Cảm biến báo mức nước| Ứng dụng giám sát xả nước thải từ xa

Như các bạn đã biết, công nghệ luôn được ưu tiên phát triển để phục vụ cho mục đích sản xuất công nghiệp; để giải quyết những vấn đề về quản lý giám sát sao cho đem đến hiệu quả tối ưu nhất và tiết kiệm chi phí nhất cho doanh nghiệp. Đặc biệt trong vấn đề giám sát xử lý nước xả thải; thì ngày càng có nhiều loại cảm biến ra đời; đơn cử như dòng cảm biến báo mức nước; đo mức nước luôn được ưu tiên đầu tư nghiên cứu phát triển để giải bài toán giám sát xử lý lưu lượng xả thải cũng như bảo vệ môi trường sống của chúng ta.

Cảm biến báo mức nước chưa ra đời, doanh nghiệp giám sát xả thải bằng cách nào?

Ngày xưa, với hạn chế về công nghệ (chưa có cảm biến báo mức nước; đo mức như bây giờ) cũng như kỹ thuật thì việc quan trắc nước; đo lường lưu lượng và cảnh báo mức nước từ xa là một công việc nói thì dễ mà làm thì không chỉ khó mà còn rất tốn kém cả về chi phí lẫn nhân sự.

Hồ xử lý nước thải

Giải pháp báo mức nước dạng phao, thước đo mức nước

Nên hầu hết các nhà máy đều bỏ qua phần kiểm soát hệ thống này; hoặc là xây dựng khu vực xử lý nước thải rất gần với khu sản xuất và văn phòng; để giám sát lưu lượng vì thiếu thiết bị cảm biến báo mức nước từ xa. Điều này thoạt đầu nghe có vẻ hợp lý; nhưng thật ra lại là một điều tai hại khi thực hiện.

Vì sao? Cái tai hại lớn nhất là ô nhiễm không khí; bay mùi hóa chất và mùi nước thải trước, trong và sau quá trình xử lý.

Hoặc là xây dựng khu vực chứa và xử lý nước ở xa để giải quyết bài toán ô nhiễm mùi ở trên; rồi sử dụng rất nhiều nhân sự chỉ cho mỗi việc hằng ngày hằng ngày đi đến khu vực cần giám sát để quan sát  vị trí phao nước hoặc thước đo mức nước bằng mắt thường; và ghi lại các dữ kiện- một công việc mà bây giờ chỉ cần có cảm biến đo mức nước là đã xử lý nhanh chóng và chính xác công việc này; sau đó đi về khu quản lý hệ thống để nhập dữ kiện quan sát được vào máy tính. Và rồi mới đưa ra những phương án xử lý thủ công, làm ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ sản xuất; và khi xảy ra sự cố là không lường trước được.

Sự ra đời của cảm biến cảnh báo mức nước xả thải

Nhưng đó là chuyện của thế kỷ trước rồi.

Bước qua thế kỷ 21, và bước vào thời đại công nghiệp 4.0- thời đại IoT. Với sự tiên tiến của khoa học; phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghệ nói chung và lĩnh vực giám sát đo lường và cảnh báo mực nước từ xa hay từ rất xa nói riêng, đã đưa đến những giải pháp, những công nghệ, những thiết bị cảm biến đo mức nước mà có thể nói là giúp ích rất nhiều cho doanh nghiệp; nhà máy trong việc giải bài toán quản lý toàn diện tức thì việc giám sát đo lường và cảnh báo mực nước trong quá trình xử lý nước.

Cảm biến báo mức liên tục được phát minh

Trước tiên, đó là sự ra đời của các thiết bị cảm biến, nhất là các dòng cảm biến dùng để báo mức nước, đo mức nước. Không như ngày xưa nữa; hiện tại bạn đã có rất nhiều sự lựa chọn về các loại cảm biến giám sát; theo dõi báo mức nước. Đã có rất nhiều nhà sản xuất khác nhau từ China cho đến nhóm G7 với phần cứng và công nghệ khác nhau; và luôn có sẵn hàng để phục vụ nhu cầu của các bạn.

