Americká společnost Monnit nabízí bezdrátové řešení sběru dat z více než 50 typů bezdrátových čidel, jejichž data lze přenést, zpracovávat, archivovat a hlavně vyhodnocovat přímo v internetové aplikaci, nebo vašem lokálním PC. Použitelné okamžitě téměř kdekoliv. Je to úplně něco jiného než klasické řešení z úvodníku, tedy PLC, OPC server a podobně. Máme pro Vás i videoukázku v závěru, abyste viděli, jak vypadá prostředí iMonnit a jednotlivé senzory.
Ukážeme si a vyzkoušíme bezdrátový systém sběru dat společnosti Monnit, který u nás distribuuje společnost Foxon Liberec. Nejde jen o distribuci, ale o zajištění kompletní technické podpory včetně uvedení do provozu. I když pro menší aplikace je to tak jednoduché, že to zvládne skoro každý. Proto se podívejte, jak to zhruba funguje, mrkněte na prostředí serverové aplikace iMonnit a taky porovnejte vybíjecí charakteristiku malé baterie, kterou jsme pro Vás zaznamenali. Jedná se o trochu jiný systém měření než klasika přes PLC, to je třeba si uvědomit, bude o tom řeč dále.
Jak to funguje a co jde? Bezdrátový senzor teploty s dalšími padesáti kamarády pro měření všech možných i nemožných veličin přenáší naměřená data do brány v pásmu 868MHz. Ta pak komunikuje přes internet se serverovou aplikací iMonnit. Do té již přistupujeme my jak z PC, tak přes mobilní aplikace a nastavíme si pro každý senzor co potřebujeme. Tedy jeho rozsah, kalibraci, upozornění při změně naměřených hodnot a tak dále a tak dále. No a samozřejmě vidíme změřené hodnoty. Detailní info jak na webu Monnit, tak na českém webu společnosti Foxon.
Celé portfolio bezdrátových senzorů je na obrázku. Pokud některým symbolům nerozumíte, nebo spíše nevíte co vůbec měří, na webu najdete detailní popisy. Ke každému snímači je zvlášť manuál s podrobnými údaji. A aby to nebylo málo, existuje několik dalších řad senzorů. My máme k dispozici průmyslové provedení s krytím IP66, dále je na trhu krabičkové provedení v řadě AA (na dvě tužkové baterky) a řada Mini.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Průmyslový senzor pro měření proudu 0-20mA. Napájení, musí mít každý senzor z každé řady, zde zajišťuje 3,6 V lithiová baterie. Výdrž podle výrobce 4-5 let. Ihned si přiblížíme jednu důležitou vlastnost tohoto systému. Snímače nekomunikují s bránou neustále, to by baterky moc dlouho nevydržely, ale v nastavitelném intervalu od několika minut do několika hodin. Výše uvedený údaj o výdrži platí pro komunikaci jednou za hodinu.
Proudový vstup vyžaduje logicky aktivní čidlo, tedy napájení. Tak jsme vyhrabali malou devítku baterku, která má jen 7 V, přes nějaký odpůrek připojili do vstupu tak, aby teklo cca 4mA a zjistíme, za jak dlouho se baterka úplně položí. I ty miliampéry ji dají chuděrce zabrat a podle grafu zde uvidíme, že se držela statečně.
Senzor měření teploty -40°C až 85°C, což je maximum. Doporučený rozsah je trochu menší kvůli baterii (+10°C až +60°C). Udávaná přesnost ± 1°C s kalibrací se pak dá vylepšit na +/- 0.25° C. Samotný rozsah přímo měřícího termistoru je -40°C to +125°C.
Měření střídavého proudu v rozsahu do 150A, tedy odběru rozvaděče. Rozevírací proudové trafo umožní připojit senzor i za chodu stroje. Nyní již jistě spoustu čtenářů napadají myšlenky "a to je vše?". Ano, instalace některých těchto měřících senzorů téměř kdekoliv nevyžaduje žádné úpravy v zařízení, žádnou instalaci napájecích kabelů, žádné úpravy v PLC programech a už vůbec žádné zastavení stroje. Navíc instalace nemusí být pevná, osadíme čidlo ke kritickému místu na 2-3 týdny, vyhodnotíme data a jedeme dále.
Z výše uvedeného ohledně čidel je jasné, že Monnit systém není určen pro kontinuální měření v krátkých časových úsecích. Na to existují jiné nástroje a hlavně v úplně jiné cenové ralaci. U Monnit systému budete překvapeni, že se dá pořídit klidně i domů.
Samotné snímače nejsou nic, potřebují ještě nějakou bránu, která s nimi bude komunikovat a ukládat data. Těchto bran existuje několik druhů. Ethernetová určena pro pevné připojení do internetu, dále GSM/GPRS pro mobilní sítě, pak USB brána pro instalaci do PC a taky brána s rozhraním Modbus. Tu byste již asi připojili někam k PLC, ale vše by bylo proti hotovému řešení velmi komplikované. První LED na čelní straně indikuje připojení brány do internetu, druhá připojení k iMonnit a třetí pak spojení snímačů přes 868MHz pásmo.
