enerji hasatını anlamak için sensör seçiminden kaynaklanan önemli taktikler keşfeder.Yeni bir yeşil alan sistemi tasarlayabilir veya tasarlayabilir, bu en iyi uygulamaları size sürdürülebilir bir şekilde yardımcı olacaktır.

Sürekli Seviye İzleme Sistemlerinde Güç Tüketimini Anlamak

Regreasyon stratejileri uygulamadan önce, her bileşenin toplam enerji bütçesine katkıda bulunduğunu tanımlamak önemlidir. Tipik sürekli bir seviye izleme sistemi bir sensör, bir mikro kontrol cihazı veya sinyal işlemcisi, kablosuz iletişim modülü ve bir güç kaynağı (sağlık veya enerji hasatı).Her bileşen, yüksek enerji veya frekansta aktarılan parasitik kayıplara katkıda bulunabilir.

Güç kullanımının etkileyen birincil faktörler şunlardır:

  • [FONT=0]Sensor teknolojisi – Farklı prensipler (ultrasonik, radar, kapasitance, hidrostatik) doğal olarak farklı güç profillerine sahiptir. Bazıları sürekli eksasyon gerektirir, diğerleri sadece kısa pulsiyonlar.
  • [FONT=0)Measurement frekansı[[Dönlendirme:0)[[Dönlendirme frekansı[Dönlendirme): Sistemin genellikle ortalama bir gücü doğrudan bir okuma alır. Sürekli tarama süresiz örneklemeden çok daha fazla tüketilir.
  • [FONT:0)Data iletim stratejisi) - sıkıştırılmış olay odaklı güncellemeler her saniye kullanılan ham verileri göndererek iletişim enerjisini büyüklüğü sipariş ederek azaltabilirsiniz.
  • [FONT:0)Processing complex[[Dönetici: 1) Gelişmiş sinyal işleme veya kenar hesaplaması ölçüm doğruluğunu genişletebilir, ancak işlemci iş yüklerini ve gücünü artırabilir.
  • [FONT:0)Environmental koşullar[[DÜT:1) - Sıcaklık uçları batarya kapasitesini etkiler ve ısıtıcıları veya soğutma sistemlerini aktive etmek, enerji tasarrufu yapmak için zorlayabilir.

Tipik bir yüklemenin ayrıntılı bir enerji denetimi genellikle 70-80'inin elektrik kablosuz radyo tarafından tüketildiğini, özellikle de hücresel veya uydu iletişimi kullanarak sistemlerde bulunduğunu ortaya koymaktadır.

Güç Kullanımının Azaltılması için Anahtar Stratejileri

1. Low-Power Sensör Teknolojileri Teknolojilerini Seçen

Sensör seçimi, herhangi bir enerji verimli izleme sisteminin temelidir. Geleneksel radar ve lazer sensörleri, son derece doğruyken, operasyon sırasında birkaç watt çizebilir, çünkü sürekli mikrodalga veya lazer emisyon gerektirirler.[Dönetici sensörleri[Dönetici sensörleri), basit bir osilatör devreleri ile küçük enerji tasarrufu sağlarlar ve özellikle de görev döngüsünde yeterli miktarda doğruluk sağlar.

Diğer düşük güç seçenekleri arasında: 0,0)k anahtarlar için (Dön seviye algılama) ve [[Dönetici algılaması (Dönetici algılama) ve [[Dönetici baskı sensörleri[Döneticileri) ile bir köprü sensörü kullanarak sadece mikroampleri tüketerek, düşük güç ADC. Hatta radar sensörleri gelişiyor: Modern frekans-moder sürekli dalga (FMCW) IoT uygulamaları için tasarlanmış radar modülleri, yüksek çözünürlükte kullanılan algılama modları kullanarak alt-100 mW'de çalıştırabilir.

2. Data Transmission

İletişim genellikle en büyük enerji kokpitidir. Altın kural: 03.D.T.T.0.transmit daha az, daha akıllı) iletilebilir.En basit teknik, raporlama frekansına ulaşırken, her dakikayı okumak için sistem yapılandırabilir, ancak önemli bir değişiklik meydana geldiğinde (örneğin, bir su tankı monitörü sadece% 2 veya daha fazla sayıdaki değişiklikleri gönderirken güncellemek için.

