Зі стрімким розвитком інтелектуального сільського господарства та Інтернету речей (IoT) сучасні рибні та креветкові ферми все частіше використовують автоматизоване годування, моніторинг якості води в режимі реального часу (наприклад, датчики розчиненого кисню, рН і температури води) і дистанційні системи відеоспостереження.
Однак, оскільки аквакультурні ферми зазвичай розташовані у відкритих водоймах, прибережних регіонах або віддалених передмістях , висока вологість, соляні бризки та вимоги до широкого покриття створюють значні проблеми для бездротової передачі сигналу. Вибір правильного антенного рішення є ключем до забезпечення стабільної передачі даних і зниження експлуатаційних витрат.
1. Проблеми бездротового зв'язку в аквакультурному середовищі
Перш ніж сформулювати план антени, важливо зрозуміти унікальне фізичне середовище надводного зв’язку:
Відображення поверхні води (ефект багатопроменевості): поверхня води діє як дзеркало, відбиваючи електромагнітні хвилі. Сигнал відбиття та прямий сигнал накладаються, легко спричиняючи ослаблення сигналу або сліпі зони.
Висока вологість і корозія від сольових бризок: прибережні креветкові ферми та внутрішні рибні ферми відчувають надзвичайно високу вологість. Звичайні антени дуже схильні до іржавіння та проникнення води, що різко погіршує електричні характеристики.
Широке покриття з нульовими перешкодами: Ставки для аквакультури зазвичай розташовуються великими ділянками з чіткою лінією видимості (LOS), але відстані великі, тому для розширення діапазону передачі потрібні антени з високим коефіцієнтом посилення.
2. Рекомендації щодо антени основного сценарію
З урахуванням різних сценаріїв застосування в розумних фермах ми рекомендуємо наступні три стратегії поєднання антен:
Рішення 1: Моніторинг якості води та датчики малої потужності (LoRa / NB-IoT)
Датчики якості води (такі як буї та берегові термінали збору) повинні періодично завантажувати невеликі обсяги даних і потребують наднизького споживання енергії. Тут зазвичай використовуються технології LoRa або NB-IoT.
Сторона шлюзу (базова станція/міст): рекомендується використовувати всеспрямовану антену зі скловолокна з високим коефіцієнтом посилення.
Переваги: Забезпечує 360-градусне всенаправлене покриття. Скловолокно стійке до корозії та вітру. У поєднанні з підсиленням 6-8 дБі він може легко охопити всі аквакультурні ставки в радіусі кількох кілометрів.
Сторона вузла (сенсорні буї): Рекомендується використовувати невелику водонепроникну пружинну антену або всеспрямовану штирьову антену з низьким коефіцієнтом посилення.
Переваги: невелика площа і низький опір вітру. У поєднанні з водонепроникним корпусом він підтримує стабільне всенаправлене з’єднання сигналу, навіть коли буй коливається від хвиль.
Рішення 2: HD-відеоспостереження та дистанційне керування (2,4 ГГц / 5,8 ГГц Wi-Fi / 4G / 5G)
Щоб запобігти крадіжкам, стежити за активністю риби/креветок і контролювати автоматичні годівниці, ферми зазвичай розгортають HD-камери, які потребують високої пропускної здатності.
Передача «точка-точка» на великі відстані (без операторських мереж): рекомендується використовувати спрямовану мостову антену (наприклад, параболічну тарільну або панельну спрямовану антену).
Переваги: якщо центр керування знаходиться на відстані кількох кілометрів від сільськогосподарської території, використання спрямованих антен 5,8 ГГц, вирівняних одна з одною, може забезпечити стабільну смугу пропускання в десятки або навіть сотні мегабіт, заощаджуючи величезні витрати на прокладання волоконно-оптичних кабелів.
Перевірка мобільних пристроїв і покриття ближнього поля: рекомендується використовувати потужну дводіапазонну зовнішню секторну антену для настінного кріплення.
Переваги: він має певний кут охоплення сектору (наприклад, 60° або 90°), концентруючи енергію для точного покриття визначених основних шляхів або основних сільськогосподарських зон.
Рішення 3: прибережні та офшорні глибоководні клітки (покращення сигналу 4G / 5G CPE)
Для глибоководних кліток, розташованих поблизу берегової лінії, зв’язок зазвичай покладається на стільникові сигнали наземних базових станцій. Через відстань мобільні телефони часто втрачають сигнал.
Рекомендоване рішення: повнодіапазонна зовнішня антена MIMO з високим коефіцієнтом посилення 5G, підключена до зовнішнього CPE.
Переваги: технологія Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) ефективно бореться з багатопроменевим завмиранням, спричиненим відображенням поверхні води. Використовуючи антени з високим коефіцієнтом підсилення для «ловлення» слабких сигналів від наземних базових станцій, він перетворює їх на стабільний Wi-Fi для персоналу та моніторингового обладнання на клітках.