Žádné další možnosti připojení brány ani nejsou k dispozici. Napájení 5VDC, anténa a RJ45 konektor internetové sítě. Nic se nenastavuje, vše funguje ihned po zapnutí. Router přidělí bráně IP adresu, ta komunikuje se servery Monnit a basta. To je celé. Každý problém v jednotlivých sekcích indikuje změna zelené LED na červenou. Možnost použít přece jen vlastní síťové nastavení brány je samozřejmě také přístupná.
Vytrhneme na zkoušku připojení brány do internetu a podle signalizace poslední LED vidíme, že senzory jsou připojeny a brána v nastaveném intervalu s nimi bude komunikovat. To právě bude signalizovat zelená LED svým blikáním, ovšem ve většině případů u malého počtu senzorů si toho ani nevšimnete. Kdo by na to "furt čučel".
To je vše ohledně hardware, jen poznámka. Každý prvek jak brána tak senzory mají ze zadní strany jedinečné identifikační číslo a kód. Ty budeme potřebovat pro konfiguraci zařízení v iMonnit cloudové aplikaci.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Druhá věc pro vyzkoušení a provozování celého systému je účet na serveru Monnit. Nějaká základní omezená verze je zdarma, ale ani ty placené nejsou nijak nedostupné. My jsme dostali k dispozici uživatele na účtu prodejce Foxon, takže to bylo jednoduché. Technická podpora Vám ale bez problémů účet pomůže vytvořit, pokud si na to netroufnete sami.
V aplikaci jsou pouze tři stupně nastavení. V prvním vytvoříme síť, nejedná se o nějaké IP komplikované nastavení, je to jen takový virtuální název, nic jiného se po nás ani nechtělo, jen ten název.
Ve druhém stupni do té sítě přidáme již naši fyzickou bránu (gateway). Bez znalosti zmíněného ID a kódového označení nelze bránu přiřadit k síti. Poznámka pro celé prostředí iMonnit, při najetí myši na otazník u každé položky, objeví se okno s nápovědou.
V menu přehledu pak bezprostředně po přidání najdeme naši bránu.
Jako třetí stupeň pak přiřadíme k bráně nějaké senzory. Tak a tady končí veškerá konfigurace, dále už budeme potřebovat jen nastavit jednotlivé senzory.
Nastavení a hlavně uložení hodnot probíhá trochu jinak, než můžete být zvyklí z běžných snímačů. Vše co se nastaví a uloží v tomto okně, se nezapíše do senzoru ihned, ale až v komunikační době, která je nastavena v intervalu. Do té doby hodnoty zešednou a také ikonou u senzoru je uživatel upozorněn, že při dalším komunikačním intervalu dojde ke změně parametrů senzoru. Jestliže je nastaven interval na jednu hodinu, musíte na provedení změny hodinu počkat, případně resetovat přednastavené senzory (vyndání baterie) a jejich bránu.
Jak je vidět my jsme si vše zkrátili nejprve na dvacet, ale pak na deset minut. Velmi zajímavé nastavení je pod "Aware state", tedy jestliže měřená veličina vypadne ze zeleného pásma (-4°C .. 30°C), změní se perioda komunikace podle tohoto nastavení. Například kolega využívá tuto funkci při měření venkovní teploty u zasněžování svahu, jakmile poklesne pod nastavenou mez, měří častěji, aby viděl vývoj teploty pro zapnutí sněžných děl. Dalších možností je jistě spousty.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
To je celé z parametrizace. Senzory jsou na síti, měří a brána v nastaveném intervalu zaznamená jejich hodnoty. Jednoduché jako nic.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Posbírané údaje ze snímačů čteme pro každý senzor zvlášť. Zde zrovna je žlutou ikonou signalizován stav čekání na změnu nastavení periody čtení teploty z dvaceti minut na deset.
Co se týká dosahu, výrobce udává vzdálenost maximálně 100m. Kolegové s tímto nemají problém ani ve výrobní hale, ovšem my v klasickém paneláku, kde je želozobeton na každém rohu, jsme to měli trochu jinak. Z šestého patra do třetího spadla síla signálu na polovinu, při přemístění senzoru až do sklepa, už bylo spojení nad síly snímače. Jedná se ovšem o princip, železobeton v horizontálních a vertikálních rovinách v paneláku je pro 868MHz totální zabiják.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
A je to. Vše o senzoru se zobrazí kliknutím na něj, zaškrtávací pole slouží k výběru snímačů pro zobrazení v časovém grafu.
U každého snímače, kromě čtení jeho hodnoty, máme v iMonnit k dispozici další nastavení, hlavně upozornění na změny stavu, kalibraci a také nastavení měřítka pro zobrazení výsledné hodnoty. Je vidět jak se vyvíjela teplota na balkóně v kanceláři po dobu dvou dnů. Jednu noc bylo 16°C, následující už přes 20°C. Všechno tohle můžete mít v exportu v emailu, jak uvidíme dále, není nezbytné se do aplikace přihlašovat.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Jestliže využijeme zaškrtnutí výše uvedených políček, dostaneme asi takové grafy zvolených proměnných.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Tady máme slíbenou vybíjecí charakteristiku té naší malé devítivoltové baterky. Ještě ze sebe dokázala něco dostat, trvalo jí asi dva dny, než definitivně odešla do sběrného kontejneru. Ten propad na nulový odběr byl zapříčiněn rozpojením spoje krokosvorky při manipulaci.
