Internet Rzeczy zmienia logistykę

Nie ma menedżera logistyki, który nigdy nie marzył o pojemnikach, które niezależnie zgłaszają, kiedy trzeba je uzupełnić. Autonomiczne czujniki poziomu i nowe technologie bezprzewodowe, które mogą być obsługiwane prywatnie w siedzibie firmy, w końcu spełniają to życzenie.

KONTENERY MOBILNE ZGŁASZAJĄ SIĘ NIEZALEŻNIE

W Internecie Rzeczy obiekty, które wcześniej nie miały własnego głosu, mają szansę "mówić". Obecnie czujniki zasilane bateryjnie mogą rejestrować istotne dane dotyczące lokalizacji i aktualnego poziomu napełnienia kontenerów mobilnych, zbiorników i silosów oraz dostarczać informacje do łańcucha logistyki dostaw. Jednym z przykładów są mobilne silosy, które transportują granulaty tworzyw sztucznych od producenta do miejsca przetwarzania wtryskowego. W miejscu formowania granulat jest stopniowo usuwany, a pusty pojemnik wysyłany z powrotem do producenta granulatu. W takim systemie cyrkulacji godzinowa informacja o lokalizacji i poziomie napełnienia silosu jest szczególnie cenna, ponieważ może zapobiec przerwaniu łańcucha dostaw w przypadku wątpliwości.

LPWAN UMOŻLIWIA ENERGOOSZCZĘDNĄ, BEZPRZEWODOWĄ TRANSMISJĘ SYGNAŁÓW Z CZUJNIKÓW

W opisanym powyżej zastosowaniu czujnik staje się inteligentną jednostką sterującą silosu. W tym systemie mobilnym czujnik musi być w stanie zarządzać bez zewnętrznego źródła energii. Rodzi to zapotrzebowanie na wykorzystanie dostępnej energii tak efektywnie, jak to możliwe, aby osiągnąć jak najdłuższy czas pracy baterii. Technologie sieci rozległej o niskiej mocy (LPWAN) są dobrym rozwiązaniem dla spełnienia tych oczekiwań. Zapewniają niskie zużycie energii dzięki dużemu zasięgowi wykrywania sygnałów radiowych i umożliwiają czujnikom przesyłanie danych za pomocą akumulatora przez kilka lat i wiele kilometrów. W odniesieniu do parametrów energii i zasięgu wykrywania można rozróżnić technologie LPWAN oparte na kartach SIM i bez kart SIM. W technologiach opartych na karcie SIM operator sieci komórkowej zapewnia publiczną sieć bezprzewodową. Technologie bezprzewodowe bez karty SIM można również konfigurować i obsługiwać prywatnie. Takie prywatne sieci bezprzewodowe oferują firmie niezależność od operatora sieci i lepszą kontrolę kosztów w perspektywie długoterminowej.

LoRaWAN JAKO PRYWATNA SIEĆ BEZPRZEWODOWA

Technologią LPWAN szczególnie dobrze nadającą się do utworzenia prywatnej sieci korporacyjnej jest LoRaWAN (Long Range Wide Area Network). Standard bezprzewodowy wykorzystuje wolne od licencji częstotliwości ISM (przemysłowe, naukowe, medyczne), które w Europie wynoszą 433 i 868 MHz.

Te pasma subgigahercowe pozwalają technologii LoRaWAN osiągnąć bardzo długie zasięgi wykrywania z dobrym pokryciem w budynkach. Jako takie, sygnały LoRa mogą być łatwo przesyłane z piwnicy budynku. W otwartych przestrzeniach pokonują odległości od 15 km do 40 km i dlatego są równie odpowiednie do zastosowań wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Urządzenie polowe LoRa wysyła swoje sygnały do gateway’a LoRa, który z kolei przesyła je do serwera sieciowego. Szczególną zaletą technologii LoRaWAN jest to, że urządzenia terenowe nie logują się do gatewaya, a jedynie do serwera sieciowego za nią. Dlatego gatewaye działają tylko jako konwertery między światem bezprzewodowym a przewodowym.

