Guida alla selezione del sensore di livello wireless: NB-IoT vs LoRa vs WiFi vs 4G per il monitoraggio remoto dei serbatoi

Introduzione

Con il rapido sviluppo dell’IoT industriale (IIoT), i tradizionali sistemi di monitoraggio del livello cablati vengono gradualmente sostituiti da sensori di livello wireless. Per serbatoi remoti, serbatoi d'acqua, serbatoi di carburante, serbatoi di stoccaggio di prodotti chimici e sistemi idrici agricoli, la tecnologia wireless consente il monitoraggio del livello in tempo reale-senza l'installazione di cavi complessi.

Cos'è un sensore di livello wireless?

A sensore di livello senza filiè un dispositivo di misurazione industriale che combina la tecnologia di rilevamento del livello con la capacità di comunicazione wireless per trasmettere i dati sul livello del serbatoio in remoto senza cavi fisici.

Un tipico sistema di monitoraggio del livello wireless è costituito da:

• Sensore di livello (pressione, radar, ultrasuoni, ecc.)
• Modulo di comunicazione wireless (NB-IoT, LoRa, 4G, WiFi)
• Piattaforma cloud
• APP mobile o software di monitoraggio

La scelta del metodo di comunicazione wireless corretto è fondamentale poiché le diverse tecnologie presentano vantaggi diversi in termini di copertura, consumo energetico, costi di installazione e ambiente applicativo.

Le quattro opzioni di comunicazione wireless più comuni per il monitoraggio remoto dei serbatoi sono NB-IoT, LoRa/LoRaWAN, WiFi e 4G.

1. NB-Sensore di livello wireless IoT

Ideale per: monitoraggio remoto con basso consumo energetico e ampia copertura cellulare

NB-IoT (Internet of Things a banda stretta) è una tecnologia IoT cellulare progettata per applicazioni a basso-consumo e su-aree estese. Utilizza le reti cellulari esistenti, consentendo ai sensori di livello wireless di comunicare direttamente con il cloud senza richiedere un gateway aggiuntivo.

Vantaggi dell'NB-IoT:

Basso consumo energetico
NB-I sensori IoT sono ideali per le applicazioni-alimentate a batteria. Un sensore può funzionare per anni con intervalli di misurazione e trasmissione ottimizzati.

Ampia copertura
Poiché utilizza l'infrastruttura cellulare, NB-IoT può fornire comunicazioni affidabili in molte aree remote dove le soluzioni di rete tradizionali sono difficili da implementare.

Nessun gateway richiesto
Ogni sensore si collega direttamente alla rete cellulare, riducendo la complessità di installazione e i costi di manutenzione.

Applicazioni tipiche:

• Monitoraggio del livello del serbatoio dell'acqua
• Gestione intelligente dell'acqua
• Serbatoi remoti
• Serbatoi sotterranei
• Sistemi di monitoraggio delle utenze

Limitazioni:

Richiede NB-disponibilità della rete IoT

Non adatto per applicazioni che richiedono una frequente trasmissione di dati-in tempo reale

2. Sensore di livello wireless LoRa / LoRaWAN

Ideale per: strutture di grandi dimensioni con più sensori e reti wireless private

LoRa (Long Range) è una tecnologia di comunicazione wireless a bassa-potenza progettata per la trasmissione di dati a lunga-distanza. Le reti LoRaWAN sono comunemente utilizzate in strutture industriali, aziende agricole e applicazioni per città intelligenti in cui più sensori devono comunicare attraverso un gateway locale.

Vantaggi di LoRa:

Lunga distanza di trasmissione
LoRa offre un eccellente raggio di comunicazione, soprattutto in ambienti aperti come fattorie, bacini idrici e siti industriali.

Consumo energetico ultra-basso
Il suo basso fabbisogno energetico lo rende adatto ai sensori di livello wireless-alimentati a batteria.

