¿Cómo integrar sensores de nivel de agua en sistemas de monitoreo de agua basados ​​​​en IoT?

La escasez de agua es un problema delicado que afecta a miles de millones de personas en todo el mundo y se necesitan urgentemente soluciones inteligentes y escalables.

Al incorporar sensores de agua en sistemas IoT, puede monitorear los niveles de agua en tiempo real, automatizar procesos, prevenir el desperdicio y optimizar el uso de recursos. Descubramos el procedimiento para que lo entienda fácilmente.

¿Por qué la IoT es vital para el monitoreo del nivel del agua?

Los métodos convencionales de monitoreo del agua son una pérdida de tiempo y dinero: un hogar estadounidense promedio desperdicia alrededor de 9,400 galones de agua al año debido a fugas. La situación es diferente con la integración del IoT. ( Agencia de Protección Ambiental de EE. UU .)

La gestión eficaz del agua ofrece información en tiempo real. La gestión inteligente del agua seguirá creciendo, alcanzando los 61.700 millones de dólares en 2034, frente a los 19.010 millones de dólares en 2024. Este auge indica que las empresas son conscientes de la importancia del IoT. ( Informe del mercado de gestión inteligente del agua )

Se le notificará de inmediato en caso de cualquier dificultad. Solo es necesario instalar sensores inteligentes que ahorrarán 1500 millones de litros de agua al año. Una mejor supervisión ahorra millones de dólares.

Monitoreo del nivel de agua basado en IoT

El monitoreo de agua mediante IoT utiliza internet para conectar sensores a la plataforma en la nube. Los sensores de nivel de agua monitorean continuamente el nivel del agua. La información se incorpora a paneles que puede abrir en cualquier momento.

Utiliza un sistema de tres componentes.

• En primer lugar, los sensores miden el nivel del agua utilizando métodos ultrasónicos, de presión o de radar.
• En segundo lugar, los datos se envían a través de una puerta de enlace a través de redes WiFi, celulares o LoRaWAN.
• En tercer lugar, los análisis se realizan y visualizan en plataformas en la nube.

Las soluciones basadas en IoT para la gestión del agua pueden reducir los costos operativos hasta en un 30 %. Ahorra dinero y, al mismo tiempo, aumenta la precisión. No se requieren lecturas manuales.

Selección del sensor de nivel de agua adecuado

La precisión del sistema depende del sensor seleccionado. Tres tipos dominan el mercado.

Se utilizan ondas sonoras para medir la distancia mediante sensores ultrasónicos. La precisión de estos sensores es de +/- 2,5 cm. Son adecuados para la mayoría de las aplicaciones. Al instalarse sobre el agua, no deben ser contactables.

Los transductores de presión miden el nivel del agua. Se instalan en el agua y funcionan en condiciones severas, por lo que están diseñados para su uso en pozos profundos y grandes tanques industriales.

Los sensores de radar utilizan ondas electromagnéticas. Son más caros y pueden permitir la entrada de espuma y vapor. Los sensores de radar también pueden estar dentro de objetos que pueden perturbar las mediciones de nivel, como la espuma o el vapor.

Por lo general, para obtener buenos sensores, visite buenos fabricantes.

Proceso de integración paso a paso

Paso 1: Evalúe sus necesidades

Enumere lo que necesita monitorear. ¿Capacidad del tanque? ¿Profundidad del depósito? ¿Varias ubicaciones? Especifique los intervalos de medición, el nivel de requisitos y los factores ambientales. Considere su fuente de energía. Los paneles solares son adecuados para ubicaciones remotas. Las instalaciones urbanas deben estar conectadas a la red eléctrica. Los sensores inalámbricos son sensibles a la duración de la batería.

Paso 2: Elija el protocolo de conectividad

Elija el medio de comunicación adecuado. LoRaWAN y Sigfox, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 15,7 %, ofrecen un mejor rendimiento en cuanto a duración de la batería y precio de los módulos. Son superiores en medidores de distancia e instalaciones subterráneas. NB-IoT cuenta con conectividad celular. Es el área cubierta por una señal de sonido en las ciudades. El wifi es adecuado para aplicaciones de banda ancha corta y alta. Tome una decisión basándose en la ubicación y la frecuencia de los datos.

Paso 3: Instalación de componentes de hardware

Coloque los sensores de montaje en las ubicaciones preferidas. Los sensores ultrasónicos deben tener una visibilidad clara del agua. En el fondo del agua se encuentran los sensores de presión. Mantenga las distancias de seguridad prescritas por los fabricantes. Conecte las conexiones de la puerta de enlace o del microcontrolador. Las opciones más populares son Arduino, ESP32 o Raspberry PI. Siga las instrucciones de trabajo y todas las conexiones deben ser impermeables.

Paso 4: Se configura la plataforma en la nube

Seleccione su plataforma de IoT. ThingsBoard, AWS o Azure IoT son buenas opciones. ThingsBoard ofrece paneles de control específicos para cada usuario final que permiten a los clientes supervisar sus medidores de agua. Añada sus dispositivos a la plataforma. Instale un sistema de autenticación y seguridad. Establezca conexiones entre servidores y sensores para obtener datos. Establezca procedimientos de almacenamiento para datos históricos.

Paso 5: Flujo de datos del programa

El sensor de código leerá el código de programación. La automatización de datos en tiempo real publica las lecturas en su nube. Los sensores suelen proporcionar señales digitales o analógicas. Conviértalas en unidades significativas, por ejemplo, centímetros. Implemente la gestión de errores. Los fallos de red ocurren. Guarde los datos del búfer localmente hasta que se restablezca la conexión. Esto ayuda a prevenir la pérdida de información en caso de fallo.

