Tại sao dùng data logger nhiệt độ – áp suất – lưu lượng

Giám sát mực nước – nhiệt độ – áp suất – lưu lượng thông qua data logger là gì ?

Việc xây dựng một hệ thống giám sát mực nước thông qua các bộ data logger hiện nay cực kỳ quan trọng. Đối với các thiết bị điều khiển áp suất nhiệt độ bằng data logger cũng thế. Vậy tầm quan trọng của data logger trong giám sát điều khiển là gì ? Giá một datalogger ra sao ?

Dưới bài chia sẻ này; mình sẽ gửi đến bạn đọc mô phỏng một mô hình giám sát mực nước thông qua các bộ data logger 3G, 4G…. nhằm mục đích truyền thông dữ liệu lên server máy chủ để giám sát điều khiển thông qua internet

Giám sát mực nước thông qua data logger

Hiện nay; việc giám sát mực nước, điều khiển mực nước hoặc kiểm soát nhiệt độ áp suất trong các khu vực sản xuất theo hệ thống tự động hoá toàn diện có 3 yêu cầu quan trọng: Đáp ứng bài toán nhà máy – Tiết kiệm chi phí sản xuất – Thông tin dữ liệu truyền về phải liên tục chính xác

Để làm được điều đó; các nhà sản xuất đã cho ra đời những con data logger với đa dạng mô hình mẫu mã khác nhau nhằm đáp ứng các phương thức truyền thông dữ liệu cho người dùng. Đặc biệt là việc xây dựng các hệ thống giám sát mực nước sông hồ, thuỷ điện hiện nay

Trước khi đi vào mô hình giám sát và điều khiển mực nước thực tế thông qua data logger thì anh em nên tìm hiểu rõ:

Bộ data logger là gì

Data logger là một thiết bị đáp ứng chức năng nhận rất nhiều tín hiệu đầu vào như 4-20ma và modbus rs485, rs232 từ các thiết bị đo mực nước, đo áp suất; nhiệt độ, lưu lượng, co2… Sau đó phân tích giả mã các tín hiệu này chuyển hoá chúng thành các dữ liệu thực và truyền thông tin dữ liệu lên internet thông qua 3G, 4G

Một bộ datalogger có thể nhận hàng trăm các tín hiệu modbus rs485/rs232, mấy chục tín hiệu từ các thiết bị đo nhiệt độ áp suất – lưu lượng.

Điểm đặc biệt của data logger chính là lưu trữ dữ liệu nhận được theo thời gian thực. Đồng thời; truyền thông dữ liệu lên máy chủ server để người dùng giám sát điều khiển

Thiết kế các bộ data logger rất nhỏ gọn thuận tiện lắp trên các tủ điện. Thậm chí; có những thiết bị datalogger được tích hợp chức năng hiển thị tại chỗ đóng vai trò là một computer giúp người dùng quan sát dữ liệu điều khiển dữ liệu tại khu vực sản xuất.

Sau đó; truyền thêm dữ liệu lên một server khác để lưu trữ, kiểm tra sánh !

Sơ đồ giám sát mực nước thông qua data logger

Giám sát mực nước biển, nước hồ thuỷ điện, nước sông tại các cầu muốn đưa lên internet để đọc và lưu trữ nó khá phức tạp. Bởi có rất nhiều tín hiệu từ các loại cảm biến đo mức nước khác nhau cùng truyền thông dữ liệu lên internet. Do vậy; chúng ta phải cài đặt lập trình Data logger một cách chuẩn xác

Ví dụ một mô hình giám sát mực nước tại thành phố hồ chí minh như sau

Bài toán có 35 cây cầu lớn nhỏ quanh thành phố, chủ đầu tư mong muốn giám sát mực nước tại 30 cây cầu này để đảm bảo tàu thuyền qua sông tại khu vực các cây cầu một cách thuận lợi. Đồng thời; ghi nhận lưu trữ thông tin mức nước lên xuống theo thời gian thực truyền dữ liệu về 2 máy tính giám sát

Bên cạnh đó; khách hàng còn muốn tạo 1 bảng led tại các cây cầu nhằm mục đích vừa hiển thị mức nước sông mà cảm biến đang đo tại cây cầu đó; vừa hiển thị thông điệp 2 máy tính giám sát truyền về. Ví dụ như các thông điệp cảnh báo, chào mừng…..

