Wraz z szybkim rozwojem inteligentnego rolnictwa i Internetu rzeczy (IoT) nowoczesne hodowle ryb i krewetek coraz częściej wdrażają zautomatyzowane karmienie, monitorowanie jakości wody w czasie rzeczywistym (takie jak czujniki rozpuszczonego tlenu, pH i temperatury wody) oraz systemy zdalnego nadzoru wideo.
Ponieważ jednak gospodarstwa akwakultury są zwykle zlokalizowane na obszarach otwartych, w regionach przybrzeżnych lub na odległych przedmieściach , wysoka wilgotność, mgła solna i wymagania dotyczące dużego zasięgu stanowią poważne wyzwania dla bezprzewodowej transmisji sygnału. Wybór odpowiedniego rozwiązania antenowego jest kluczem do zapewnienia stabilnej transmisji danych i obniżenia kosztów eksploatacji.
1. Wyzwania związane z komunikacją bezprzewodową w środowiskach akwakultury
Przed sformułowaniem planu anteny konieczne jest zrozumienie wyjątkowego środowiska fizycznego komunikacji nad wodą:
Odbicie powierzchni wody (efekt wielościeżkowy): Powierzchnia wody działa jak lustro, odbijając fale elektromagnetyczne. Sygnał odbity i sygnał bezpośredni nakładają się na siebie, łatwo powodując osłabienie sygnału lub martwe punkty.
Wysoka wilgotność i korozja w mgle solnej: Przybrzeżne hodowle krewetek i śródlądowe hodowle ryb charakteryzują się wyjątkowo wysoką wilgotnością. Zwykłe anteny są bardzo podatne na rdzewienie i wnikanie wody, co drastycznie pogarsza wydajność elektryczną.
Szeroki zasięg bez przeszkód: Stawy akwakultury są zwykle rozmieszczone w dużych obszarach z wyraźną linią widoczności (LOS), ale odległości są duże, co wymaga anten o dużym wzmocnieniu w celu zwiększenia zasięgu transmisji.
2. Zalecenia dotyczące anten w scenariuszu podstawowym
Dostosowane do różnych scenariuszy zastosowań w inteligentnych gospodarstwach, zalecamy następujące trzy strategie kombinacji anten:
Rozwiązanie 1: Monitorowanie jakości wody i czujniki małej mocy (LoRa / NB-IoT)
Czujniki jakości wody (takie jak boje i terminale zbierające na lądzie) muszą okresowo przesyłać niewielkie ilości danych i wymagają bardzo niskiego zużycia energii. Stosowane są tu najczęściej technologie LoRa lub NB-IoT.
Strona bramy (stacja bazowa/most): Zalecane użycie anteny dookólnej z włókna szklanego o dużym wzmocnieniu.
Zalety: Zapewnia zasięg dookólny w zakresie 360 stopni. Materiał z włókna szklanego jest odporny na korozję i wiatr. W połączeniu ze wzmocnieniem 6dBi - 8dBi może z łatwością pokryć wszystkie stawy akwakultury w promieniu kilku kilometrów.
Strona węzła (boje czujnikowe): Zalecane użycie małej wodoodpornej anteny sprężynowej lub dookólnej anteny biczowej o niskim wzmocnieniu.
Zalety: Małe wymiary i niski opór powietrza. W połączeniu z wodoodporną obudową utrzymuje stabilne, dookólne połączenie sygnału, nawet gdy boja kołysze się na falach.
Rozwiązanie 2: Nadzór wideo HD i zdalne sterowanie (Wi-Fi 2,4 GHz / 5,8 GHz / 4G / 5G)
Aby zapobiec kradzieży, monitorować aktywność ryb/krewetek i kontrolować automatyczne karmniki, gospodarstwa zwykle wdrażają kamery HD, które wymagają dużej przepustowości.
Transmisja punkt-punkt na duże odległości (bez sieci nośnych): Zalecane jest użycie mostkowej anteny kierunkowej (takiej jak antena paraboliczna lub antena kierunkowa panelowa).
Zalety: Jeśli centrum sterowania znajduje się kilka kilometrów od obszaru uprawy, użycie ustawionych względem siebie anten kierunkowych 5,8 GHz może zapewnić stabilną szerokość pasma wynoszącą dziesiątki, a nawet setki megabitów, oszczędzając ogromne koszty układania kabli światłowodowych.
Inspekcja mobilna i zasięg bliskiego pola: Zalecane użycie dwupasmowej, zewnętrznej anteny sektorowej o dużej mocy do montażu na ścianie.
Zalety: Charakteryzuje się określonym kątem pokrycia sektorów (np. 60° lub 90°), koncentrując energię w celu precyzyjnego pokrycia wyznaczonych głównych ścieżek lub głównych stref upraw.
Rozwiązanie 3: Klatki głębinowe przybrzeżne i morskie (wzmocnienie sygnału 4G / 5G CPE)
W przypadku klatek głębinowych zlokalizowanych blisko wybrzeża komunikacja zazwyczaj opiera się na sygnałach komórkowych z naziemnych stacji bazowych. Ze względu na odległość telefony komórkowe często tracą sygnał.
Zalecane rozwiązanie: pełnopasmowa antena zewnętrzna MIMO 5G o dużym wzmocnieniu podłączona do zewnętrznego urządzenia CPE.
Zalety: Technologia Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) skutecznie zwalcza wielościeżkowe blaknięcie spowodowane odbiciami powierzchni wody. Wykorzystując anteny o dużym wzmocnieniu do „przechwytywania” słabych sygnałów z naziemnych stacji bazowych, przekształca je w stabilną sieć Wi-Fi dla personelu i sprzętu monitorującego w klatkach.
