HART: Hybrydowy Pionier

Protokół Highway Addressable Remote Transducer (HART) pojawił się w latach 80. jako pomost między komunikacją analogową i cyfrową.

• Zasada działania: HART nakłada sygnał cyfrowy (kluczowanie z przesuwem częstotliwości) na tradycyjną pętlę prądową 4–20 mA.
• Kluczowe cechy:
• Komunikacja dwukierunkowa
• Diagnostyka i konfiguracja urządzeń
• Zgodność z systemami starszego typu

Zalety

• Bezproblemowa integracja z istniejącą infrastrukturą analogową
• Niezawodny i dobrze rozumiany
• Obsługiwany przez rozległy ekosystem urządzeń polowych

Ograniczenia

• Ograniczona przepustowość i szybkość transmisji danych
• Wymaga okablowania fizycznego
• Niezbyt bezprzewodowy – chociaż WirelessHART później rozszerzył swoje możliwości

WirelessHART: Krok w kierunku mobilności

WirelessHART bazował na fundamencie HART, wprowadzając sieci mesh i węzły bezprzewodowe.

• Architektura: Urządzenia tworzą samonaprawiającą się sieć mesh, komunikując się za pośrednictwem radia IEEE 802.15.4.
• Bezpieczeństwo: Szyfrowanie AES-128 i protokoły zarządzania siecią zapewniają bezpieczną transmisję danych.

Zalety

• Eliminuje okablowanie w obszarach niebezpiecznych lub odległych
• Współdziała z istniejącymi systemami HART
• Sprawdzony w branżach procesowych, takich jak ropa naftowa i gaz oraz zakłady chemiczne

Ograniczenia

• Ograniczony zasięg i skalowalność
• Wyższe zużycie energii w porównaniu z technologiami LPWAN

LoRa: Niska moc, duży zasięg

LoRa (Long Range) to technika modulacji stosowana w systemach LPWAN (Low Power Wide Area Network), idealna do przesyłania małych pakietów danych na duże odległości.

• Zasada działania: LoRa wykorzystuje modulację widma rozproszonego z przesuwem częstotliwości, aby uzyskać komunikację dalekiego zasięgu przy minimalnym zużyciu energii.
• Architektura sieci: Urządzenia komunikują się z bramami, które przesyłają dane do serwerów w chmurze za pośrednictwem sieci backhaul.

Zalety

• Bardzo niskie zużycie energii
• Zasięg do 15 km na obszarach wiejskich
• Idealny do czujników zasilanych bateryjnie

Ograniczenia

• Ograniczona szybkość transmisji danych (nie nadaje się do częstego próbkowania)
• Wymaga prywatnej lub współdzielonej infrastruktury bramy

NB-IoT: Łączność klasy komórkowej dla czujników

Narrowband IoT (NB-IoT) to technologia LPWAN oparta na sieci komórkowej, standaryzowana przez 3GPP.

• Zasada działania: NB-IoT działa w licencjonowanym spektrum LTE, oferując bezpieczną i niezawodną łączność.
• Integracja: Urządzenia łączą się bezpośrednio z sieciami telekomunikacyjnymi – brak potrzeby stosowania prywatnych bramek.

Zalety

• Szeroki zasięg dzięki istniejącej infrastrukturze komórkowej
• Silne bezpieczeństwo i jakość usług (QoS)
• Idealny do wdrożeń miejskich i głębokiej penetracji w pomieszczeniach

Ograniczenia

• Wyższe zużycie energii niż LoRa
• Koszty subskrypcji i zależność od dostawców telekomunikacyjnych

Porównanie strategiczne

Bezprzewodowość jako filozofia: Od sygnału do wglądu

Transmisja bezprzewodowa to coś więcej niż ulepszenie techniczne – to zmiana sposobu myślenia. Przekształca pomiary z odizolowanych punktów danych w żywą sieć wglądu. HART dał nam głos. WirelessHART dał nam ruch. LoRa i NB-IoT dają nam zasięg. W tej ewolucji widzimy nie tylko lepsze czujniki – ale inteligentniejsze systemy, bardziej elastyczne decyzje i przyszłość, w której dane płyną tak swobodnie jak myśli.