Công nghệ cảm biến đo mức, báo mức nước xả thải lên ngôi

Trong phạm vi bài viết này tôi không đi sâu phân tích rằng sản phẩm của nhà sản xuất này có tốt không; xài có bền không, giá có rẻ không. Mà tôi chỉ chia sẻ; phân tích chung, gộp theo nhóm thiết bị về công dụng của nó mà thôi.

Về chi tiết; thì thiết bị ngày nay phát triển đến mức mà một dòng sản phẩm lại có rất nhiều phiên bản khác nhau. Chỉ thay đổi một chút tính năng thôi là nó đã trở thành một sản phẩm mới; một mã code mới rồi.

Cho nên với vốn kiến thức hạn hẹp của tôi; tôi tạm gom chúng vào ba nhóm; và có thể kể tên và giới thiệu sơ về nguyên lý hoạt động của chúng như sau:

Ultrasonic level sensors: Cảm biến báo mức siêu âm

Về nguyên lý: Các cảm biến báo mức siêu âm này sẽ phát ra sóng âm để xác định mức chất lỏng; và cảm biến siêu âm sẽ đo thời gian mà để sóng âm chạm vào mục tiêu (trong bài này là nước) rồi trở về cảm biến. Dựa trên các sóng âm tần số cao này; cảm biến đọc và sẽ xuất ra một tín hiệu theo chuẩn công nghiệp phổ biến là 4-20mA đến bộ đọc hay hệ thống để báo mức, phân tích và xử lý tín hiệu…

Cảm biến đo mức siêu âm

Với loại cảm biến báo mức siêu âm này thì ưu điểm của nó là không tiếp xúc với chất lỏng cần đo; do đó nó sẽ không bị ăn mòn hay hư hại bởi chất lỏng. Một tính năng thực sự hữu ích cho mục đích giám sát.

Pressure Transducers: Đầu dò áp suất hay còn gọi là cảm biến đo mức thủy tĩnh

Về nguyên lý, thì các đầu dò áp suất hay cảm biến báo mức thủy tĩnh sẽ chuyển đổi năng lượng từ áp lực của chất lỏng lên đầu dò thành tín hiệu chuẩn 4-20mA trong công nghiệp và truyền về bộ xử lý. Vì thế, đầu dò áp lực có đặc tính là làm việc thụ động; tiếp xúc với chất lỏng; và phải được đặt nằm ở đáy của nơi cần đo áp lực.

Đầu dò áp suất hay cảm biến đo mức thủy tĩnh

Cũng chính vì đặc tính này mà trong một số tình huống giám sát thì cảm biến báo mức thủy tĩnh có thể bị sai số thậm chí hỏng do ảnh hưởng bởi thành phần chứa trong chất lỏng cần đo như: bọt hóa chất; chất rắn lơ lửng…

Nhưng trong trường hợp giám sát mực nước của giếng; sông; hồ; đập… thì đây lại là lựa chọn đo mức nước hay độ sâu hợp lý nhất.

Radar Level Sensors: Cảm biến báo mức radar

Về nguyên lý thì các đầu dò cảm biến đo mức radar sẽ phát ra sóng điện từ và sóng radar tần số cao đến chất lỏng các bạn cần đo. Dựa vào thời gian xung phản hồi sóng radar về đầu dò; để cảm biến xuất ra kết quả báo mức đo dưới dạng tín hiệu 4-20mA chuẩn; đưa đến hệ thống hoặc bộ đọc kết quả cho các bạn.

Cảm biến đo mức radar

Ưu điểm rõ ràng nhất của nhóm cảm biến báo mức nước radar là loại bỏ các ảnh hưởng có trong thành phần của chất lỏng như là bọt khí; hơi…Nhưng về giá thành thì nhóm cảm biến này là đắt đỏ nhất.

Sự kết hợp cảm biến báo mức với IoT

Như các bạn đã biết, bước qua thế kỷ 21; thì công nghệ truyền dẫn dữ liệu không dây di động đã có nhiều đột phá. Từ 2G, 3G đến 4G và bây giờ là 5G và sẽ còn những phiên bản cao hơn; tốc độ truyền sẽ nhanh hơn đến không còn nhận ra nữa.

Bước phát triển này có ảnh hưởng rất lớn đến việc xây dựng một hệ thống giám sát; báo mức nước online.

