Giải pháp Quang trắc thu thập thông tin dữ liệu trong môi trường công nghiệp

Quá trình quang trắc thu thập thông tin dữ liệu để đảm bảo dữ liệu thô từ cảm biến được xử lý và chuẩn hóa trước khi đến hệ thống điều khiển trung tâm. Để làm rõ từng bước theo trình tự quy trình “Sense, Measure, Interpret, Connect” tại một Edge Node.

Coverpage

Quá trình xử lý tại Edge Node giúp giảm tải cho hệ thống trung tâm, tiết kiệm băng thông và tăng tính thời gian thực của hệ thống.

Mô hình tổng quan của một node

1. Sense (Cảm nhận):

Mục đích: Giai đoạn đầu tiên này tập trung vào việc cảm nhận các thông tin vật lý hoặc môi trường xung quanh.

Thành phần tham gia:

Sensor (Cảm biến): Đây là “trái tim” của quá trình, trực tiếp thu thập dữ liệu từ môi trường. Ví dụ: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất, gia tốc, v.v. Mỗi loại cảm biến sẽ có nguyên lý hoạt động và tín hiệu đầu ra khác nhau (analog hoặc digital).

2. Measure (Đo lường):

Mục đích: Chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến thành dạng tín hiệu có thể đo lường và xử lý được.

Thành phần tham gia:

AMP (Amplifier – Bộ khuếch đại): Nếu tín hiệu từ cảm biến quá yếu, AMP sẽ khuếch đại tín hiệu lên mức đủ mạnh để ADC có thể xử lý.

ADC (Analog-to-Digital Converter – Bộ chuyển đổi Analog-Digital): Chuyển đổi tín hiệu analog (liên tục) từ cảm biến (hoặc từ AMP nếu có) thành tín hiệu digital (gián đoạn) mà vi xử lý có thể hiểu được.

3. Interpret (Giải thích):

Mục đích: Xử lý và diễn giải dữ liệu số từ ADC để có được thông tin có ý nghĩa.

Thành phần tham gia:

Firmware (Phần mềm nhúng): Đây là “bộ não” của Edge Node, được lập trình để thực hiện các tác vụ:

Xử lý dữ liệu thô: Lọc nhiễu, hiệu chỉnh sai số, chuyển đổi đơn vị đo.

Áp dụng các thuật toán: Thực hiện các phép tính, phân tích dữ liệu để rút ra thông tin có ý nghĩa.

Lưu trữ tạm thời: Lưu trữ dữ liệu đã xử lý trước khi gửi về trung tâm.

Ví dụ: Firmware có thể tính toán nhiệt độ trung bình, độ ẩm tương đối, hoặc phát hiện các sự kiện bất thường dựa trên dữ liệu từ cảm biến.

4. Connect (Kết nối):

Mục đích: Truyền dữ liệu đã được xử lý từ Edge Node về hệ thống điều khiển trung tâm.

Thành phần tham gia:

Gateway (Cổng kết nối): Đảm nhiệm việc kết nối Edge Node với mạng internet hoặc mạng cục bộ. Gateway có thể sử dụng nhiều giao thức kết nối khác nhau (như Wi-Fi, Ethernet, 4G/5G, LoRaWAN, Zigbee, v.v.) tùy thuộc vào ứng dụng.

Giao thức truyền thông: Các giao thức như MQTT, CoAP, AMQP được sử dụng để truyền dữ liệu một cách hiệu quả và an toàn.

Ví dụ: Gateway sẽ đóng gói dữ liệu đã được xử lý theo định dạng MQTT và gửi về server trung tâm thông qua kết nối 4G.