To bylo víceméně vše ohledně měření, nyní přijde na řadu další zajímavé části a to upozornění na stav měřené veličiny. Naklepneme do políčka text, a pokud budou splněny podmínky níže, tedy teplota větší než 25°C, odešle se email. Možností je tam více, pro nás na ukázku stačí tahle.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Takový email přijde jako ukázka. Podle toho si každý dokáže nastavit, co potřebuje.
Další službou aplikace iMonnit je report. Nastavíme si který senzor a co vše ve zprávě potřebujeme mít. Pak jen počkáme na email s csv souborem. Jeho načtení do excelu a vytvoření třeba grafu lépe okomentovaného než ten z iMonnit dokáže skoro každý.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Asi tohle pak máme v Excelu. Drobná poznámka, vytvořený csv soubor má jednotlivé údaje odděleny čárkou, proto pro správné načtení je třeba to v Excelu respektovat. V Evropě bývá jako oddělovač používán většinou středník, Američani zase preferují čárku.
Tohle je zajímavá funkce, vytvoříme si jednoduchou, nebo i složitou mapu a do ní si umístíme jednotlivé senzory. Takže naše kanceláře, jeden snímač měří spotřebu proudu, druhý vybíjecí charakteristiku baterky a třetí venkovní teplotu. Stačí na snímač najet myší a ihned je vidět co to je co měří.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
No a při zobrazení detailů vidíme také historii velikosti změřené veličiny. Tato mapa není bohužel přístupná z mobilní aplikace iMonnit, jak uvidíme dále.
Stačí se odhlásit z účtu a vyrazit mezi lidi s mobilními aplikacemi iMonnit. Kredity pro upozornění slouží pro posílání SMS zpráv, jednotlivým uživatelům se dají samozřejmě přiřazovat různá práva.
Nezbývá než připomenout opravdu bezvadnou podporu na webu Monnit, přehledně jsou k dispozici pdf soubory od každého typu snímače, brány, příslušenství a tak dále. Pokud bychom potřebovali rozšířit dosah snímačů, existuje například zesilovač signálu.
Opustili jsme prostředí notebooku nebo PC a vrhli se na mobilní aplikace. iMonnit existuje ve verzích pro iPhone a Android. Vyzkoušeli jsme oba a dokonce i Windows 8.1. Tohle je screen z iPhone, aplikaci jsme instalovali na zahrádce v hospodě do mobilu ochotného kolegy, to bylo v sedm večer skoro 29°C venku ve stínu, jak udává čidlo na posledním řádku. Dvě předchozí jsme zrovna přestavili, tak čekají na zapsání dat.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Tento screen je již z desetipalcového tabletu Android. Obrázky kromě velikosti a drobného uspořádání jsou stejné jak pro iPhone tak Android. Například ale zmíněné mapy se snímači nenajdete ani na jedné verzi.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Je to vidět z menu v mobilní aplikaci, které je přece jen ochuzené proti standardnímu PC. Zde je možné jen prohlédnout signály z čidel a upravit upozornění.
Ovšem nic nebrání připojení se do prostředí iMonnit z běžného mobilu přímo s internetovým prohlížečem, bez použití zmíněné mobilní aplikace. Funguje to taky a máme možnost nastavit si vše jako v PC na stole. I když existují drobné omezení vzhledem k nepřítomnosti myši u mobilu a občasné potřeby menu přes její pravé tlačítko.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Ukázka malé sestavy Monnit měření a práci v aplikaci iMonnit.
https://www.youtube.com/watch?v=jOiQVmfjtkM&feature=youtube
Závěr:
Je potřeba si uvědomit, že se nejedná o kontinuální měření nebo měření v malých časových intervalech, ale o měření vždy jednou za nějaký čas nastavitelný od minut do hodin. To znamená měřit veličiny, kde potřebujeme primárně dlouhodobé údaje, například za celý měsíc. Dále pokud není brána zrovna připojena k internetu, data se v ní uchovají (Ethernetová brána pojme až 16.000 senzorových zpráv při výpadku internetu), neboť ona stále komunikuje v nastavené periodě se snímači a jakmile se dostane k internetu, posunou se data do serverů Monnit, abychom je měli v iMonnit aplikacích přístupné.
Cenově nejde o nedostupné zařízení, právě naopak a prodejce Foxon s.r.o. zájemcům bez problémů půjčí nějaký ten vzorek k vyzkoušení, abyste si to co jste četli, mohli také sami vyzkoušet ve skutečné aplikaci.
Jaroslav Blažek
Doplňující odkazy k článku:
Vše o bezdrátových senzorech Monnit česky na webu Foxon s.r.o. zde.
Přehled kompletního Monnit systému zde.
