ในปัจจุบันนี้ เราได้เห็นการใช้งานอุปกรณ์ IoT ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ต้องใช้พลังงาน ในการทำงาน และการเชื่อมต่อเข้ากับระบบ โดยการขจัดข้อ จำกัด ของแบตเตอรี่ ธุรกิจเชิงพาณิชย์สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายโดยลดการบำรุงรักษาและผู้บริโภคเพลิดเพลินกับความสะดวกสบายที่พวกเขาต้องการ
โดยภาพรวมแล้ว เราจะดูว่าการจัดสรรพลังงานช่วยเพิ่มโซลูชัน IoT ในพื้นที่อุตสาหกรรมอย่างไร เราจะกำหนดการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมให้กว้างขึ้นเพื่อเป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องกับโรงงานผลิตการเกษตรโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานและโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่ง เช่นเดียวกับธุรกิจในเชิงพาณิชย์ บริษัท ในพื้นที่อุตสาหกรรมยังได้รับแรงหนุนจากการประหยัดต้นทุน ถึงแม้จะได้รับประโยชน์จากระบบอัตโนมัติในอาคารและระบบการจัดการทรัพย์สินเช่นเดียวกับธุรกิจเชิงพาณิชย์ก็ตามการประหยัดค่าใช้จ่ายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ บริษัท อุตสาหกรรมมาจากการบำรุงรักษาเชิงป้องกันและการตรวจสอบการติดตั้งอุปกรณ์ก่อนที่จะเสียจะถูกกว่ามากหลังจาก นอกจากนี้ยังสามารถหยุดสายการผลิตซึ่งนำไปสู่ความสูญเสียทางการเงินต่อไป การรู้ว่าเมื่ออุปกรณ์กำลังจะเกิดการเสียหายหรือชำรุดเป็นส่วนสำคัญของข้อมูล ก่อนที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่จะได้รับการตรวจสอบโดยการตรวจสอบภาพซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายไม่ถูกต้องและอาจมีข้อผิดพลาดจากมนุษย์ วันนี้สามารถตรวจสอบอุปกรณ์อุตสาหกรรมได้ตลอดเวลาหรือแบบเรียลไทม์โดยใช้เซ็นเซอร์ Analytics สามารถนำไปใช้กับข้อมูลที่ผลิตเพื่อคาดการณ์เมื่อเกิดความเสียหายขึ้น
ในกรณีศึกษาหนึ่งผู้ผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ลง 66% โดยใช้การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเชิงพยากรณ์
ในหลาย ๆ กรณีเครื่องจักรแสดงสัญญาณการสึกหรอก่อนที่จะหลุดออกอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่เรโซแนนซ์ภาพความร้อนและเทอร์โมคัปเปิลสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพร้อมกับเซ็นเซอร์อื่น ๆ อีกมากมายที่สามารถตรวจสอบได้เกือบทุกด้านของอุปกรณ์อุตสาหกรรม
ข้อมูลที่ผลิตโดยเซ็นเซอร์เหล่านี้ถูกเก็บรวบรวมและสามารถส่งไปยังเมฆที่จะวิเคราะห์ ความก้าวหน้าในการวิเคราะห์ข้อมูลและอัลกอริทึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องทำให้ระบบการบำรุงรักษาเชิงป้องกันเหล่านี้มีความถูกต้องสูง พวกเขาสามารถมองเห็นแนวโน้มและสรุปได้ไกลเกินกว่าความสามารถของบุคคลคนเดียว
ไอโอที (IoT) ช่วยให้ธุรกิจสามารถทำข้อมูลเชิงรุกได้มากกว่าการตัดสินใจที่ไม่คาดฝัน ผู้ผลิตรู้ว่าอุปกรณ์ของพวกเขากำลังจะล่มสลาย ชาวนารู้ว่าเมื่อใดที่ดินต้องการเพาะหรือรดน้ำก่อนที่พืชจะตาย บริษัท น้ำมันและก๊าซสามารถตอบสนองได้เร็วขึ้นเพื่อการรั่วไหล DOT สามารถทราบสภาวะเวลาจริงของถนนและสะพานได้
อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดในการดำเนินการอย่างกว้างขวางของระบบเหล่านี้คือการลงทุนครั้งแรกที่มีขนาดใหญ่ เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายได้ขจัดความจำเป็นในการใช้สายไฟซึ่งช่วยลดต้นทุนการติดตั้งได้อย่างมาก แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องมีการบำรุงรักษาแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง
การเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่ตายแล้วลงในเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายขนาดใหญ่เหล่านี้อาจเป็นต้นทุนที่สำคัญสำหรับธุรกิจอุตสาหกรรมซึ่งจะช่วยลดผลตอบแทนในระยะยาว
นักพัฒนาผลิตภัณฑ์หลายรายพยายามแก้ไขปัญหานี้โดยการยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ นี่แค่เตะถังลงที่ถนน แต่เราต้องมองปัญหาจากมุมที่แตกต่างกัน เราจะใช้พลังงานที่มีอยู่แล้วในสิ่งแวดล้อมเพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์ตรวจจับเหล่านี้ได้อย่างไร?