Paso 6: Desarrollar paneles y alertas

Utilice gráficos, indicadores, mapas, tablas y widgets de control integrados para visualizar los niveles actuales, las tendencias y los patrones de consumo. Puede consultar gráficos de consumo a lo largo del historial. Configure alertas de umbral. Reciba una alerta cuando los niveles sean demasiado bajos o excesivamente altos. Las alertas se pueden recibir por correo electrónico o SMS y se responden rápidamente. Establezca prioridades de alerta para cada escenario.

Paso 7: Calibrar y probar

La precisión de los sensores aumenta a ±0,3 cm cuando se vincula la temperatura con referencias conocidas. Los valores ultrasónicos dependen de la temperatura. Debe ser precisa con las fórmulas de corrección. Ciclos de prueba. Instalación: Llene el tanque, vacíelo y realice una comprobación. Confirme la precisión de los datos en varios niveles. Compruebe que las alertas funcionen correctamente (rendimiento acorde con las líneas base del documento).

Paso 8: Implementar y supervisar

Implemente su sistema gradualmente. Comience con instalaciones piloto. Elimine los problemas durante la fase previa a la implementación. Un proyecto piloto debe ser el punto de partida para demostrar su eficacia y abordar cualquier problema. Capacite al personal en el uso del panel de control. Demuestre cómo procesar datos y responder a las alertas. Los sensores se mantienen en línea durante el mantenimiento regular. Limpie trimestralmente y revise el nivel mensualmente.

Ventajas del monitoreo del agua mediante IoT

La visibilidad es en tiempo real y modifica las operaciones. Detecta fugas al instante. Anticípate a las necesidades de mantenimiento antes de que se produzcan fallos. Maximiza el suministro de agua a las plantas. El mercado del IoT en la gestión del agua ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años. Se prevé que alcance los 11 800 millones en 2025, frente a los 10 290 millones de 2024. Este crecimiento indica un valor consolidado en los sectores.

El acceso remoto ahorra tiempo. Visualice el estado de varios sitios en tiempo real desde un solo panel. Las comprobaciones rutinarias no requieren visitas de campo. Concentre a los empleados en los problemas clave. Las tendencias históricas muestran su tendencia. Identifique las horas punta. Planifique estratégicamente las mejoras de capacidad. Logre la sostenibilidad mediante la conservación informada.

Problemas de integración típicos y soluciones

• Problema: Conexión a Internet en localidades escasamente pobladas.
• Solución: LoRaWAN/satélite. Donde falla la red celular, fallan ellos.
• Riesgo: El rendimiento del sensor es propenso a valores altos a lo largo del tiempo.
• Solución: Realice una calibración periódica habitualmente.

Las medidas de control de calidad, incluida la inspección periódica del sistema para garantizar que funciona correctamente y la realización adecuada del mantenimiento, reducirían el riesgo de falsas alarmas.

Conclusión

Un sistema IoT de monitoreo de agua no es una ciencia exacta. Puedes empezar con algo pequeño: toma un tanque o depósito, instala un sensor de nivel y el hardware básico, y amplíalo a medida que aprendes. El costo inicial puede parecer alto, pero lo recuperarás rápidamente al detectar fugas y gestionar el uso del agua de forma más eficiente.

La tecnología sigue mejorando. Los sensores son cada vez más económicos, la duración de las baterías es más ecológica y las plataformas en la nube son cada vez más fáciles de usar. Lo que costaba 50.000 hace cinco años ahora cuesta menos de 10.000 gracias a una configuración básica.

No descuide las fases de calibración y prueba. Un sensor sin calibrar será menos eficiente que uno sin calibrar, ya que estará emitiendo juicios basados ​​en datos erróneos. Antes de confiar en algo, asegúrese de que funcione.

La escasez de agua no desaparece. Los sensores del IoT te permitirán controlar cualquier aspecto de tu gestión, ya sea el suministro de una ciudad entera, una granja o una fábrica, algo incomparable con el control manual. Cuando los reguladores u otras partes interesadas llamen a tu puerta, detectarás los problemas con mayor antelación, consumirás menos agua y tendrás la información para verificarlo.

Dé el siguiente paso hacia una gestión del agua más inteligente: elija sensores de nivel de alta calidad de Rika Sensor para impulsar su sistema de monitoreo de agua IoT con precisión y confianza.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cómo mejora la tecnología IoT la precisión y confiabilidad de los datos del nivel del agua?

En el IoT, los sensores monitorean los niveles de agua constantemente, registrándolos cada pocos segundos o minutos, en lugar de realizar lecturas manuales. Compensan automáticamente los cambios de temperatura y suben los datos a la nube, evitando así errores humanos. Recibe alertas inmediatas sobre lecturas potencialmente inusuales, y la verificación cruzada de varios sensores ayuda a identificar fallas rápidamente.

P2: ¿Cuáles son las implicaciones de costos de integrar sensores de nivel de agua en un sistema de IoT?

Los sensores básicos cuestan entre $200 y $500 cada uno. Un sistema unidireccional cuesta entre $2000 y $5000 con instalación. Los sistemas en la nube cuestan entre $10 y $100 al mes, dependiendo de la cantidad de datos. La mayoría de los sistemas se amortizan en un plazo de uno a dos años gracias a su capacidad para detectar fugas antes de que ocurran, lo que reduce los desplazamientos a los campos.

P3: ¿Cómo se pueden analizar y visualizar los datos históricos del nivel del agua utilizando sistemas IoT?

Los sistemas IoT muestran su información en forma de paneles integrados con gráficos de líneas, diagramas y análisis de tendencias. Use Excel para importar o aplique otras herramientas como Tableau a Moscú. Podrá observar patrones de uso, tendencias estacionales y horas punta de un vistazo. El aprendizaje automático puede pronosticar la demanda futura basándose en tendencias pasadas.