Toàn Quốc Giải pháp truyền thông không dây sử dụng modem F2103: GPRS IP Modem kết nối các datalogger Campbell

Là một trong 5 nước trên thế giới dễ bị tổn thương nhất trước biến đổi khí hậu, việc tìm ra cách chủ động ứng phó và thích ứng phù hợp đang ngày càng cấp bách với Việt Nam. Hiện nay, đã và sẽ có rất nhiều các trạm quan trắc trải dài trên khắp cả nước phục vụ các nhu cầu khác nhau: Trạm quan trắc khí tượng thủy văn, trạm dự báo thời tiết, trạm đo mực nước ngầm, trạm giám sát không khí,….Tuy nhiên, khoảng cách giữa trung tâm lấy dữ liệu, giám sát, phân tích số liệu và trạm quan trắc thường là xa, nhiều khi việc kéo cáp là không khả thi.

=> Giải pháp truyền truyền thông không dây sẽ giúp bài toán được giải quyết dễ dàng với hiệu quả và kinh phí tối ưu

Hiện tại, công ty BKAII - nhà phân phối độc quyền của hãng Four-Faith tại VN, đang cung cấp 03 mô hình, sử dụng modem F2103: GPRS IP Modem và F8914: Zigbee Modem cho bài toán truyền thông không dây cho các trạm quan trắc sử dụng datalogger của hãng Campbell Scientific:

• • Mô hình kết nối sử dụng modem F2103: GPRS IP Modem giúp đẩy dữ liệu từ Datalogger lên mạng internet thông qua hạ tầng mạng (GPRS/3G) vốn đã được phủ sóng toàn bộ nước ta từ lâu và được đẩy về máy chủ thông qua một địa chỉ IP tĩnh.
  • Mô hình kết nối datalogger với máy tính thông qua 02 modem F2103: GPRS IP Modem, sử dụng sóng điện thoại di động (kết nối trực tiếp).
  • Mô hình kết nối Datalogger với máy tính thông qua sóng Zigbee - F8914:Zigbee modem (khoảng cách tối đa lên đến 2000m với PA)

Với 03 mô hình này, chúng tôi hy vọng sẽ giải quyết trọn vẹn bài toán truyền thông không dây để phục vụ các hệ thống quan trắc tự động.



1. Mô hình kết nối sử dụng modem F2103: GPRS IP Modemgiúp đẩy dữ liệu từ Datalogger lên mạng internet thông qua sóng điện thoại di động (GPRS/3G) và được đẩy về máy chủ thông qua 01 địa chỉ IP tĩnh



Mô hình hệ thống



Tại mỗi tủ hiện trường, ta sẽ đặt 01 thiết bị modem F2103: GPRS IP Modem được kết nối với bộ thu thập dữ liệu (Datalogger) qua cổng truyền thông RS232, mỗi thiết bị cần 01 Sim điện thoại để hoạt động. Hiển nhiên, tại các điểm đặt thiết bị này phải cần có sóng điện thoại di động.

Việc truyền dữ liệu từ các datalogger về máy tính trung tâm sẽ được thực hiện hoàn toàn tự động thông qua hạ tầng mạng không dây GSM/GPRS/3G sẵn có của các mạng di động tại nước ta như Mobifone, Vinaphone và Viettel.

Giải pháp này có những ưu điểm như sau:

• Phù hợp với các bài toán lớn, có nhiều trạm, cần giám sát các thông số một cách online.
• Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thấp nhất (tối đa 70.000 vnđ/Tháng/Điểm) và thuê bao ADSL cho một địa chỉ IP tĩnh tại trung tâm.
• Thời gian cập nhật thông tin là nhanh nhất, liên tục tùy yêu cầu của người sử dụng.
• Truyền nhận dữ liệu dạng đóng gói với độ tin cậy và bảo mật cao hơn các loại đường truyền khác.
• Khả năng mở rộng số lượng điểm giám sát dễ dàng, có thể lên đến 65.000 điểm.
• Do hệ thống được đưa lên mạng internet nên ở bất cứ nơi đâu trên thế giới,chỉ cần có mạng internet là có thể truy cập được số liệu, giúp nhà quản lý có thể giám sát hê thống một cách thuận tiện hơn
• Sử dụng nguồn DC hoạt động trong dải từ 5 đến 35 V, thông thường DC 12V/0.5A. Có thể sử dụng ngay nguồn điện của datalogger.
• Kích thước nhỏ gọn (91x58.5x22 mm) và trọng lượng 205g, có thể tích hợp vào luôn các tủ sẵn có, không cần phải tạo thêm tủ riêng mới.
• Dải nhiệt độ hoạt động -25 đến 65oC
• Chịu được môi trường ẩm ướt lên tới 95%, rất phù hợp với khí hậu nước ta.