Frekansın ötesinde, aşağıdaki iletim optimizasyonlarını düşünün:

  • [FONT:0)Data sıkıştırma[[DÜT:1) - Birden çok okuma tek bir pakete dahil olmak üzere, her okuma yerine günlük minimum, maksimum ve ortalama düzeyde bir özet gönderin.
  • [FONT:0] Adaptif iletim[[Dönetici:0)[Dönetici:0))[[Dönetici:)))))) - Daha yüksek iletim gücü sadece gerektiğinde kullanın; çoğu radyolar, sabitlenmelere izin verir.
  • [FONT:0]Batch İletim[[Dönetici: 1) Mağaza, yerel olarak okuyor ve onları planlanan aralıklarda patlamalarda iletiyor. Bu, radyoyu uyandırmanın ve ağı yeniden bağlantı kurmanın yükünü azaltır.
  • [FONT:0]Daha düşük güç ağ protokollerinin kullanılması[Dönetici: 0] - LoRaWAN veya NB-IoT gibi konular, düşük veri yükleri için tasarlanmıştır.

3. Güç yalıtımı Modes ve Duty Bisikleti

Çoğu modern sensörler, mikrokontrolörler ve radyolar, mevcut tüketimlerin mikroamplara veya hatta nanoamps'e düştüğü derin uyku modlarını destekliyor. Anahtar, 200 milisaniye için harcanan zamanı en üst düzeye çıkarmak.Bu,% 10'luk bir görev döngüsüne sahip.[Dört:0) Sistem bir ölçüm almak için kısa sürede uyanır ve gerekirse, o zaman uyumak için geri döner.

Uygulamalı düşünceler:

  • Birden fazla uyku modu ile bir mikrokontrolü seçin (örneğin, idle, güç, standby) ve hızlı uyanma süreleri.
  • Sistemi kesin aralıklarla uyandırmak için dış gerçek zamanlı bir saat (RTC) kullanın, ana işlemciyi çoğu zaman uykuda tutmak.
  • Olay odaklı sistemler için, sensörden bir kesinti kullanın (örneğin, seviye değişim eşi) sadece gerektiğinde sistemi uyandırmak için.
  • Sensör sinyallerinin kaldırılması ve bilgisayar zamanlayıcılarının filtre gürültüye kullanılmasıyla "false uyanır" kaçının.

Birçok off-the-shelf level monitoring vericis şimdi yapılandırılabilir görev bisiklet parametreleri ile geliyor. Özel tasarımlar için, uyku / uyanık çevrimleri dikkatli programlama en etkili güç tasarrufu tekniğidir.

4. Enerjinin Tümleştirilmesi Çözümleri

Ağ gücü mevcut olmayan veya batarya yedeklerinin pahalı olduğu uzak yerlerde, enerji hasatı bile bataryaları ekleyebilir veya hatta bataryaları yerine getirebilir.En yaygın yaklaşım, güneş ışınlayıcıları için [Dönemli ısılar 1) Küçük bir güneş paneli (5-10 W) şarj edilebilir bir batarya ve şarj cihazı ile eşleştirilmiş, düşük güç seviyesi sensörüdür, hatta bulutlu iklimlerde bile.

Enerji hasat için anahtar düşünceler:

  • En kötü durumlarda (örneğin, güneş için karanlık haftaları) işlemek için hasat ve depolama kapasitör / bataryayı kontrol edin.
  • Verimliliği optimize etmek için fotovoltaik paneller için maksimum güç noktası izleme (MPPT) kullanın.
  • Kısa vadeli depolama için süper kapasiteleri seçin; bataryalardan daha uzun süre ve yüksek zirve akımlarını idare ederler.
  • Sistem "harvest-then-transmit" modunda çalışacak: Enerji biriktirin, sonra yeterli şarj olduğunda bir ölçüm ve iletim yapın.

Enerji hasat ücretsizdir - hasat kendisi maliyet ve karmaşıktır - ancak birçok endüstriyel IoT uygulamaları için, ortadan kaldırılmış batarya değişiklikleri ile geri öder.Enerji hasat teknolojileri üzerinde daha fazla şey için, TANITT:0)Energying Journal) vaka çalışmaları ve ürün güncellemeleri için.

5. Verimli İletişim Protokollerini Seçin

Veriler için seçilen kablosuz protokol, düşük güç sürekli izleme üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Hücreler (3G/4G / LTE-M) ve uydu modemleri, yalnızca iletişim yoluyla iletilen uygulamalar için uygun hale getirebilir.

  • [FONT:0)LoRaWAN[[Dönetici: 8)[Dönetici: Uzun menzil, düşük bant genişliği, çok düşük güç. Bir zamanlar için ideal bir kez saat veya bir kez günlük iletim 10 km (görüler için) birçok LoRaWAN son cihaz, 50 μA ortalamadan daha az ücretle çalışır.
  • [FONT:0)NB-IoT (Narrowband IoT)[Dönetici: 1) Düşük güç için tasarlanmış bir hücresel standart, derin kapsama alanı kullanır.
  • [FONT=0]Sigfox[[[Dönetici: 1 ) – Ultra-narrowband protokolü çok düşük güçle sınırlı, ancak günde 140 mesajla sınırlı ve çok küçük maaş yükleri (12 tane) Basit seviye alarmlar için iyi.
  • [FONT:0]Zigbee / Thread / BLE[DÜT:1] – Kısa menzil için uygun ağ protokolleri, multi-hop dağıtımları.