Nó cung cấp các giải pháp kết hợp với các loại cảm biến báo mức nước để giải quyết bài toán ở trên. Mở ra các chức năng cho các nhóm cảm biến báo mức mà tôi đề cập trong bài viết này.

Các bạn tham khảo các mô hình của hãng Seneca sau đây để dễ hình dung ra nhé!

Điều khiển từ xa qua trang web

Thiết bị cảm biến báo mức nước tại điểm đo cung cấp hình ảnh; báo cáo, báo động về hệ thống trung tâm điều khiển của nhà máy. Giải pháp giám sát; thu thập và phân tích dữ liệu qua internet; 3G/GPRS theo công nghệ DDNS.

Đây có lẽ là mô hình đang được áp dụng nhiều nhất tại Việt Nam, nhất là trong lĩnh vực quan trắc nước thải, xả thải mà Bộ Tài Nguyên Môi Trường đã ban hành quy định các nhà máy sản xuất phải truyền tải tín hiệu; gửi dữ liệu xử lý nước về hệ thống máy chủ của Bộ để kiểm soát các chỉ tiêu nước thải.

Về thiết bị tại nguồn thì có thể bao gồm: cảm biến đo mức nước; bộ datalogger…Nguồn nuôi thiết bị tại điểm đo có thể là pin năng lượng mặt trời, acquy…

Điều khiển từ xa qua web

Đây có thể xem là mô hình cơ bản nhất để phát triển thêm các mô hình khác với các tính năng cộng thêm cũng như nâng cao độ bảo mật của hệ thống; tránh nguy cơ bị phá hoại cũng như bị can thiệp của thiết bị ngoài hệ thống cho phép như các mô hình dưới đây:

Điều khiển cảm biến báo mức nước qua tín hiệu mạng điện thoại GSM

Hệ thống điều khiển báo mức từ xa với tín hiệu từ mạng điện thoại tiêu chuẩn GSM (như SMS chẳng hạn); đến hệ thống SCADA; hoặc mạng Máy chủ để kết nối trực tiếp xử lý đến các cảm biến, motor…

Điều khiển từ xa qua mạng điện thoại không dây

Điều khiển thông qua trang mạng nội bộ/ điểm truy cập riêng tư

Nhằm nâng cao mục đích bảo mật và riêng tư; hệ thống chỉ được điều khiển, nhận dữ liệu từ cảm biến báo mức dựa trên mạng nội bộ có tên điểm truy cập riêng và địa chỉ IP tĩnh được cài đặt trước trên SIM của thiết bị.

Điều khiển thông qua mạng nội bộ- điểm truy cập riêng tư

Điều khiển qua mạng riêng ảo

Trực tiếp quản lý dữ liệu của cảm biến báo mức từ xa; thông qua kiến trúc mạng riêng ảo (VPN). Kết nối dữ liệu thông suốt cả IP tĩnh và động mạng 2G; 3G. Công nghệ mạng riêng ảo này được tích hợp cả trong module giao tiếp và cả module kết nối máy chủ VPN BOX.

Theo dõi từ xa qua mạng riêng ảo

Điều khiển qua điện toán đám mây/ NRT (gần thời gian thực)

Nhận kết quả và ra lệnh thực thi gần như lập tức đến các cảm biến đo mức báo mức nước tại vùng xử lý nước thải dựa trên điện toán đám mây.

Giám sát qua điện toán đám mây

Bài viết chỉ mới giới thiệu tổng quan về thiết bị cảm biến và giải pháp báo mức nước, cảm biến đo mức nước đến các bạn nhưng cũng đã khá dài.

Tạm kết ở đây.

Tôi sẽ cố gắng chia sẻ và đi sâu vào phân tích từng hệ thống; ưu và nhược điểm khi kết hợp với cảm biến dùng để cảnh báo mức nước xả thải. Và giải pháp ở các bài viết sau. Hy vọng với chút ít vốn kiến thức của mình; tôi có thể giúp cho anh em vừa bước chân vào nghề có được những thông tin hữu ích để mau chóng làm quen và làm chủ được hệ thống nơi các bạn đang công tác.

Sales Enginner :

( Ms) Trần Thị Phương Dung

Mobi: 0937.27.65.66

Mail : dung.tran@huphaco.vn