Как интегрировать датчики уровня воды в системы мониторинга воды на основе Интернета вещей?

Нехватка воды — это остро стоящая проблема, затрагивающая миллиарды людей во всем мире, и срочно необходимы эффективные и масштабируемые решения.

Интеграция датчиков воды в системы IoT позволяет отслеживать уровень воды в режиме реального времени, автоматизировать процессы, предотвращать потери и оптимизировать использование ресурсов. Давайте разберемся в процедуре, чтобы вы могли легко ее понять.

Почему интернет вещей так важен для мониторинга уровня воды?

Традиционные методы мониторинга потребления воды отнимают много времени и денег — в среднем американский дом теряет около 9400 галлонов воды в год из-за утечек. В случае интеграции Интернета вещей ситуация иная. ( Агентство по охране окружающей среды США )

Эффективное управление водными ресурсами обеспечивает получение информации в режиме реального времени. Рынок интеллектуального управления водными ресурсами продолжит расти, достигнув 61,7 млрд долларов США в 2034 году по сравнению с 19,01 млрд долларов США в 2024 году. Такой бум свидетельствует о том, что компании осознают важность Интернета вещей (IoT). ( Отчет о рынке интеллектуального управления водными ресурсами )

В случае возникновения каких-либо трудностей вы будете немедленно уведомлены. Достаточно установить интеллектуальные датчики, которые позволят экономить 400 миллионов галлонов воды ежегодно. Улучшенный контроль сэкономит миллионы долларов.

Мониторинг уровня воды на основе Интернета вещей

Система мониторинга уровня воды IoT использует интернет для подключения датчиков к облачной платформе. Датчики уровня воды непрерывно отслеживают уровень воды. Полученная информация будет поступать на панели мониторинга, которые можно открыть в любое время.

В ней используется трехкомпонентная система.

• Во-первых, датчики измеряют уровень воды с помощью ультразвуковых, барометрических или радиолокационных методов.
• Во-вторых, данные передаются через шлюз по сетям Wi-Fi, сотовой связи или LoRaWAN.
• В-третьих, анализы проводятся и визуализируются на облачных платформах.

Решения на основе Интернета вещей в сфере управления водными ресурсами могут снизить эксплуатационные расходы до 30 процентов. Вы экономите деньги и одновременно повышаете точность. Ручное считывание показаний не требуется.

Выбор подходящего датчика уровня воды

Точность системы зависит от выбора датчиков. На рынке доминируют три типа.

Для измерения расстояния с помощью ультразвуковых датчиков используются звуковые волны . Точность ультразвукового датчика составляет +/- 2,5 см. Они подходят для большинства применений. При установке над водой он должен быть бесконтактным.

Датчики давления могут измерять уровень воды. Они устанавливаются в воде и работают в суровых условиях, предназначены для использования в глубоких скважинах и больших промышленных резервуарах.

Радарные датчики используют электромагнитные волны. Они дороже и могут пропускать пену и пар. Радарные датчики также могут располагаться внутри объектов, которые могут искажать фактические измерения уровня, например, пены или пара.

Как правило, чтобы приобрести качественные датчики, следует обратиться к проверенным производителям.

Пошаговый процесс интеграции

Шаг 1: Оцените свои потребности

Перечислите, что вам необходимо контролировать. Объём резервуара? Глубина водохранилища? Несколько мест установки? Укажите интервалы измерений, уровень требований и факторы окружающей среды. Учитывайте источник питания. Солнечные панели подходят для удалённых мест. Городские установки должны питаться от сети. Беспроводные датчики чувствительны к сроку службы батареи.

Шаг 2: Выберите протокол подключения.

Выберите подходящий способ связи. LoRaWAN и Sigfox, с темпами роста 15,7%, демонстрируют лучшие показатели по времени автономной работы и цене модулей. Они превосходят конкурентов в системах с удаленными счетчиками и подземных установках. NB-IoT использует сотовую связь. Это зона покрытия звукового сигнала в городах. Wi-Fi подходит для приложений с короткими интервалами и высокой пропускной способностью. Принимайте решение, исходя из местоположения и частоты передачи данных.

Шаг 3: Установка аппаратных компонентов

Разместите датчики в наиболее предпочтительных местах. Ультразвуковые датчики должны быть хорошо видны в воде. На дне водоема находятся датчики давления. Необходимо соблюдать зазоры, указанные производителем. Подключите шлюз или микроконтроллер. Популярные варианты: Arduino, ESP32 или Raspberry PI. Необходимо следовать инструкциям по эксплуатации, и все соединения должны быть водонепроницаемыми.

Шаг 4: Настройка облачной платформы

Выберите свою IoT-платформу. ThingsBoard, AWS или Azure IoT — хороший выбор. ThingsBoard предлагает пользовательские панели мониторинга, позволяющие конечным пользователям отслеживать показания своих водомеров. Добавьте свои устройства на платформу. Установите систему аутентификации и безопасности. Установите соединения между серверами и датчиками для получения данных. Настройте процедуры хранения данных за прошедший период.

Шаг 5: Поток данных программы

Датчик кода будет считывать программный код. Система автоматизации обработки данных в реальном времени публикует показания в ваше облако. Датчики обычно выдают цифровые или аналоговые сигналы. Преобразуйте их в единицы измерения, например, сантиметры. Реализуйте обработку ошибок. Сбои в сети случаются. Сохраняйте буферные данные локально до восстановления соединения. Это помогает предотвратить потерю информации в случае сбоя.

Шаг 6: Разработка информационных панелей и оповещений.