เทคนิคการเก็บเกี่ยวพลังงานสามารถดึงพลังงานจากความร้อนส่วนเกินหรือการสั่นสะเทือนที่เกิดจากอุปกรณ์ที่ใช้หรือเก็บพลังงานจากแสงในร่มหรือแดดภายนอก เวลามากกว่านี้แหล่งข้อมูลแวดล้อมเหล่านี้สามารถให้พลังงานมากกว่าการใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับอุตสาหกรรม
เพื่อแสดงให้เห็นว่าการเก็บเกี่ยวพลังงานสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมได้อย่างไรจะมีการกำหนดวิธีการแก้ปัญหาพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับ Sensoterra Moisture Probe การตรวจวัดนี้จะวัดระดับความชื้นของดินและส่งข้อมูลไปยังเกตเวย์ซึ่งสามารถส่งไปยังคลาวด์ได้
ใช้โปรโตคอล LoRa ซึ่งเป็นโปรโตคอลไร้สาย Low Area Wide Area Network (LPWAN) อย่างมีประสิทธิภาพ LoRa ใช้วงดนตรีที่ไม่ได้รับอนุญาตซึ่งหมายความว่าไม่มีการบอกรับข้อมูลข้อมูลและมีสายตายาวกว่า 10 กิโลเมตร โปรโตคอล LPWAN ทำงานได้ดีสำหรับแอพพลิเคชันการตรวจสอบอุตสาหกรรมที่เกตเวย์เดียวสามารถครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดสนามหรือมหาวิทยาลัยและไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลที่มากเกินไป
ขั้นตอนแรกในการอธิบายคุณลักษณะของโซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์คือการกำหนดปริมาณการใช้พลังงานของอุปกรณ์ของคุณ ก่อนหน้านี้เราได้ใช้อายุการใช้งานแบตเตอรี่เพื่อประมาณการใช้พลังงานซึ่งง่ายและรวดเร็ว บางครั้งข้อมูลอายุการใช้งานแบตเตอรี่ไม่พร้อมใช้งานดังนั้นวิธีอื่นในการพิจารณาการใช้พลังงานจะขึ้นอยู่กับโปรโตคอลไร้สายที่คุณใช้ความถี่ในการส่งข้อมูลและปริมาณพลังงานที่อุปกรณ์ใช้ขณะหลับ (Sleep Mode) หรือไม่ใช้งาน
LoRa ถูกออกแบบมาเพื่อใช้พลังงานต่ำ เมื่อถึงเวลาที่จะส่งอุปกรณ์จะตื่นขึ้นมาแล้วทำการวัดส่งข้อมูลจากนั้นกลับไปนอน กระบวนการทั้งหมดนี้ใช้เวลาเพียง 5-10ms ขณะที่เครื่องเปิดอยู่เครื่องจะต้องใช้กระแสไฟฟ้าประมาณ 10mA ขณะอุปกรณ์ปิดอยู่อุปกรณ์อาจต้องใช้พลังงานน้อยกว่า 1uA
เพื่อให้สามารถใช้พลังงานได้ทุกวันเราสามารถคำนวณพลังงานที่ใช้ต่อการรับส่งข้อมูลคูณด้วยจำนวนการรับส่งข้อมูลที่จำเป็นต่อวันจากนั้นเพิ่มการใช้จ่ายในการหลับ
สมมติว่าเรากำลังใช้ระบบ 3V:
0.010A x 3V x .010 วินาที / (3600 วินาทีต่อชั่วโมง) = 83nWh ต่อการส่ง
1uA x 3V x 24h = 72uWh ต่อวัน
