Li-Fi trong nhà máy được nhắc tới lần đầu như một lối ra cho các khu vực mà sóng vô tuyến gặp trở ngại. Ý tưởng ban đầu, nêu từ năm 2016, là đặt bộ phát Li-Fi tại mỗi xưởng và mỗi kho để truyền dữ liệu bằng chính đèn chiếu sáng, thay cho việc phủ Wi-Fi khắp nơi.
Nguyên lý hoạt động và so sánh kỹ thuật với Wi-Fi trình bày ở bài công nghệ Li-Fi có thay được Wi-Fi hay không. Bài này đi vào một câu hỏi khác: trong một nhà máy đang chạy, khu vực nào thật sự cần tới phương án này, và so với cáp cùng Wi-Fi công nghiệp thì chọn thế nào.
Khu vực nào trong nhà máy hạn chế sóng vô tuyến
| Khu vực | Lý do hạn chế | Hệ quả với mạng không dây |
|---|---|---|
| Khu vực có nguy cơ cháy nổ, kho dung môi, khu chứa bụi dễ cháy | Thiết bị điện phải đạt chứng nhận phòng nổ theo phân vùng | Điểm truy cập thông thường không được lắp, thiết bị đạt chuẩn có giá cao |
| Phòng đo lường và hiệu chuẩn | Thiết bị đo nhạy với nhiễu điện từ | Hạn chế nguồn phát sóng đặt gần bàn đo |
| Khu vực có quy định riêng của chủ đầu tư | Yêu cầu về kiểm soát tín hiệu ra khỏi phòng | Không được phủ sóng vượt ranh giới khu vực |
| Khu vực nhiễu nặng: dàn biến tần, máy hàn, lò cảm ứng | Nhiễu điện từ làm rớt gói và tăng độ trễ | Wi-Fi chập chờn dù đo cường độ tín hiệu vẫn tốt |
| Kho lạnh và kho cao tầng nhiều kệ kim loại | Kết cấu kim loại phản xạ và chắn sóng | Vùng phủ vỡ vụn, phải đặt nhiều điểm truy cập |
Năm nhóm này có nguyên nhân khác nhau, nên không có một lời giải chung. Nhóm thứ tư là chỗ Li-Fi có lợi thế rõ nhất, vì ánh sáng không chịu nhiễu từ biến tần hay máy hàn. Nhóm thứ nhất lại phức tạp hơn: mọi thiết bị điện đặt trong đó, gồm cả đèn LED làm bộ phát, đều phải đạt chứng nhận tương ứng.
Bốn phương án truyền dẫn đặt cạnh nhau
| Phương án | Hợp với | Ràng buộc chính |
|---|---|---|
| Cáp đồng và cáp quang | Thiết bị cố định trong tủ, camera, máy trạm | Chi phí đi cáp, khó với thiết bị hay di chuyển vị trí |
| Wi-Fi công nghiệp | Xe nâng, máy quét cầm tay, bảng điều khiển di động | Nhiễu, vùng phủ vỡ vụn ở kho kim loại, cần khảo sát sóng |
| Mạng di động | Trạm ở xa, kho ngoài khuôn viên, thiết bị lưu động | Chi phí thuê bao, phụ thuộc vùng phủ của nhà mạng |
| Li-Fi | Vị trí cố định dưới đèn, khu vực nhiễu nặng hoặc cần khoanh vùng tín hiệu | Cần đường nhìn thẳng, bộ thu gắn thêm, nguồn cung thiết bị hạn chế |
Trong bốn phương án, ba phương án đầu đã có hệ sinh thái thiết bị công nghiệp đầy đủ. Li-Fi vẫn ở nhóm thiết bị chuyên dụng, nên khi tính tới nó phải tính luôn phương án dự phòng cho lúc thiết bị hỏng và cho việc bảo trì lâu dài.
Ma trận chọn theo khu vực lắp đặt
| Khu vực | Phương án chính | Phương án dự phòng |
|---|---|---|
| Tủ điện và máy trạm cố định trên chuyền | Cáp đồng qua switch công nghiệp | Đường cáp thứ hai theo tuyến khác |
| Khu vực nhiễu nặng, khoảng cách dài giữa hai nhà xưởng | Cáp quang qua bộ chuyển đổi quang điện | Mạng di động cho tuyến số liệu tổng hợp |
| Xe nâng, máy quét, thiết bị đi theo người | Wi-Fi công nghiệp với các điểm truy cập chồng lấn | Bộ nhớ đệm tại thiết bị khi mất sóng |
| Trạm bơm, trạm quan trắc ngoài khuôn viên | Mạng di động qua bộ chuyển đổi có khe SIM | Hai khe SIM của hai nhà mạng |
| Phòng đo, phòng thử nghiệm cần hạn chế phát sóng | Cáp cho thiết bị cố định | Li-Fi cho vị trí không đi cáp được |
| Vị trí cố định dưới đèn, nhiễu điện từ cao | Li-Fi nếu đã khảo sát đủ điều kiện | Cáp dự phòng cho lúc bảo trì hệ chiếu sáng |
Sáu điều phải khảo sát trước khi tính tới Li-Fi
- Bố trí đèn hiện có. Vùng phủ dữ liệu trùng vùng chiếu sáng, nên phải biết đèn đặt ở đâu và có được phép thay đổi hay không.
