W skrócie
Transmisja danych bywa traktowana jak szczegół techniczny, dopóki czujnik na końcu hali nie przestaje odpowiadać. Wybór sieci przesądza o zasięgu, żywotności baterii oraz o tym, jak gęste pomiary da się przesłać.
Sieci używane do transmisji odczytów
Transmisja danych bywa traktowana jak szczegół techniczny, dopóki czujnik na końcu hali nie przestaje odpowiadać. Wybór sieci przesądza o zasięgu, żywotności baterii oraz o tym, jak gęste pomiary da się przesłać.
| Sieć | Typowe zastosowanie | Ograniczenie |
|---|---|---|
| Sieć zakładowa bezprzewodowa | czujniki zasilane z instalacji, terminale, tablety | wysokie zużycie energii, zasięg wymagający punktów dostępowych |
| Sieć niskiej mocy | czujniki bateryjne o rzadkiej transmisji | mała przepustowość, pojedyncze odczyty zamiast przebiegów |
| Sieć komórkowa publiczna | urządzenia rozproszone, obiekty poza terenem zakładu | abonament, dane opuszczają sieć firmową |
| Sieć komórkowa prywatna | strumienie z wielu punktów, wymagania krótkiego opóźnienia | własna infrastruktura oraz uzgodnienia częstotliwości |
Przy pomiarach wolnozmiennych sieć piątej generacji nie jest potrzebna. Temperatura odczytywana co pięć minut mieści się w każdej sieci niskiej przepustowości, a jej przewaga pojawia się przy gęstych strumieniach danych. Dobór samych punktów pomiarowych opisuje strona o układach sensorycznych w monitorowaniu maszyn.
Zasilanie czujnika a częstość transmisji
Transmisja jest najbardziej energochłonną operacją czujnika, bardziej niż sam pomiar. Dlatego odczyt co minutę skraca żywotność baterii wielokrotnie w porównaniu z odczytem co godzinę, przy tym samym elemencie pomiarowym.
- Odczyt co godzinę - żywotność liczona w latach, właściwa przy pomiarach wolnozmiennych.
- Odczyt co minutę - żywotność liczona w miesiącach, wymaga planu wymiany baterii.
- Pomiar ciągły - zasilanie z instalacji, bo bateria nie wystarczy na sensowny okres.
- Transmisja po przekroczeniu progu - kompromis, w którym czujnik mierzy często, a nadaje rzadko.
Ostatni wariant jest zwykle najlepszy przy monitorowaniu maszyn. Czujnik mierzy drgania co kilka sekund, ale wysyła dane tylko wtedy, gdy wartość przekroczy ustalony poziom. Baterii wystarcza na lata, a informacja o odstępstwie przychodzi od razu.
Plan wymiany baterii jest osobnym zadaniem utrzymania ruchu. Kilkadziesiąt czujników bez harmonogramu wymiany kończy się tym, że po dwóch latach połowa nie nadaje, a nikt tego nie zauważył. Same terminy prowadzi harmonogram opisany na stronie o planowaniu przeglądów okresowych.
Kiedy sieć prywatna ma przewagę
Sieć prywatna obejmuje teren zakładu i nie dzieli pasma z abonentami z zewnątrz. Ma to znaczenie tam, gdzie dane nie powinny opuszczać terenu firmy oraz gdzie liczy się przewidywalne opóźnienie.
| Kryterium | Sieć prywatna | Sieć publiczna |
|---|---|---|
| Kontrola nad ruchem | pełna, pasmo nie jest dzielone z zewnątrz | zależna od obłożenia sieci operatora |
| Dane poza terenem firmy | nie opuszczają zakładu | przechodzą przez infrastrukturę operatora |
| Koszt uruchomienia | wysoki, własna infrastruktura | niski, abonament za kartę |
| Obsługa | wymaga kompetencji po stronie firmy | po stronie operatora |
Zasady przydzielania częstotliwości oraz warunki uruchamiania sieci prywatnych prowadzi Urząd Komunikacji Elektronicznej. Kwestie ochrony danych przesyłanych w takiej sieci omawia strona o bezpieczeństwie danych w systemach CMMS.