ตราบใดที่การส่งข้อมูลเป็นช่วงสั้นๆ หรือตาม Duty Cycle ในช่วงที่อุปกรณ์อยู่ในโหลดหลับหรือ sleep mode จะลดการใช้พลังงานไฟฟ้า
ที่อัตราชั่วโมงต่อครั้ง 75uWh ต่อวันเป็นค่าประมาณที่ปลอดภัย
ถัดไปเราสามารถปรับขนาดโมดูล PowerFilm OEM ที่กำหนดเองได้โดยการพิจารณาเงื่อนไขของแสงและแรงดันไฟฟ้าของระบบของเรา เราจะใช้โมดูลเชื่อมต่อ 3 cell tandem ซึ่งมีแรงดันในการทำงาน 3.6V ในวันที่มีเมฆมากหรือในพื้นที่สีเทา PowerFilm solar material สร้างประมาณ 1mW ต่อตารางเซ็นติเมตร
ในเงื่อนไขเหล่านี้วัสดุแสงอาทิตย์ 1 ตารางเซ็นติเมตร จะสามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้ภายในเวลาไม่ถึง 1 ชั่วโมงต่อวัน เนื่องจากจำนวนพลังงานแสงอาทิตย์นอกอาคารมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำสุด
ถัดไปเราจำเป็นต้องกำหนดวงจรการควบคุมค่าใช้จ่ายที่ดีที่สุดและเลือกองค์ประกอบที่เก็บข้อมูล
สำหรับการใช้งานนอกอาคารนี้ super capacitor จะทำงานได้ดีที่อุณหภูมิสูงและต้องใช้วงจรการชาร์จที่ซับซ้อนน้อยลง มีตัวรับสัญญาณไร้สายจำนวนมากที่สามารถรับแรงดันไฟฟ้าเข้าได้ตั้งแต่ 2-3V ซึ่งเราสามารถสรุปได้สำหรับกรณีนี้ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าต่ำ Dropout 3V (LDO) สามารถใช้เพื่อเรียกเก็บ supercapacitor ซึ่งสามารถสั่งให้อุปกรณ์นี้ใช้งานได้โดยตรง
ตัวเก็บประจุขนาด 540mF จะสามารถใช้งานอุปกรณ์นี้ได้ประมาณหนึ่งวันโดยไม่มีแสงอาทิตย์
นี่คือตัวอย่างที่ดีของการเก็บเกี่ยวพลังงานที่มีศักยภาพได้ในพื้นที่อุตสาหกรรม เครือข่ายเซ็นเซอร์กำลังต่ำขนาดใหญ่ที่ต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยทำให้ทั้งอุตสาหกรรมสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพ
ข้อมูลขนาดใหญ่ของอนาคตจะมาจากอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยตัวเองขนาดเล็ก
สอบถามเพื่อเติมได้ที่:
สอบถามทางไลน์คลิก : https://line.me/R/ti/p/%40drgreen
โทรสอบถาม:
ทั่วไป: 0926382229 , 0926382723, 025781559
Special Deployments (DoD, Tactical, Public Safety): 0926382366 , 0926382350
เข้าชมและสั่งซื้อสินค้าได้ที่ : www.drgreenenergy.com
ที่มา: https://www.powerfilmsolar.com/about-us/the-horizon-blog/2018/07/06/solar-power-for-industrial-iot
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น