- Độ rọi và ánh sáng tự nhiên. Cửa mái và ánh nắng chiếu thẳng làm giảm chất lượng thu, cần đo vào thời điểm sáng nhất trong ngày.
- Vật cản và luồng di chuyển. Xe nâng qua lại, pallet xếp cao và người đứng máy đều có thể chắn đường nhìn thẳng.
- Mức bụi. Bụi bám trên mặt kính bộ thu làm suy giảm tín hiệu, kéo theo lịch vệ sinh định kỳ.
- Số thiết bị và loại dữ liệu. Vài chục điểm đo gửi số liệu nhẹ khác hẳn với camera gửi hình ảnh liên tục.
- Đường truyền ngược. Thiết bị gửi dữ liệu lên bằng cách nào, có cần bộ phát hồng ngoại riêng hay không.
Sáu điểm này quyết định phương án có khả thi hay không, trước cả khi bàn tới tốc độ. Một khảo sát nửa ngày thường đủ để kết luận.
Cáp vẫn là lựa chọn mặc định cho thiết bị cố định
Với thiết bị nằm yên một chỗ, cáp cho độ trễ ổn định, không phụ thuộc thời tiết, bụi hay bố trí đèn. Ở khoảng cách xa và khu vực nhiễu nặng, cáp quang qua bộ chuyển đổi như EKI-2541S cắt hẳn ảnh hưởng của nhiễu điện từ trên tuyến truyền. Với camera và điểm truy cập không dây, switch có cấp nguồn qua cáp mạng như EKI-2525P giúp bớt một đường nguồn cho mỗi thiết bị.
Lý do chọn switch cấp công nghiệp thay vì switch văn phòng trình bày ở bài vì sao nên dùng switch công nghiệp.
Chọn thiết bị Advantech theo phương án đã chọn
| Phương án | Thiết bị | Đặc điểm dùng được ngay |
|---|---|---|
| Mạng có dây trong tủ | EKI-2000 | Switch gắn ray DIN, nguồn dự phòng kép, vỏ kim loại, dải nhiệt độ công nghiệp |
| Cấp nguồn qua cáp mạng | EKI-2525P | Năm cổng Fast Ethernet, bốn cổng cấp nguồn, chống nhiễu tĩnh điện, gắn ray DIN hoặc treo tường |
| Tuyến quang giữa hai xưởng | EKI-2541S | Bộ chuyển đổi quang điện công nghiệp cho tuyến sợi đơn mốt |
| Không dây trong xưởng | WISE-3240 | Bộ định tuyến Wi-Fi cấp công nghiệp cho trạm hiện trường |
| Trạm ở xa dùng mạng di động | EKI-1321 | Chuyển dữ liệu cổng nối tiếp qua mạng di động, hai khe SIM dự phòng, đệm dữ liệu trên thẻ nhớ |
Thông số chi tiết của từng mã lấy theo tài liệu hãng. Máy tính làm cổng dữ liệu cho các tuyến trên nằm ở danh mục máy tính không quạt cho IoT. Danh mục máy tính công nghiệp của hãng trên site kiến thức nằm tại danh mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi cần đối chiếu cấu hình máy với điều kiện lắp đặt của khu vực, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu.
Câu hỏi thường gặp về Li-Fi trong nhà máy
Khu vực nào trong nhà máy thường hạn chế thiết bị phát sóng?
Bốn nhóm hay gặp: khu vực có nguy cơ cháy nổ đòi hỏi thiết bị đạt chứng nhận phòng nổ, phòng đo lường và hiệu chuẩn nhạy với nhiễu, khu vực có quy định riêng về phát sóng của chủ đầu tư, và khu vực nhiễu nặng do biến tần hoặc máy hàn. Mỗi nhóm có lý do hạn chế khác nhau nên cách xử lý cũng khác nhau.
Li-Fi có dùng được cho xe nâng và thiết bị di động không?
Không thuận. Thiết bị di chuyển liên tục sẽ ra vào vùng chiếu sáng và mất tín hiệu mỗi lần bị che. Xe nâng, máy quét cầm tay và bảng điều khiển di động nên dùng Wi-Fi công nghiệp với các điểm truy cập bố trí chồng lấn.
Nhiễu điện từ trong xưởng ảnh hưởng tới Li-Fi thế nào?
Ánh sáng không bị nhiễu bởi biến tần hay máy hàn như sóng vô tuyến, nên đây là điểm mạnh của Li-Fi trong khu vực nhiễu nặng. Đổi lại, Li-Fi nhạy với ánh sáng nền mạnh, với bụi bám trên bộ thu và với mọi vật cản trên đường nhìn thẳng.
Trước khi tính tới Li-Fi cần khảo sát những gì?
Sáu điểm: bố trí đèn hiện có, độ rọi và nguồn sáng tự nhiên, vật cản và luồng di chuyển của người và xe, mức bụi trong khu vực, số thiết bị cần kết nối, và cách bố trí đường truyền ngược từ thiết bị lên. Thiếu khảo sát này thì mọi so sánh tốc độ đều không có ý nghĩa.
Với thiết bị cố định trong tủ điện thì nên dùng gì?
Cáp mạng vẫn là lựa chọn mặc định vì độ trễ ổn định và không phụ thuộc điều kiện môi trường. Ở khoảng cách xa hoặc khu vực nhiễu nặng, dùng cáp quang qua bộ chuyển đổi quang điện. Mạng không dây chỉ nên dùng khi việc đi cáp thật sự không khả thi.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