Ngoài ra, thiết bị truyền thông được lắp đặt tại các tủ rất phù hợp với môi trường địa lý, tự nhiên của nước ta.

2. Mô hình kết nối datalogger với máy tính thông qua 02 modem không dây F2103: GPRS IP Modem, sử dụng sóng điện thoại di động (kết nối trực tiếp)

Tại mỗi tủ hiện trường sẽ đặt 01 thiết bị F2103: GPRS IP Modem, sử dụng kết nối RS232 tới datalogger, và tại máy tính trung tâm sẽ đặt 01 thiết bị F2103: GPRS IP Modem dùng kết nối RS232 với máy tính. Tất nhiên với mỗi một modem sẽ cần 01 sim điện thoại và yêu cầu tại các nơi đặt modem đều phải có sóng điện thoại.



Giải pháp này có những ưu điểm sau:

• Phù hợp cho những bài toán không cần đưa dữ liệu lên mạng internet, chỉ cần giám sát, thu thập số liệu tại phòng điều khiển trung tâm.
• Tại máy tính trung tâm, có thể dùng phần mềm PC400, LoggerNet để kết nối giống như kết nối trực tiếp từ datalogger tới máy tính qua cổng RS232 thông thường.
• Giá cước khi kết nối từ máy chủ đến các datalogger hiện trường cho đến khi ngắt kết nối sẽ được tính như giá cước của cuộc gọi điện thoại thông thường do các nhà mạng quy định.
• Không mất phí công lắp đặt, kéo cáp, bảo trì đường truyền như cách kết nối trực tiếp thông thường

Ngoài ra, thiết bị modem này rất phù hợp với các điều kiện khí hiệu của nước ta bởi nó có các đặc tính sau:

• Sử dụng nguồnDChoạt động trong dải từ 5 đến 35 V, thông thường DC 12V/0.5A. Có thể sử dụng ngay nguồn điện của datalogger.
• Kích thước nhỏ gọn (91x58.5x22 mm) và trọng lượng 205g, có thể tích hợp vào luôn các tủ sẵn có, không cần phải tạo thêm tủ riêng mới
• Dải nhiệt độ hoạt động -25 đến 65oC
• Chịu được môi trường ẩm ướt lên tới 95%, rất phù hợp với khí hậu nước ta.

3. Mô hình kết nối Datalogger với máy tính thông qua sóng Zigbee F8914: Zigbee modem (Khoảng cách tối đa lên đến 800m)

1. Đặt vấn đề

Hiện nay hầu hết sóng điện thoại di động đã được phủ kín nước ta. Tuy nhiên, do địa hình vị trí địa lý, tự nhiên đặc thù của nước ta nên vẫn tồn tại một số vùng không có sóng di động, tất nhiên phạm vi không có sóng rất nhỏ. Do đó, một số trạm quan trắc khi được đặt ở những nơi vùng xa, đúng những vị trí không có sóng di động, địa hình hiểm trở,… thì việc giải quyết bài toán truyền thông trở lên vô cùng khó khăn.

Với giải pháp của chúng tôi, bài toán đó đã được giải quyết một cách dễ dàng, tiện lợi với chi phí tối ưu.

b. Giải pháp

Chúng tôi đưa giải pháp sử dụng công nghệ đường truyền zigbee – một công nghệ mới đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực truyền thông công nghiệp hiện nay.



Đặc điểm nổi trội của công nghệ Zigbee là sự tiết kiệm năng lượng, phạm vi truyền thông lên cao hơn hẳn so với các phương thức truyền RF, buluetooth,…với khoảng cách tối đa lên tới 800m.

Mô hình bài toán như sau: Ở những khu vực không có sóng di động mà phải đặt các trạm quan trắc, chúng ta sẽ gắn 01 Modem Zigbee để kết nối tới một Modem Zigbee chủ đặt ở nơi gần nhất có sóng di động. Từ modem Zigbeechủ, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, chúng ta sẽ đưa về hai mô hình bài toán đã được trình bày phía trên

Như vậy, mô hình này ngoài có được nhưng ưu điểm như hai mô hình trên thì còn có ưu điểm sau:

• Giải quyết được vấn đề quan trắc tại những vị trí không có sóng di động.
• Khoảng cách tối đa giữa một trạm không có sóng ra tới trạm chủ có sóng có thể lên tới 800m
• Không mất phí cước truyền thông từ các trạm quan trắc ra tới trạm chủ.
• Modem Zigbee rất tiết kiệm năng lượng.