Mô hình đo mức nước bằng các thiết bị giám sát điều khiển được chúng tôi phác hoạ như sau

Theo hình minh hoạ thì mỗi Data logger giám sát mực nước sẽ được lắp tại tủ điện của các cây cầu; mặc dù các bộ Data logger nhận được nhiều tín hiệu đầu vào từ các con cảm biến siêu âm. Tuy nhiên; do vị trí và khoảng các giữa các cây cầu rất xa và đảm bảo duy trì độ chính xác lâu dài thì nên lắp 1 cầu 1 thiết bị

Tại sao lại dùng cảm biến siêu âm đo mức nước sông

Cách đo mức nước sông, hồ thuỷ điện nó có tới 3 phương pháp đo như siêu âm – radar – thuỷ tĩnh. Trong đó; giám sát điều khiển mực nước thông qua cảm biến áp suất thuỷ tĩnh thả chìm được xem là mô hình đo mức nước giá rẻ, dễ lắp đặt và dễ thay thế. Vậy ! Tại sao dùng siêu âm trong mô hình giám sát mực nước trên

Đối với nước sông đặc tính nó rất khác với mô trường mức nước hồ thuỷ điện. Nước sông mặc dù không có tính chất ăn mòn nhưng về lâu dài cảm biến sẽ vẫn bị ăn mòn do nước thải chứa axit hoá chất từ các nhà máy sản xuất ùa ra

Bên cạnh đó; nước sông luôn có độ đục; vì vậy dùng lâu sẽ bám vào lớp màng cảm biến thuỷ tĩnh dẫn đến việc giám sát mực nước không hiệu quả. Cho nên nếu dùng thuỷ tĩnh nên 5-6 tháng kéo lên lau 1 lần

Ngoài ra; mùa mưa tới nước chảy siết kéo theo các vật thể lạ như: Cây cối, tôn và các vật thể lạ…. trôi theo dòng nước gây va chạm đến thiết bị đo là hư hỏng thiết bị giám sát mức nước

Trong khi; nếu sử dụng cảm biến siêu âm đo mức nước sông sẽ có độ bền cực cao vì đây là loại phao siêu âm đo mức không tiếp xúc trực tiếp. So về độ chính xác thì siêu âm cao hơn thuỷ tĩnh cho nên phương pháp tối nhất với mực nước sông vẫn là các dòng thiết bị phát sóng âm

Đối với phao đo mức dạng radar thì độ chính xác nó quá cao gây nên vấn đề tăng chi phí không cần thiết. Thường người ta sẽ ứng dụng radar trong đo mức xăng dầu

Các bộ Data logger giá rẻ

Tuỳ vào từng nhu cầu sử dụng chúng ta có các dòng data logger ứng dụng khác nhau ví dụ như Data logger sử dụng cho môi trường đo nhiệt độ – độ ẩm; Data logger giám sát mức nước; lưu lượng nước trong các đường ống. Hoặc Data logger sử dụng giám sát điều khiển nhiệt độ áp suất chất lỏng – khí nén….

Data logger nhiệt độ áp suất

Đối với các loại data logger ứng dụng kiểm soát áp suất nhiệt độ tại các khu vực sản xuất hều hết sẽ nhận trực tiếp tín hiệu rs85 dạng modbus rtu sau đó truyền dữ liệu lên mạng internet thông qua mạng lan hoặc mạng 3g, 4g. Ít có ứng dụng nào sử dụng data logger nhận input đầu vào analog 4-20ma 0-10v

Giải thích cho vấn đề này; ta giả sử một hệ thống sản xuất có hàng trăm khu vực đo nhiệt độ; áp suất nếu đầu ra 4-20ma mà dùng data logger nhận input 4-20ma; thì nó quá nhiều gây chằng chịt tín hiệu; nhiễu tín hiệu và tăng số lượng data logger mua vào làm giá thành đội lên

Còn nếu ta biến đổi hàng trăm tín hiệu analog quy về dòng modbus rtu rs485 hoặc rs232 thì mọi chuyện lại quá đơn giản. Khi đó chỉ cần một vài bộ data logger  là có thể xử lý hết các dữ liệu trên đưa về server giám sát. Lúc này; hệ thống data logger mà chúng ta xây dựng có giá cực rẻ với độ chính xác rất cao

Datalogger nhiệt độ độ ẩm – O2 – CO2

Các thiết bị data logger chuyên về đo nhiệt độ – độ ẩm – khí co2 – o2……đảm nhận nhiệm vụ trực tiếp ghi dữ liệu mà chúng đo được. Sau đó hiển thị liên tục số liệu trên màn hình tại chỗ

Đồng thời; truyền tín hiệu lên internet thông qua dây dẫn mạng lan hoặc phát sóng wifi với tốc độ nhanh chóng và độ chính xác rất cao

Data logger mức nước – lưu lượng

Ví dụ một dự án đo mức nước giám sát 45 cây cầu tại khu vực thành phố hồ chí minh. Trong đó có các cây cầu với chiều cao khác nhau

Chủ đầu tư yêu cầu:

• Cần đưa dữ liệu cảm biến đo được về giám sát trên máy tính
• Tại các cây cầu xây dựng một bảng led theo mô hình loại led ma trận; và họ muốn hiển thị các thông điệp từ máy tính đưa về và hiển thị mức nước tại mỗi cây cầu trên

Chúng ta xử lý bài toán giám sát mức nước cho hệ thống các cây cầu này như thế nào ?