Ta specjalna architektura systemu sprawia, że system bezprzewodowy jest bardziej wytrzymały, ponieważ dane urządzenia terenowego są jednocześnie odbierane przez kilka bram lub kanałów i przesyłane do serwera sieciowego. Tylko serwer decyduje, której konkretnej ścieżki danych użyje do odbioru sygnału. Ta procedura nie tylko zapewnia cenną redundancję w transmisji sygnału, ale także ułatwia konfigurację sieci. Oznacza to, że jeśli jakość odbioru jest niewystarczająca, sieć może być łatwo skompresowana przez inne gatewaye bez konieczności tworzenia nowego planu sieci w celu sprawdzenia zasięgu radiowego. Ponadto system bezprzewodowy wymaga tylko kilku gatewayów, ponieważ jeden z nich może komunikować się z około 2000 urządzeń polowych w tym samym czasie i pokrywać powierzchnię od 5 do 7 kilometrów kwadratowych.

Jeśli chodzi o bezpieczeństwo danych, LoRaWAN oferuje kompleksowe szyfrowanie danych z czujników podczas ich przesyłania z urządzenia polowego do serwera internetowego. Tylko serwer aplikacji odszyfrowuje informacje zgodnie ze znormalizowaną procedurą AES128 i kieruje odszyfrowane dane czujnika do aplikacji docelowej. W najprostszym przypadku ta aplikacja docelowa jest bazą danych. Może nią być także platforma IoT z funkcjami przechowywania, wyświetlania i analizy. Alternatywnie dane mogą zostać przesłane bezpośrednio do systemu zarządzania zasobami.

WILSEN MÓWI LoRa

Korzyści oferowane przez LoRaWAN przekonały Pepperl+Fuchs do zintegrowania tej technologii z bezprzewodowym czujnikiem poziomu napełnienia WILSEN.sonic.level. Ten czujnik mierzy odległość do materiału wypełniającego za pomocą ultradźwięków i oblicza poziom napełnienia pojemnika. Pakiet danych przesyłanych do serwera sieciowego zawiera nie tylko odległość i poziom napełnienia, ale także współrzędne GPS, a także temperaturę i stan akumulatora. W czujniku czasy transmisji danych można ustawić w określonych granicach. Limity te wahają się od raz na minutę do raz dziennie. Częstsze transmisje wpływają na żywotność baterii, ale umożliwiają określenie dokładnego profilu ruchu kontenera mobilnego. Dłuższe interwały transmisji przy zaledwie kilku transmisjach dziennie wydłużają żywotność baterii o kilka lat.

BEZPRZEWODOWY CZUJNIK OPTYMALIZUJE PROCES LOGISTYKI

Z odczytem poziomu napełnienia i geolokalizacją WILSEN.sonic.level działa jako inteligentny komponent, który logistyce materiałowej dostarcza ważne informacje o statusie silosu czy zbiornika. Po zakończeniu procesu napełniania na terenie producenta granulatu silos może potwierdzić dokładną ilość napełnienia zgodną z zamówieniem zakupu i zezwolić na jego odbiór firmie logistycznej. Kierowca zostanie powiadomiony o dokładnej lokalizacji odbioru a bieżące śledzenie trasy transportu pozwala odbiorcy końcowemu obliczyć dokładny czas dostawy. Po rozładowaniu dostarczonego silosu automatycznie poinformuje on system o swoim statusie.

Optymalizacja gospodarki o obiegu zamkniętym poza granicami firmy wymaga kompleksowej sieci bezprzewodowej. W przypadku LoRaWAN dzieje się tak już w Holandii, Francji i Szwajcarii. Miejmy nadzieję, że i Polska podąży za tymi pozytywnymi przykładami jak najszybciej.

Pepperl+Fuchs Polska
www.pepperl-fuchs.com