کنترل و مانیتورینگ دقیق شیرآلات (Valve Automation) در خطوط انتقال سیالات مانند نفت، گاز و آب، بهویژه در مناطق دورافتاده، به یکی از الزامات حیاتی صنعت انرژی و زیرساختهای شهری تبدیل شده است. استفاده از فناوریهای ارتباطی LPWAN مانند LoRa (Long Range) و NB-IoT (Narrowband IoT) امکان نظارت و فرماندهی ایمن و کمهزینه را فراهم کرده است.
ساختار سامانه کنترل خودکار ولوها
شیر موتوردار یا الکتریکی (Motorized / Actuated Valve): ولوهای توپی (Ball Valve)، پروانهای (Butterfly Valve) یا کشویی (Gate Valve) مجهز به محرکهای الکتریکی یا پنوماتیک.
کنترلر محلی (Valve Controller): برد الکترونیکی یا PLC کوچک که فرمانهای باز/بسته و موقعیت ولو را مدیریت میکند.
سنسورها: فشار، دما، دبی و موقعیت ولو برای ارسال بازخورد دقیق به مرکز کنترل.
ماژول ارتباطی LPWAN: تراشههای LoRa یا NB-IoT که دادهها را با توان مصرفی پایین و پوشش وسیع ارسال میکنند.
مرکز کنترل (SCADA یا Cloud Platform): دریافت دادههای لحظهای، تحلیل وضعیت و صدور فرمان از راه دور.
پروتکلها و روشهای ارتباطی
LoRaWAN:
برد طولانی تا ۱۵ کیلومتر در مناطق باز.
مصرف انرژی بسیار پایین (مناسب برای ولوهای با تغذیه باتری).
مناسب برای خطوط انتقال روستایی یا بیابانی با تکرارگرهای حداقلی.
NB-IoT:
استفاده از بستر شبکه مخابرات سلولی.
تأخیر پایینتر و امنیت بالاتر.
مناسب برای محیطهای شهری یا صنعتی که پوشش مخابراتی وجود دارد.
پروتکلهای صنعتی بالادستی: دادههای جمعآوریشده معمولاً از طریق MQTT، Modbus TCP یا REST API به SCADA یا پلتفرم ابری منتقل میشوند.
قابلیتهای کلیدی
فرماندهی دوطرفه: امکان باز، بسته یا تنظیم موقعیت ولو بهصورت درصدی.
عیبیابی از راه دور: تشخیص گیر کردن ولو یا افت فشار غیرعادی.
هشدار فوری: ارسال پیام به اپراتور در صورت عملکرد غیرمجاز یا شکست ولو.
مصرف بهینه انرژی: استفاده از مکانیزم Sleep Mode برای افزایش عمر باتری.
در یک خط انتقال گاز روستایی با طول ۴۰ کیلومتر، نصب ولوهای موتوردار در هر ۵ کیلومتر ضروری بود. با استفاده از ماژولهای LoRaWAN و گیتویهای حداقلی، دادههای فشار و موقعیت ولو به مرکز کنترل منتقل شد و اپراتور توانست از راه دور ولوها را بسته و باز کند. این روش نیاز به اعزام تیم تعمیرات برای هر عملیات ساده را حذف کرد و زمان واکنش در شرایط اضطراری (نشتی گاز) از ۲ ساعت به کمتر از ۱۰ دقیقه کاهش یافت.
مزایا
کاهش هزینههای عملیاتی و نیروی انسانی به دلیل عدم نیاز به حضور مداوم در محل.
افزایش ایمنی شبکه انتقال با امکان قطع سریع جریان سیال در شرایط بحرانی.
قابلیت یکپارچهسازی با سامانههای موجود مانند SCADA، DCS و داشبوردهای تحت وب.
انعطافپذیری بالا در انتخاب بستر ارتباطی متناسب با محیط و زیرساخت.
چالشها و ملاحظات
تأمین انرژی ولوهای موتوردار (باتری با پنل خورشیدی یا تغذیه مستقیم).
امنیت سایبری برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به ولوهای حیاتی.
کالیبراسیون و نگهداری دورهای سنسورها و محرکها جهت حفظ دقت.
اگر به دنبال پیادهسازی این سیستم در پروژههای صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.