Connessioni multiple di sensori
Un gateway LoRaWAN può supportare molti sensori wireless, rendendolo-conveniente in termini di costi per reti di monitoraggio di grandi dimensioni.

Applicazioni tipiche:

• Monitoraggio di più serbatoi di stoccaggio
• Sistemi di irrigazione agricola
• Monitoraggio delle acque reflue
• Reti IoT-a livello di fabbrica

Limitazioni:

Richiede un gateway LoRa

La distribuzione della rete potrebbe richiedere una pianificazione aggiuntiva

3. Sensore di livello wireless WiFi

Ideale per: applicazioni interne con reti wireless esistenti

Il WiFi è una delle tecnologie di comunicazione wireless più comuni. Fornisce trasmissione dati ad alta-velocità ed è ampiamente disponibile in edifici, fabbriche e ambienti residenziali.

Vantaggi del Wi-Fi:

Alta velocità di trasmissione dati
Il WiFi supporta la comunicazione veloce ed è adatto per applicazioni che richiedono frequenti aggiornamenti dei dati.

Integrazione facile
La maggior parte delle strutture dispone già di reti WiFi, riducendo i requisiti infrastrutturali aggiuntivi.

Basso costo di comunicazione
Non è richiesto alcun abbonamento dati cellulare quando si utilizzano le reti esistenti.

Applicazioni tipiche:

• Serbatoi d'acqua interni
• Realizzazione di sistemi idrici
• Monitoraggio HVAC
• Applicazioni per la casa intelligente

Limitazioni:

Consumo energetico più elevato rispetto a NB-IoT e LoRa

Distanza di comunicazione limitata

Attenuazione del segnale causata da pareti e strutture metalliche

4. 4Sensore di livello wireless G

Ideale per: monitoraggio in tempo reale-che richiede una comunicazione veloce

Il 4G fornisce comunicazioni cellulari ad alta-velocità ed è adatto per applicazioni che richiedono una frequente trasmissione di dati, configurazione remota e allarmi-in tempo reale.

Vantaggi del 4G:

Trasmissione dati-in tempo reale
Il 4G consente una comunicazione veloce tra sensori, piattaforme cloud e sistemi di monitoraggio.

Ampia disponibilità

Le reti 4G sono ampiamente diffuse in tutto il mondo, il che le rende adatte a molte applicazioni industriali.

Nessun gateway locale richiesto

Analogamente a NB-IoT, i sensori 4G possono connettersi direttamente a Internet tramite reti cellulari.

Applicazioni tipiche:

• Monitoraggio del serbatoio del carburante
• Monitoraggio dello stoccaggio dei prodotti chimici
• Apparecchiature industriali remote
• Sistemi di approvvigionamento idrico di emergenza

Limitazioni:

Consumo energetico maggiore

Richiede una scheda SIM e un piano dati cellulare

NB:-Confronto tra IoT e LoRa, WiFi e 4G

Come scegliere il sensore di livello wireless giusto?

Il miglior metodo di comunicazione wireless dipende da diversi fattori:

1. Posizione di installazione

Per le aree remote senza infrastruttura cablata, in genere si preferisce NB-IoT o 4G.

2. Numero di punti di monitoraggio

Per decine o centinaia di serbatoi all'interno di un sito, LoRaWAN può ridurre i costi di implementazione.

3. Disponibilità di energia

Per i sensori-alimentati a batteria, NB-IoT e LoRa sono scelte migliori grazie al minor consumo energetico.

4. Requisiti di frequenza dei dati

Per aggiornamenti frequenti e allarmi-in tempo reale, il 4G o il WiFi forniscono comunicazioni più veloci.

Conclusione

Non esiste un'unica tecnologia wireless adatta a ogni applicazione di monitoraggio remoto dei serbatoi.