Endüstri IoT için doğru protokolü seçme hakkında daha fazla bilgi edinmek için, [[Üyetim:0)IoT Analytics bağlantıya kılavuz[Dönetici: 1).Pigraf, aralık, bant genişliği ve güç özellikle kullanışlıdır.

Sistem tasarımı Enerji Verimliliği için En İyi Uygulamalar

Donanım Optimizasyonu Optimizasyon Optimizasyonu

Sensör ve radyo seçeneklerinin ötesinde, genel donanım mimarisi düşük akım tasarımları için ayarlanabilir (parçalı sistemlerle mikrokontrolör kullanın) Düşük şarj ve yüksek sıcaklık aralığına sahip piller seçin, lityum thion klorür (LiSOCl2) hücreleri gibi.

Yazılım ve Şirketware Teknikleri

Verimli bir bilgisayar donanım değişiklikleri olmadan enerji tasarrufu sağlar.Yaz kodu yazın: kirletici işlem yerine kesintiler kullanın ve hızlı patlamalarda depolama ve ölçüm verilerinin (örneğin, EEPROM veya flaş) kullanımı gerekir, çünkü ham seviyenin üzerinden kesintiler yapılır.[FONT][/TRT:0)Bu işlem işlemi) - basit analizler gerçekleştirir (trend, eş algılama) sensörde basit analizler yapar.

İşsizlik

Fiziksel yerleştirme aynı zamanda güç etkiler. Sensör sıcak bir ortamda kurulursa, soğuk iklimlerden daha az tasarruf sağlar, bazı sensörler buz oluşumunu önlemek için ısıtıcılar gerektirir; izin verilen yüksek ücretli ısıtıcılar veya sistemi yalnızca ölçüm döngüleri sırasındaki ısıyı seçin.

Vaka Çalışmaları ve Gerçek Dünya Uygulamaları

Su Tank Seviye Kırsal Afrika'da Takip

A non-profit deployed ultrasonic level sensors with LoRaWAN to monitor community water tanks. By using event-based transmission (only when water level changed more than 5% or at daily intervals) and solar harvesting with a 3W panel, each node achieved over two years of operation without battery replacement. The system initially used hourly transmissions, which drained batteries in six months. Switching to adaptive reporting cut power consumption by 70%.

Petrollü Seviye Kontrollü

Bir petrol alanında, üç fazlı ayırıcıların sürekli olarak izlenmesi geleneksel olarak güneş sistemleri tarafından desteklenen radar sensörlerini kullandı. Operatör, bisiklete (her yıl pil yedeklerine kadar 5 dakika tasarruf) yol açan radar sensörlerini değiştirdi ve veri geri yüklemesi için LoRaWAN'a kadar cep telefonundan 12 W'den 0,5 W ortalamaya kadar düştü, güneş serisi ve batarya bankasını indirmeye olanak sağladı.

Kimyasal Tank Çiftliği

Bir kimyasal bitki, NB-IoT'nin tek bir D-cello bataryasından oluşan kapasiteye sahip sensörleri kullandı. Anahtar, zamanın% 99.9'unu derin uykuda tutmak için bir diskoT'nin gücünü kullanarak.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sürekli seviyedeki izleme sistemlerindeki güç kullanımı tek bir eylem değil, bütünsel bir yaklaşım algılama sensörü seçimi, veri stratejisi, görev bisiklet, enerji hasat ve iletişim protokolü seçimidir. Yukarıda belirtilen örnekler dikkatli bir mühendislik, batarya hayatı aylarca uzatılabilir ve güneş destekli sistemler gerçekten tartışılmaz.

Mevcut sisteminizin güç profiline denetim ederek başlayın - mevcut tüm yüklemeleri ölçmek. Daha sonra en büyük etkiyi sunan stratejileri öncelikle: genellikle, bu, iletim frekansının azaltılması ve derin uyku modlarının sağlanması anlamına gelir.Yeni tasarımlar için, doğru sensör ve radyo kombinasyonuna zaman ayırın.Mevcut yüklemeler için, güncelleştirmeler önemli tasarrufları yaratabilir.[TFLD) Daha fazla genelleme sistemi daha fazla çalıştırın.