Case Studies

Giám sát môi trường, thiên tai
Địa điểm: Đài Loan  

Giới thiệu:
Đài Loan nằm trong khu vực cận nhiệt đới có nền nhiệt độ cao và mưa lớn. Trung bình, hàng năm Đài Loan hứng chịu ba đến bốn cơn bão lớn, nó có vai trò cung cấp nước cho hòn đảo, tuy nhiên nó cũng gây ra những thiệt hại như lũ lụt và sạt lở đất. Để giảm sự xuất hiện của thiên tai và bảo vệ người dân, chính phủ ủy quyền cho một tổ chức nghiên cứu thực hiện việc giám sát thường xuyên sạt lở đất bằng cách sử dụng các sản phẩm công nghệ cao để phát hiện những thay đổi trong môi trường. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là những thiết bị đắt tiền lại phải đặt tại các khu vực miền núi, ở thượng nguồn sông, thường dẫn đến thiệt hại khi thiên tai xảy ra, và đôi khi gây thiệt hại hàng triệu đô la. Vì vậy, các viện nghiên cứu ở Đài Loan có kế hoạch thông qua các thiết bị không dây với kiến trúc sắp xếp phù hợp để có thể thu thập các dữ liệu thời gian thực cũng như giảm nguy cơ hỏng hóc thiết bị.

Yêu cầu hệ thống:
Các hệ thống giám sát đã được thiết lập gần các vị trí dễ xảy ra của sạt lở đất. Các hệ thống cũ thường sử dụng thiết bị cáp quang với các bộ cảm biến (để đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao) hay gặp phải những vấn đề do việc sử dụng các loại cáp vật lý. Để giải quyết vấn đề này, giải pháp không dây sẽ trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho hệ thống giám sát lưu lượng sạt lở đất. Do hệ thống sẽ được lắp đặt trong các khu vực dân cư thưa thớt và thiếu điện năng, nên hệ thống mới được xây dựng cần phải tiêu thụ rất ít điện năng. Ngoài yêu cầu đòi hỏi hệ thống phải hoạt động ổn định và thu thập dữ liệu thời gian thực, tất cả các thiết bị phải là các thiết bị công nghiệp để đáp ứng những thách thức của môi trường khắc nghiệt.

Thiết bị cho hệ thống:
 

Sơ đồ hệ thống:

Mô tả hệ thống:
Giải pháp không dây của Advantech bao gồm các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp và máy tính công nghiệp không cần quạt làm mát với card PCI tốc độ cao. Thông qua việc sử dụng một bộ  ADAM-2017Z 6-ch Analog Input Node, các tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, máy đo gió, đo lượng mưa, và cảm biến độ ẩm của đất có thể được truyền đến trung tâm được trang bị một máy tính và  một bộ ADAM -2520Z Wireless Modbus RTU Gateway để nhận được các dữ liệu thời gian thực.
Các module ADAM-2000Z hỗ trợ cập nhật firmware thông qua Over The Air (OTA), trong đó tích hợp một bộ đệm sao lưu ổn định và cơ chế an toàn cho phép cập nhật firmware mô-đun không dây trong quá trình hoạt động. Do đặc điểm tiêu thụ điện năng thấp của các mô-đun không dây, mạng không dây theo chuẩn IEEE 802.15.4 và chức năng cập nhật firmware qua OTA, các mô-đun vào / ra và cảm biến của ADAM-2000Z Advantech  được cung cấp năng lượng bởi hai pin AA Alkaline tiêu thụ rất ít điện năng, giúp cho chúng phù hợp cho các ứng dụng giám sát từ xa.
Để thu thập dữ liệu tốc độ cao, Advantech sử dụng một UNO-1172A với một card PCM-3810I đa chức năng Module-104 PCI để thu thập các tín hiệu dao động. Sử dụng chip Intel ® Atom ™ D510 như bộ xử lý cốt lõi của nó, UNO-1172A có hiệu năng xử lý cao và tiêu thụ điện năng thấp để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Trong khi đó, không giống như các bộ cảm biến khác, các bộ cảm biến có thể trao đổi được hàng ngàn mẩu dữ liệu mỗi giây sử dụng PCM-3810I với tần số lấy mẫu cao là sản phẩm lý tưởng để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của hệ thống. Các sản phẩm này cũng hỗ trợ các dải nhiệt độ rộng và độ ẩm để đáp ứng nhu cầu của các môi trường khắc nghiệt.

Kết luận:
Phải đối mặt với những thách thức của biến đổi khí hậu, chống sói mòn đất và nước là một ưu tiên đối với nhiều quốc gia trên thế giới. Bằng cách lắp ráp các thiết bị nói trên vào một tủ, giải pháp không dây của Advantech không chỉ thích hợp cho cài đặt nhanh chóng tại các khu vực khó khăn, nhưng cũng có thể được sử dụng để thực hiện các hệ thống giám sát. Thông qua giải pháp này, hệ thống giám sát không còn cần phải được cố định ở một nơi mà có thể được triển khai ở các vị trí khác nhau tùy theo điều kiện thời tiết. Trong mùa bão và lũ lụt, hệ thống có thể duy trì hoạt động trong vài tuần bằng cách sử dụng pin và sử dụng tính năng tiêu thụ điện năng thấp. Hơn nữa, Advantech có khả năng cung cấp sản phẩm khác nhau để hỗ trợ các dự án giám sát môi trường cũng như sẵn sàng hợp tác với các tổ chức chính phủ nghiên cứu để bảo vệ người dân cũng như bảo vệ môi trường.