Đối với trường hợp này; chúng ta có 2 phương án sử dụng siêu âm hoặc radar dạng đầu phát sóng để đo mức nước sông tại các cây cầu. Bình thường các loại đầu dò siêu âm – radar thông dụng loại dòng đầu ra 4-20ma. Tuy nhiên trong trường hợp xây dựng hệ thống mức nước này anh em nên chọn loại đầu ra đồng bộ rs485

Nếu chọn đầu ra rs485 chúng ra sẽ tiết kiệm được một khoảng chi phí cho các bộ chuyển đổi từ 4-20ma sang rs485. Sau đó; kiểm tra độ sâu mức nước từng cây cầu để chọn range đo cho cảm biến.

Lưu lý: cảm biến đo mức rẻ hay mắc còn tuỳ thuộc vào từng dải đo, vì vậy xác định chiều cao cần đo cũng là một trong những bước khá quan trọng !

Trong trường hợp trên; vị trí 45 cây cầu này nó cách nhau rất xa. Chính vì vậy; chúng ta nên dùng mỗi bộ data logger ứng dụng mới 1 cây cầu để tạo sự ổn định – chính xác khi dữ liệu truyền về

Nhiệm vụ của bộ data logger này sau khi chúng ta calip phần mềm vào; thì nó chính là một nơi thu nhận và truyền phát dữ liệu – Lưu trữ dữ liệu đo mức của hệ thống giám sát mức nước tại các cây cầu trong thành phố

3 lưu ý khi chọn data logger internet

Khi chọn các bộ data logger chúng ta phải lưu ý ngoài về giá và độ chính xác. Chúng ta nên quan tâm chu kỳ lưu trữ dữ liệu khoảng bao lâu; Loại này lưu trữ bằng các phương tiện nào …..

Dưới dây là một vài lưu ý khi chọn data logger mà anh em khi mua nên cân nhắc

Bản thân con data logger nó chỉ là phần cứng vì vậy chúng ta mua về phải xây dựng phần mềm trên data logger. Và nhà cung cấp luôn báo giá phần cứng data logger; và nếu chúng ta xác định nhà cung cấp cấu hình luôn thì mức giá nó sẽ khác

Ngoài ra; chúng ta cũng có thể sử dụng phần mềm miễn phí của hãng để truyền thông. Nhưng về mặt hiệu chỉnh thì không linh động được. Vì phần mềm data logger  của hãng đã fix cố định

Lưu ý bộ nhớ lưu trữ data logger bao nhiêu MB. Đồng thời; con data logger đó có tích hợp thêm thẻ nhớ bên ngoài hay không ?

Về truyền thông thì data logger truyền thông internet 2g, 3g hay 4g. liệu bộ data logger đó có truyền thông interner dạng kéo dây kết nối được không ?

Thiết kế bộ data logger có bao nhiêu cổng bao gồm những cổng truyền thông nào. Ví dụ: Ethernet, rs232, rs485……

Trường hợp mất điện liệu data logger pin dự phòng để lưu trữ dữ liệu không. Nếu có thì thời gian lưu trữ bao lâu…….

Giá bộ Data logger bao nhiêu tiền

Mua Data logger ở đâu và giá 1 bộ Data logger bao nhiêu tiền ?

Data logger giám sát mực nước nó không đơn giản như các bộ hiển thị và điều khiển vì giá Data logger chỉ là giá phần cứng. Bên cạnh đó; chúng ta phải cài đặt phần mềm truyền tải cấu hình server vĩnh viễn hay trả tiền theo năm…..

Chính vì vậy; để xây dựng nên hệ thống giám sát điều khiển mực nước hay nhiệt độ áp suất, lưu lượng không dành cho một thiết bị đo mà rất nhiều thiết bị đo mới đặt được mức giá mua cân đối

Cho nên; nếu chỉ riêng cấp phần cứng là thiết bị Data logger cho người dùng thì giá 1 bộ Data logger rất rẻ. Nhưng để cấp một giải pháp bao gồm phần cứng và phần mềm cài đặt theo yêu cầu người dùng thì giá lại khá cao

Ví dụ như trường hợp mô hình giám sát mực nước ở trên Data logger không chỉ phải cấu hình truyền về máy chủ hiển thị tất các mực nước đo được của 45 cây cầu trên ; đồng thời còn cài đặt ngôn ngữ; chỉnh sửa kích thước sao cho phù hợp với thông điệp máy chủ gửi về hiện lên trên bảng led

Anh em đã quyết định sử dụng Data logger trong giám sát điều khiển tự động hoá dây chuyền thì điểm ưu tiên vẫn là độ chính xác cao – Tốc độ truyền tải nhanh; Dữ liệu Data logger có thể cài đặt ghi nhận ở các chu kỳ theo ý muốn như từng giờ,ngày; tháng, năm…..

Tham khảo thêm các bộ chuyển đổi tín hiệu modbus tại:

https://huphaco-pro.vn/tin-hieu-modbus-rtu-rs485-rs232

 

Tư Vấn Giải Pháp Kỹ Thuật

0972 56 05 06 – Mr Thành

Mail: thanh.nguyen@huphaco.vn

Đ/C: Khu Đô Thị Đông Tăng Long, P. Trường Thạnh, TP. Thủ Đức, TP HCM