Используйте встроенные диаграммы, индикаторы, карты, таблицы и элементы управления для отображения текущих уровней, тенденций и моделей потребления. Графики использования можно просмотреть за всю историю. Установите пороговые значения оповещений. Получайте оповещения, когда уровни слишком низкие или чрезмерно высокие. Оповещения могут поступать по электронной почте или SMS, и на них можно быстро реагировать. Установите приоритеты оповещений для каждого сценария.

Шаг 7: Калибровка и тестирование

Точность датчиков повышается до ±0,3 см при привязке температуры к известным эталонным значениям. Ультразвуковые значения зависят от температуры. Необходимо обеспечить точность с помощью корректирующих формул. Проведение тестовых циклов. Установка: Заполните резервуар, слейте воду из резервуара и контролируйте его состояние. Подтвердите точность данных на различных уровнях. Проверьте работоспособность оповещений — соответствие базовым показателям документации.

Шаг 8: Развертывание и мониторинг

Внедряйте систему постепенно. Начните с пилотных объектов. Устраняйте проблемы на этапе подготовки к развертыванию. Пилотный проект должен стать отправной точкой для подтверждения эффективности системы и выявления любых проблем. Обучите персонал использованию панели управления. Продемонстрируйте способ обработки данных и реагирования на оповещения. Датчики должны регулярно обслуживаться. Проводите их очистку ежеквартально и ежемесячную проверку уровня.

Преимущества мониторинга качества воды с использованием технологий Интернета вещей

Отображение информации в режиме реального времени меняет ход работ. Вы мгновенно обнаруживаете утечки. Можно прогнозировать потребности в техническом обслуживании до возникновения поломок. Максимально эффективно использовать воду для нужд предприятий. Рынок IoT в сфере управления водными ресурсами в последние годы быстро растет. Ожидается, что к 2025 году он достигнет 11,8 млрд долларов, по сравнению с 10,29 млрд долларов в 2024 году. Этот рост свидетельствует о наличии прочной позиции в отрасли.

Удаленный доступ экономит время. Отслеживайте состояние нескольких объектов в режиме реального времени на одной панели управления. Для плановых проверок не требовались выезды на место. Сосредоточьте сотрудников на ключевых проблемах. Исторические тенденции показывают, как они проявляются. Определяйте пиковые периоды использования. Стратегически планируйте модернизацию мощностей. Достигайте устойчивости за счет отчетности об экономии ресурсов.

Типичные проблемы интеграции и способы их решения.

• Проблема: проблемы с подключением к интернету в малонаселенных районах.
• Решение: LoRaWAN/спутниковая связь. Там, где сотовая связь не работает, то же самое происходит и с ними.
• Риск: Со временем показания датчика могут быть завышены.
• Решение: Рекомендуется проводить периодическую калибровку.

Меры контроля качества, включая регулярные проверки системы для обеспечения ее правильной работы и надлежащего технического обслуживания, позволят снизить риск ложных срабатываний.

Заключение

Создание системы мониторинга воды с помощью IoT — это не высшая математика. Можно начать с малого — взять один резервуар или бак, установить датчик уровня и базовое оборудование, а затем расширять систему по мере освоения. Первоначальные затраты могут показаться высокими, но вы быстро их окупите, обнаруживая утечки и более эффективно управляя водопотреблением.

Технологии продолжают совершенствоваться. Датчики становятся дешевле, время автономной работы — экологичнее, а облачные платформы — проще в использовании. То, что пять лет назад стоило 50 000 долларов, теперь обходится менее чем в 10 000 долларов благодаря базовой конфигурации.

Не пренебрегайте этапами калибровки и тестирования. Некалиброванный датчик будет менее эффективен, чем тот, который вообще не калибровался, поскольку вы будете делать выводы на основе некорректных данных. Прежде чем чему-либо доверять, убедитесь, что это работает.

Дефицит воды никуда не исчезает. Датчики IoT позволят вам контролировать все, с чем вы имеете дело, будь то водоснабжение целого города, фермы или завода, что несравнимо с ручным управлением. Когда регулирующие органы или другие заинтересованные стороны постучатся в вашу дверь, вы сможете выявлять проблемы на ранней стадии, использовать меньше воды и иметь необходимую информацию для их проверки.

Сделайте следующий шаг к более эффективному управлению водными ресурсами — выберите высококачественные датчики уровня от Rika Sensor , чтобы обеспечить точный и надежный мониторинг воды с помощью вашей IoT-системы.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каким образом технология IoT повышает точность и надежность данных об уровне воды?

В рамках Интернета вещей датчики непрерывно отслеживают уровень воды, регистрируя его каждые несколько секунд или минут, вместо ручного измерения. Они автоматически компенсируют изменения температуры и загружают данные в облако, предотвращая человеческие ошибки. Вы немедленно получаете оповещение о потенциально ненормальных показаниях, а перекрестная проверка нескольких датчиков поможет быстро выявить неисправность.

В2: Каковы финансовые последствия интеграции датчиков уровня воды в систему Интернета вещей?

Стоимость базовых датчиков составляет от 200 до 500 долларов каждый. Система для одного объекта стоит от 2000 до 5000 долларов с установкой. Облачные системы стоят от 10 до 100 долларов в месяц в зависимости от объема данных. Большинство систем окупаются в течение 1-2 лет благодаря возможности обнаруживать утечки до их возникновения, что сокращает количество выездов на объекты.

В3: Как можно анализировать и визуализировать исторические данные об уровне воды с помощью систем Интернета вещей?

Системы IoT отображают вашу информацию в виде встроенных панелей мониторинга с линейными графиками, диаграммами и анализом тенденций. Используйте Excel для импорта данных или другие инструменты, такие как Tableau, для анализа ситуации в Москве. Вы сможете с первого взгляда заметить закономерности использования, сезонные тенденции, а также пиковые периоды. Функционал машинного обучения позволяет прогнозировать спрос завтрашнего дня, опираясь на прошлые тенденции.