El propósito de los sistemas inteligentes de monitoreo de tanques es llevar un registro del nivel de contenido del tanque con mediciones como temperatura y presión. Estos sistemas utilizan una combinación de tecnología de comunicación de última generación y análisis de borde inteligente.
Una solución de monitoreo remoto de tanques le permite hacer un seguimiento del nivel y la temperatura del líquido del tanque desde cualquier parte del mundo. Monitorea tanques individuales, tanques múltiples distribuidos, tanques de granjas y cualquier cosa que almacene desde combustibles hasta lubricantes, agua, químicos y fertilizantes.
Resumen
Los tanques remotos de almacenamiento de líquidos han sido tradicionalmente monitoreados utilizando una costosa infraestructura cableada de SCADA, un servidor cercano conectado a una unidad terminal remota que concentra los datos recolectados por los sensores.
SCADA es un fantástico sistema de supervisión y control para aplicaciones intramuros con fácil acceso a la energía y a la red, pero las aplicaciones remotas extramuros son una historia diferente. La telemetría y el SCADA remoto prometieron resolver la falta de acceso a la red pero lo dejaron con más desafíos.
Revisaremos una Solución de Monitoreo de Tanques Inteligentes para abordar la mayoría de estos desafíos. La solución se basa en el gateway inalámbrico de IoT industrial LEC-7242, que conecta varios sensores desplegados en tanques remotos en diferentes lugares. El gateway IoT soporta LoRa para sensores de largo alcance y baja potencia de bajada y WiFi y LTE para comunicaciones de subida.
Desafíos
El SCADA es fantástico para vigilar las aplicaciones industriales intramuros. Pero las aplicaciones extramuros, como el monitoreo de tanques, tienen requerimientos completamente diferentes.
Una vez que se coloca SCADA para monitorear tanques remotos, el consumo de energía y las comunicaciones se convierten en los desafíos más significativos. En SCADA, las unidades remotas de telemetría (RTUs) reciben datos de sensores, PLCs, detectores, bombas, etc., y los transmiten usando sus radios. Todo esto es bueno en una aplicación intramuros, donde la energía o las telecomunicaciones están conectadas a una fuente central. Pero cuando las RTU autónomas utilizan sus radios para transmitir/recibir información a una antena lejana, es probable que consuman una gran parte de sus recursos energéticos.
Limitaciones de energía y de red
El acceso a la energía y a las redes es uno de los principales desafíos al emplear un SCADA para la vigilancia de tanques. Las unidades de teledetección necesitan energía fiable para utilizar sus radios para enviar datos periódicamente. La cobertura y la eficiencia de la red son los otros desafíos principales, ya que normalmente no hay cobertura en estas zonas remotas.
Las soluciones de telemetría de “SCADA remoto” implican mayores costos
Abordar las limitaciones de las comunicaciones del SCADA con comunicaciones satelitales de largo alcance puede dar lugar a costosos gastos de mantenimiento. Además, la energía necesaria para la autonomía requerirá baterías más grandes, paneles solares, receptores de satélite, más mantenimiento y reemplazos. Todas las reparaciones de la infraestructura de la red deben realizarse en el sitio, lo que supone gastar más recursos en operaciones. La solución se convierte en una carga adicional, ya que la infraestructura de telecomunicaciones/energía será inspeccionada y mantenida regularmente.
La TI tradicional no fue hecha para entornos difíciles
Los tanques no se despliegan en su típico centro de datos “cotidiano”. Estas aplicaciones extramuros suponen un gran reto para los dispositivos tradicionales de TI. Estos dispositivos de TI están diseñados para trabajar en condiciones de “sala de servidores”. Por lo tanto, cuando se despliegan en el exterior, no soportarán condiciones ambientales como fluctuaciones extremas de temperatura y humedad.
El sistema inteligente de monitoreo de tanques
La solución inteligente de monitoreo del tanque se basa en los siguientes componentes: Los sensores IoT, el robusto gateway IoT y el software de análisis.
Sensores IoT
Los sensores IoT deben medir los niveles de presión para determinar el nivel de líquido del tanque, pero otras medidas adicionales como los cambios de temperatura también pueden ayudar a detectar anormalidades.
Los nodos sensores IoT recogen datos y los transfieren a un gateway IoT cercano. El gateway conecta (a nivel del tanque) todos los sensores a través de una interfaz inalámbrica como LoRa o WiFi. El gateway realiza análisis de los datos recogidos para reducir la latencia de la red y la demanda de ancho de banda. Luego envía todos los datos recolectados remotamente usando redes celulares (4G-LTE).
El Gateway IoT
Un gateway IoT industrial es el nodo de la red que sirve como punto de acceso de los sensores del tanque a otra red (normalmente una red de TI). Lleva a cabo el enrutamiento entre los sensores IoT y el centro de monitoreo remoto (o Internet).
El LEC-7242 de Lanner es un gateway inalámbrico industrial con CPU Intel® Apollo Lake y certificación FCC/CE/PTCRB para LTE o WiFi. El gateway está diseñado explícitamente para trabajar con el borde de la red IIoT e IoT. Combina sus capacidades de borde inteligente con comunicación de última generación.
El LEC-7242 realiza análisis de datos con un software adicional. El dispositivo también viene con soporte inalámbrico para las interfaces de descarga LoRa, WiFi, y la interfaz de subida para LTE-4G para enviar los resultados a una red remota.
