จะนำระบบสื่อสาร NB-IoT มาใช้กับเครื่องวัดน้ำแบบอัลตราโซนิคได้อย่างไร?

การสื่อสาร NB-IoT ของมิเตอร์วัดน้ำแบบอัลตราโซนิคถูกนำไปใช้บนพื้นฐานของสถาปัตยกรรมแบบครบวงจร (cloud-pipe-end) กระบวนการทั้งหมดประกอบด้วยสี่ขั้นตอนหลัก:
1. การวัดและการเก็บรวบรวมข้อมูลฝั่งปลายทาง
เครื่องวัดปริมาณน้ำแบบอัลตราโซนิกใช้หลักการความแตกต่างของเวลา (Time-Difference Method: ToF) ในการวัดอัตราการไหล โดยใช้ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกสองตัวส่งและรับสัญญาณสลับกัน อัตราการไหลจะคำนวณได้จากการวัดความแตกต่างของเวลาระหว่างการแพร่กระจายของสัญญาณจากต้นน้ำไปยังปลายน้ำ หน่วยควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) จะรวบรวมข้อมูลการไหล ทำการชดเชยอุณหภูมิ และจัดเก็บข้อมูลไว้ในเครื่อง
2. การเข้าถึงเครือข่าย NB-IoT และการส่งข้อมูล
โมดูล NB-IoT ในตัว (เช่น BC95, A7670) จะถูกปลุกให้ทำงานโดยตัวจับเวลา RTC มันจะเริ่มต้นการเข้าถึงเครือข่ายผ่านคำสั่ง AT ทำการตรวจสอบสิทธิ์ผู้ใช้งาน และสร้างการเชื่อมต่อ ข้อมูลจะถูกบรรจุในรูปแบบมาตรฐาน (เช่น TLV/ไบนารี) พร้อมด้วยรหัสอุปกรณ์ การประทับเวลา การไหลของข้อมูล และสถานะแบตเตอรี่ จากนั้นจะถูกส่งผ่านโปรโตคอลเช่น CoAP/MQTT
3. การส่งต่อข้อมูลและความปลอดภัยในระดับเครือข่าย
ข้อมูลจะส่งผ่านสถานีฐาน NB-IoT → เครือข่ายหลัก → แพลตฟอร์ม IoT (เช่น OneNET) การส่งข้อมูลได้รับการรักษาความปลอดภัยด้วยการเข้ารหัส DTLS และการตรวจสอบตัวตนของอุปกรณ์เพื่อป้องกันการดัดแปลงและการดักฟัง
4. แอปพลิเคชันฝั่งแพลตฟอร์มและการควบคุมแบบสองทาง
แพลตฟอร์มระบบประปาจะประมวลผลและจัดเก็บข้อมูล ทำให้สามารถอ่านค่าจากระยะไกล ออกใบเรียกเก็บเงิน ตรวจจับการรั่วไหล และควบคุมวาล์วได้ แพลตฟอร์มสามารถออกคำสั่ง (เช่น อ่านค่าพารามิเตอร์ เปิด/ปิดวาล์ว) ไปยังมิเตอร์ ซึ่งจะดำเนินการตามคำสั่งและส่งผลลัพธ์กลับมาทางเครือข่าย NB-IoT
กลไกสำคัญที่ใช้พลังงานต่ำ:
โหมดประหยัดพลังงาน (PSM): เข้าสู่โหมดประหยัดพลังงานขั้นสุดหลังจากส่งข้อมูลเสร็จสิ้น โดยใช้กระแสไฟต่ำเพียงระดับไมโครแอมป์
eDRX: ขยายการรับสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องเพื่อปรับสมดุลระหว่างความหน่วงและปริมาณการใช้พลังงาน
โดยทั่วไปแล้ว การใช้พลังงานในการส่งสัญญาณขึ้น (uplink) ต่อวันจะอยู่ที่ประมาณ 18.7 มิลลิจูล ทำให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งาน 8-10 ปี