• NB-L'IoT è ideale per il monitoraggio remoto-a lungo termine-a basso consumo energetico.
• LoRa/LoRaWAN è la scelta migliore per le reti di sensori su larga-scala.
• Il WiFi funziona bene per applicazioni interne con reti esistenti.
• 4G LTE fornisce comunicazioni veloci e affidabili per il monitoraggio-in tempo reale.

Combinando la tecnologia di misurazione del livello ad alta-precisione con il giusto metodo di comunicazione wireless, i sensori di livello wireless forniscono una soluzione flessibile,-economica e affidabile per il moderno monitoraggio dei serbatoi industriali.

Le 5 principali domande frequenti sui sensori di livello wireless

1. Qual è la migliore tecnologia di comunicazione wireless per un sensore di livello?

Non esiste un'opzione migliore universale perché il metodo di comunicazione ideale dipende dall'applicazione. La selezione dovrebbe considerare la posizione, la disponibilità di alimentazione, la frequenza dei dati e le condizioni della rete.

2. Fino a che distanza può trasmettere i dati un sensore di livello wireless?

La distanza di trasmissione dipende dalla tecnologia di comunicazione e dall'ambiente di installazione.

Caratteristiche tipiche:

NB-IoT: ampia copertura cellulare attraverso le reti esistenti

LoRaWAN: diversi chilometri in aree aperte a seconda dell'antenna e dell'ambiente

WiFi: solitamente adatto per comunicazioni interne a breve-distanza

4G: Utilizza reti cellulari e può coprire vaste aree geografiche

Per i serbatoi remoti, le tecnologie cellulari come NB-IoT e 4G sono spesso preferite perché non richiedono gateway locali.

3. Quanto dura la batteria di un sensore di livello wireless?

La durata della batteria dipende da diversi fattori:

Frequenza di misurazione

Intervallo di trasmissione dei dati

Metodo di comunicazione senza fili

Temperatura ambientale

Consumo energetico del sensore

Per le applicazioni a basso-consumo che utilizzano la comunicazione NB-IoT o LoRa, i sensori di livello wireless correttamente configurati possono in genere funzionare per diversi anni senza dover sostituire la batteria.

4. I sensori di livello wireless possono essere utilizzati all'aperto?

SÌ. I sensori di livello wireless industriali sono progettati per ambienti esterni se dotati di adeguata protezione.

5. Dovrei scegliere un sensore di livello a ultrasuoni o un sensore di livello radar?

La scelta dipende dal mezzo e dalle condizioni di lavoro. La scelta della tecnologia di rilevamento corretta è importante quanto la scelta del metodo di comunicazione wireless. Vedi l'articolo precedenteQui.

Informazioni sull'autore

Ingegnere applicativo senior presso MACSENSOR

Wang Lei è un ingegnere senior di applicazioni di sensori presso MACSENSOR, specializzato in soluzioni di misurazione della pressione industriale, monitoraggio del livello e rilevamento IoT wireless. Con 12 anni di esperienza nelle applicazioni di strumentazione di processo, ha aiutato i clienti a sviluppare più di 300 soluzioni di misurazione personalizzate in settori quali il trattamento delle acque, il settore petrolchimico, la gestione dei carburanti, l'agricoltura e l'automazione industriale.

La sua esperienza copre la selezione di sensori di livello wireless, sistemi di monitoraggio remoto dei serbatoi, tecnologie di misurazione del livello di pressione e radar e soluzioni di comunicazione industriale. È stato coinvolto nella progettazione di sistemi di monitoraggio per serbatoi remoti, serbatoi di stoccaggio e apparecchiature industriali in cui la trasmissione affidabile dei dati e il funzionamento a lungo termine- sono fondamentali.

Wang Lei ha conseguito una laurea in Ingegneria dell'automazione e si dedica all'applicazione della tecnologia dei sensori e delle soluzioni IoT industriale per migliorare l'affidabilità delle misurazioni, l'efficienza operativa e la trasformazione digitale per i clienti globali.