Características adicionales del LEC-7242
- Soporte para LoRa. El LEC-7242 también se integra con la tecnología LoRa (Long Range) para proporcionar una comunicación inalámbrica de largo alcance y baja potencia para los dispositivos de IoT. La interfaz de radio de LoRa es útil para el monitoreo de tanques porque permite la mejor conectividad pasiva de baja tasa de datos para sensores desplegados en áreas remotas.
- Soporte inalámbrico. Con tecnologías inalámbricas como LoRa o WiFi, los sensores desplegados en el tanque pueden crear una Red de Sensores Inalámbricos (WSN) con el gateway LEC-7242. El dispositivo viene con certificación FCC/CE/PTCRB para LTE o WiFi.
- Diseño robusto. El dispositivo LEC-7242 es un excelente dispositivo para operaciones externas. Viene en una carcasa sin ventilador, y está construido con aluminio y acero inoxidable (SGCC). Puede trabajar bajo condiciones climáticas amplias (0°C~50°C / -20°C~70°C) y una humedad relativa del 5%~95%.
- Procesamiento gráfico. El LEC-7242 cuenta con Intel® HD Graphics 500 y soporta una pantalla a través de un puerto HDMI y un puerto DisplayPort.
El software de análisis.
Con un software adicional, el gateway industrial inalámbrico puede realizar análisis de datos específicos de monitoreo de tanques en el sitio. El software se alimenta con todos los datos en bruto de los sensores y luego realiza el análisis de datos a nivel de los sensores. La salida puede utilizarse para crear visualizaciones de datos remotos de los niveles de líquido del tanque, automatizar la supervisión, encontrar fugas y otras fallas, o incluso para planificación de la capacidad.
Los beneficios del Sistema Inteligente de Monitoreo de Tanques
La solución puede beneficiar a muchos escenarios, desde la vigilancia de los tanques de combustible hasta los sistemas de vigilancia de los tanques de agua e incluso la vigilancia de los tanques de petróleo y gas. Pero independientemente del contenido, el propósito de la solución es la monitorización del nivel del tanque. La solución también puede realizar la supervisión de la temperatura y proporcionar análisis adicionales para servicios añadidos.
Entonces, ¿cuáles son los beneficios?
Agilizar el acceso al contenido del tanque
Los operadores de los tanques pueden hacer que el proceso de vigilancia sea más eficiente. Pueden inspeccionar los niveles de llenado del fluido y otra información sensible como la temperatura sin viajar a la ubicación del tanque. Con sólo una conexión a Internet, pueden hacer un seguimiento remoto de los niveles exactos del tanque. El hecho de no tener que inspeccionar el interior de los tanques también ayuda a las industrias químicas y de fertilizantes a reducir los accidentes al controlar el contenido peligroso de forma remota.
Con un acceso más cómodo a los datos del tanque, los operadores rellenarán o vaciarán el contenido del tanque sólo cuando sea necesario. Esto también conduce a una mejor gestión del inventario de varios tanques en diferentes lugares.
Reducir el costo total (OPEX y CAPEX)
En general, la solución inteligente de monitoreo de tanques requiere bajos gastos de capital inicial que otras soluciones. Además, gasta menos tiempo y dinero en las operaciones de supervisión de la inspección del tanque. Los recursos humanos se pueden destinar a diferentes tareas, además de que están fuera de riesgo para inspecciones manuales específicas complejas y peligrosas.
Mejorar la comunicación para los activos remotos
Si todos los sensores inteligentes desplegados a través del tanque generan y envían grandes cantidades de datos continuamente a la nube, la cantidad de ancho de banda necesaria en el sitio puede ser abrumadora. Con el LEC-7242, los datos son preprocesados en el sitio, reduciendo la cantidad de datos que necesitan ser enviados remotamente. Con menos datos que manejar, la solución puede reducir drásticamente el ancho de banda, la latencia y el procesamiento. Los datos críticos como las fugas en las primeras etapas o los cambios de presión se enviarán de forma reactiva, mientras que los datos no críticos pueden enviarse de forma pasiva.
Ayuda a resolver las limitaciones del SCADA
Las limitaciones existentes en la transmisión de datos de largo alcance y de consumo de energía han creado desafíos para la tecnología SCADA para los activos remotos. Pero ahora, las mejoras en las radios de los dispositivos de detección con menor consumo de energía y mejor alcance de la señal, como la tecnología LoRA, hacen de SCADA una parte integral de la solución.
Automatizar el monitoreo del nivel de los tanques, alertar y predecir
El análisis de borde añadido puede proporcionar otros servicios modernos; por ejemplo, la vigilancia automatizada puede detectar umbrales vulnerados, enviar alertas o crear informes. Además, si se alcanza un cierto nivel, el sistema inteligente puede activar los disparadores, como el cierre o la apertura de válvulas. Otros servicios, como el mantenimiento predictivo, también pueden hacer un seguimiento de diferentes componentes como las válvulas, las tuberías y el estado general del depósito. La planificación de la capacidad del tanque también puede ayudar a prever las existencias de la empresa.
Siguientes pasos
Para más información sobre otros gateways IoT industriales o el Sistema Inteligente de Monitoreo de Tanques por favor contacte a un representante de ventas de Lanner.
Fotografía por K. Mitch Hodge en Unsplash