Warunki propagacji w hali przemysłowej
Hala jest trudnym środowiskiem dla fal radiowych. Konstrukcja stalowa oraz beton tłumią sygnał, a maszyny generują zakłócenia elektromagnetyczne, których nie widać na żadnej mapie pokrycia.
- Konstrukcja stalowa - odbicia oraz tłumienie sygnału, martwe strefy między regałami.
- Kanały i piwnice - brak pokrycia, wymagają punktu dostępowego przy wejściu.
- Spawanie oraz napędy - zakłócenia elektromagnetyczne w pasmach używanych przez czujniki.
- Zmienny układ hali - przestawienie regałów zmienia warunki propagacji.
Ostatni punkt bywa zaskoczeniem po kilku miesiącach pracy. Pomiar zasięgu wykonany raz opisuje stan z dnia pomiaru, a nie właściwość budynku. Warunki pracy z urządzeniem mobilnym w tych samych strefach opisuje strona o mobilnym dostępie do CMMS.
Sprawdzenie zasięgu przed zakupem czujników
Zasięg sprawdza się w miejscu montażu przed zamówieniem sprzętu, nie na podstawie mapy pokrycia operatora. Przejście hali z urządzeniem testowym zajmuje kilka godzin i jest najtańszym etapem całego projektu.
| Krok | Co sprawdzić |
|---|---|
| Lista punktów montażu | gdzie fizycznie stanie czujnik, wraz z wysokością |
| Pomiar w każdym punkcie | poziom sygnału przy pracujących maszynach, nie w ciszy |
| Test zapisu danych | czy odczyt dociera do bazy, a nie tylko czy sieć jest widoczna |
| Powtórzenie na innej zmianie | inne obciążenie hali daje inne warunki propagacji |
Drugi wiersz jest tym, o który najczęściej ktoś się potyka. Pomiar wykonany w niedzielę przy wyłączonych maszynach pokazuje warunki, które nigdy nie występują w czasie pracy zakładu.
Co trafia do rejestru, a co zostaje na brzegu
Nie wszystkie dane muszą trafiać do systemu utrzymania ruchu i nie powinny. Surowe przebiegi zostają w systemie akwizycji, a do rejestru trafia wniosek: przekroczony próg albo zlecenie prac przy obiekcie.
Przetwarzanie brzegowe, czyli obliczenia wykonywane przy maszynie, rozwiązuje dwa problemy naraz. Ogranicza ruch w sieci oraz pozwala reagować bez oczekiwania na odpowiedź z serwera. Do rejestru idzie wtedy jedna informacja zamiast tysiąca odczytów, a baza nie rośnie o dane, których nikt nie czyta. Powiązanie ostrzeżenia z maszyną wymaga jednak wpisu w kartotece, co opisuje strona o kartotekach maszyn i urządzeń. Architekturę rozwiązań zbierających dane z urządzeń opisuje dokumentacja Microsoft o rozwiązaniach Internetu rzeczy.
Koszty utrzymania infrastruktury pomiarowej
Koszt zakupu czujników jest widoczny w ofercie, koszt utrzymania ujawnia się w drugim roku. Cztery pozycje powtarzają się w każdym wdrożeniu i warto je policzyć przed decyzją.
- Wymiana baterii - praca cykliczna, planowana jak każdy inny przegląd.
- Kalibracja - czujnik mierzący źle jest gorszy od braku czujnika.
- Nadzór nad transmisją - wykrywanie punktów, które przestały nadawać.
- Przechowywanie danych - koszt rosnący z częstotliwością próbkowania.
Druga pozycja bywa pomijana, a jest najgroźniejsza. Odczyt odbiegający od rzeczywistości prowadzi do fałszywych alarmów, a te szybko podważają zaufanie do całego systemu. Ocenę skuteczności takich wdrożeń opisuje strona o zastosowaniu analizy danych w utrzymaniu ruchu, a praktyczną stronę diagnostyki - strona o diagnozowaniu maszyn z wykorzystaniem AI.