Có những phương thức truyền dẫn không dây nào?
Câu hỏi thường gặp | Các phương thức truyền dẫn không dâyDo môi trường nhà máy đôi khi phức tạp, việc đi dây gặp nhiều khó khăn, hoặc diện tích nhà máy rộng lớn và xa xôi. Ngoài việc tốn kém ngân sách cho vật tư dây dẫn, việc thi công cũng là một dự án lớn. Lúc này, sử dụng phương thức truyền dẫn không dây sẽ mang lại sự thuận tiện hơn rất nhiều.
Lý do triển khai
Truyền dẫn không dây giúp xây dựng nhà máy thông minh
Dự đoán tuổi thọ còn lại (Remaining Useful Life - RUL)
Trong kỷ nguyên sản xuất thông minh và tự động hóa nhà máy 4.0, nhiều thiết bị vẫn sử dụng phương thức truyền dẫn có dây vì tính ổn định cao nhất. Tuy nhiên, với các nhà máy có địa hình phức tạp hoặc quy mô lớn, việc đi dây không chỉ tốn kém mà còn tốn nhiều công sức thi công. Việc tận dụng truyền dẫn không dây giúp quy trình lắp đặt trở nên đơn giản và linh hoạt hơn.
Giao thức truyền thông không dây
Các giao thức truyền thông sử dụng băng tần miễn phí phổ biến là 2.4 GHz và Sub-GHz. Trong đó, băng tần 2.4 GHz được ứng dụng rộng rãi như Wi-Fi, Bluetooth, thuộc nhóm truyền dẫn khoảng cách ngắn. Bluetooth có tốc độ nhanh, tiêu thụ năng lượng thấp nhưng ít điểm kết nối và dễ nhiễu, không phù hợp để lắp đặt đa điểm quy mô lớn.
Ngược lại, băng tần Sub-GHz với đặc điểm truyền xa, ít nhiễu và tiêu thụ năng lượng thấp lại tỏ ra phù hợp hơn trong sản xuất công nghiệp, nơi các máy móc thường phân tán trên diện tích rộng. Bên cạnh đó, dữ liệu thu thập từ máy móc thường khá nhẹ, vì vậy băng tần Sub-GHz là quá đủ để đáp ứng nhu cầu truyền tải.
Đối với Sub-GHz, băng tần 433 MHz là cấu hình băng tần ISM Sub-GHz phổ biến toàn cầu. 915 MHz được dùng nhiều tại Bắc Mỹ và Úc, 868 MHz phủ khắp Châu Âu, còn 315 MHz áp dụng tại Bắc Mỹ, Châu Á và Nhật Bản.
Các kỹ thuật truyền dẫn không dây
Dựa trên kỹ thuật truyền dẫn, có thể chia thành: truyền dẫn khoảng cách ngắn, khoảng cách trung bình và khoảng cách xa.
| Truyền dẫn khoảng cách ngắn | Mô tả ngắn gọn |
|---|---|
| Wi-Fi | Kỹ thuật mạng LAN không dây chuẩn IEEE 802.11, phổ biến trong đồ điện tử tiêu dùng. |
| Bluetooth | Sóng vô tuyến tần số siêu cao (UHF) sóng ngắn, dùng cho các thiết bị cá nhân. |
| Li-Fi | Truyền dữ liệu bằng ánh sáng khả kiến (VLC), tín hiệu bị ngắt khi mất nguồn sáng. |
| NFC | Kết nối trong phạm vi 4cm, dùng cho thẻ cửa, vé xe. |
| RFID | Sử dụng từ trường để đọc thẻ nhận dạng vô tuyến, dùng trong quản lý kho, định danh. |
| Z-Wave | Giao thức cho nhà thông minh (Smart Home), điều khiển đèn, thiết bị gia dụng. |
| ZigBee | Chuẩn mạng cá nhân IEEE 802.15.4, ứng dụng trong điều khiển tự động. |
| Truyền dẫn khoảng cách trung bình | Mô tả ngắn gọn |
|---|---|
| LTE-A | Công nghệ tiến hóa dài hạn (4G+), dùng cho thiết bị di động và truyền dữ liệu tốc độ cao. |
| 5G | Công nghệ mạng tế bào thế hệ mới, ứng dụng cho viễn thông và thiết bị di động hiện đại. |
| Truyền dẫn khoảng cách xa | Mô tả ngắn gọn |
|---|---|
| LPWAN | Mạng diện rộng công suất thấp, gồm NB-IoT (băng tần cấp phép) và LoRa, Sigfox, Weightless (băng tần miễn phí). |
| VSAT | Trạm đầu cuối vệ tinh cỡ nhỏ, truyền thông qua vệ tinh nhân tạo. |
Giải thích khái niệm
LoRaWAN là gì?
LoRaWAN định nghĩa giao thức truyền thông và kiến trúc hệ thống mạng, sử dụng lớp vật lý LoRa để thực hiện truyền dẫn khoảng cách xa. LoRaWAN quản lý tần số và công suất của tất cả các nút (node). Các thiết bị trong mạng truyền dẫn không đồng bộ, gửi dữ liệu ngay khi có. Tín hiệu từ nút cuối sẽ được nhiều Gateway tiếp nhận và chuyển gói tin đến máy chủ mạng (Network Server) tập trung. Máy chủ này sẽ lọc các gói tin trùng lặp, kiểm tra an ninh, quản lý mạng và gửi dữ liệu đến máy chủ ứng dụng.
Đặc điểm của LoRa
Truyền xa, tiêu thụ năng lượng thấp, hỗ trợ nhiều nút mạng.
Truyền xa: Độ nhạy đầu nhận của LoRa đạt được nhờ kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp, giúp truyền dẫn tối đa lên đến 20km.
Tiêu thụ năng lượng thấp: LoRa cải thiện độ nhạy thu để tăng khoảng cách mà vẫn giảm công suất phát. Trong khi FSK cần tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) là 8dB, LoRa chỉ cần -20dB, rất phù hợp cho các thiết bị dùng pin mặt trời.
Nhiều nút mạng: Mạng LoRa gồm các thiết bị đầu cuối và Gateway, dữ liệu truyền hai chiều một - nhiều theo cấu trúc hình sao (Star topology), hỗ trợ nhiều nhóm truyền thông trong cùng một khu vực.
Không dây LoRa
Dự án thực tế
Giải quyết vấn đề đi dây và duy trì giám sát liên tục
Trước đây, việc kiểm tra thủ công thường gặp khó khăn do thiết bị nằm ở vị trí khó tiếp cận hoặc nguy hiểm (nhiệt độ cao hoặc trên cao).
Hệ thống **RM-IOT-B** (phiên bản dùng pin) sử dụng bộ thu không dây LoRa LPWAN, khoảng cách truyền dữ liệu đạt 500-800 mét (tùy địa hình). Một bộ thu có thể hỗ trợ tối đa 500 cảm biến không dây.
Thông minh hóa thủy sản - Giám sát không dây không giới hạn
Dữ liệu cảm biến từ hệ thống giám sát môi trường nước **WMS** có thể truyền tới máy chủ trong phạm vi 1km để theo dõi thời gian thực.
Trong kỷ nguyên AI, việc giám sát dữ liệu lớn là tất yếu. Hệ thống WMS sử dụng phương thức truyền dẫn đơn giản giúp người dùng quản lý ao nuôi và điều chỉnh môi trường kịp thời.