PARTE 3 - Monitorización remota de presas de residuos Serie de preguntas y respuestas: Instalación y funcionamiento de los sensores de carga

En la tercera entrega de nuestra serie de preguntas y respuestas basada en el seminario web de Worldsensing sobre la monitorización remota de presas de relaves mediante IoT, ya disponible bajo demanda, Vincent Le Borgne y Juan Pérez Arcas responden a sus preguntas sobre la instalación y el funcionamiento de Loadsensing.

Utilizando una tarjeta SIM [módulo de identificación de abonado] con la pasarela, ¿puede enviar automáticamente los datos a un sitio FTP [Protocolo de Transferencia de Archivos] en un intervalo preestablecido, como por ejemplo cada hora?

Juan Pérez, ingeniero geotécnico, experto en monitorización inalámbrica y propietario de producto del sistema líder en monitorización basada en IoT, Loadsensing: 

Sí. La pasarela tiene un módem interno y es posible utilizar una tarjeta SIM para la conectividad. Con la arquitectura de pasarela única, el servidor está preparado para enviar datos por FTP. No hay un intervalo preestablecido: los datos se envían automáticamente a un cliente FTP después de la lectura o cada 15 minutos.

¿Cómo se transmiten los datos bajo tierra en las minas profundas? ¿Cuál es el límite de profundidad de los sistemas de instrumentación en las minas subterráneas? ¿Utilizan fibra o tienen un modo de transmisión inalámbrico para transmitir los datos al exterior o a las estaciones base de superficie? 

Juan Pérez: 

Los nodos Loadsensing son resistentes y han sido probados a temperaturas que oscilan entre -40ºC y +80ºC, por lo que pueden soportar entornos difíciles como las minas subterráneas. Estamos abiertos a proyectos para probar los límites de profundidad de nuestro sistema de monitorización y entender cómo las condiciones ambientales pueden afectar a la calidad de la red en minas subterráneas profundas. El nodo medidor de distancia láser de Loadsensing puede ser especialmente útil para la supervisión de la convergencia. 

Los nodos Loadsensing también pueden leer extensómetros de perforación multipunto, células de presión y otros sensores de uso frecuente para la supervisión subterránea. Loadsensing puede utilizarse como solución de última milla dentro de las galerías profundas. Los nodos envían datos de forma inalámbrica a pasarelas subterráneas que están conectadas a puntos de fibra óptica utilizados para el control de la maquinaria y las cámaras, con el fin de transmitir los datos a la superficie.

¿Pueden integrarse en este sistema los registradores de datos existentes?

Juan Pérez: 

Todavía no. Aunque puede conectar dispositivos LoRaWAN de otros fabricantes, no es posible integrar registradores de datos que utilicen tecnologías de comunicación como RSTAR de RST Instruments o GeoNet de Geokon. Worldsensing está trabajando con socios para validar e integrar dispositivos LoRaWAN que puedan ofrecer nuevas aplicaciones sobre nuestra solución, por ejemplo para el seguimiento de trabajadores y maquinaria pequeña.

Cuando se utilizan varias pasarelas para reducir la pérdida de datos, ¿es su software capaz de combinar los datos de varios nodos?

Juan Pérez: 

Si se utilizan redes multipistas, sí. El servidor de la red de radio combina los mensajes de radio de varios nodos, lo que evita la duplicidad o el conflicto de datos. Si utiliza una sola pasarela, es posible minimizar la pérdida de datos instalando un sistema de alimentación ininterrumpida o una batería de reserva. 

¿Es necesario utilizar repetidores cuando una instalación de almacenamiento de residuos está en la parte trasera de los vertederos y la oficina está en el otro lado? 

Juan Pérez: 

No. En la configuración que ha descrito, recomendamos que la pasarela se instale en una posición más alta que los vertederos y que se coloque en línea de visión con la presa de residuos. La pasarela tiene un módem celular interno y un puerto Ethernet para poder conectarse a la red de la mina. Es importante colocar la pasarela como la antena del sistema. Si las torres de comunicación para las comunicaciones celulares y de voz ya están desplegadas en su mina, éstas son ubicaciones ideales para la pasarela porque tienen una fuente de alimentación y conectividad.

¿Son las matrices de forma compatibles con su estación de registro? 

Juan Pérez: 

Las matrices de formas no son actualmente compatibles con Loadsensing. Ya estamos trabajando en esta integración, así que espero que pronto podamos compartir buenas noticias.

Los nodos inalámbricos permiten conectar como máximo seis sensores. Hay algún nodo que permita más sensores, teniendo en cuenta las presas, como los diseños de escollera con cara de hormigón, que tienen mucha instrumentación?

Juan Pérez: 

Es cierto que actualmente no tenemos nodos con más canales. Tenemos un nodo de cuerda vibrante de cinco canales y un nodo analógico de cuatro canales. Además, nuestro nodo digital puede leer cadenas de hasta 30 sensores digitales, o hasta 50 utilizando energía externa. Háganos saber sus necesidades de monitorización de presas de escollera con cara de hormigón y seguro que encontraremos una solución.

¿Puede utilizarse LoRa en una estructura de hormigón o es demasiado sensible a las barreras?

Juan Pérez: 

Es posible atravesar algunos obstáculos con LoRa. Por ejemplo, algunos nodos Loadsensing están instalados en el piso -7 de un edificio de París y la pasarela está instalada a nivel del suelo, recibiendo los mensajes de radio. Sin embargo, si hay una gruesa masa de hormigón, como en una enorme presa de hormigón, o roca, como en la minería subterránea, la tecnología inalámbrica sólo debería utilizarse en galerías.

¿Pueden los nodos actuar como relés cuando los nodos remotos no pueden ver directamente la pasarela, como en una red de malla?

Juan Pérez: 

No, Loadsensing no utiliza una red de malla. Utilizamos redes en estrella. La sensibilidad de la radio hace que un nodo no tenga que ver siempre la pasarela y pueda superar algunos obstáculos. Dicho esto, siempre recomendamos instalar la pasarela en un punto alto para mejorar el alcance, especialmente cuando los nodos no tienen línea de visión.

¿Las pasarelas pueden conectarse también a los instrumentos o sólo sirven para la transmisión de datos?

Juan Pérez: 

No, no es posible conectar los instrumentos a las pasarelas. Las pasarelas se utilizan únicamente para la transmisión de datos. De hecho, una pasarela es la antena de la red inalámbrica. Por ello, debe instalarse en un punto alto, como una torre de comunicaciones. Las pasarelas suelen estar situadas lejos de cualquier sensor geotécnico o estructural.

¿Los registradores de datos de nodos almacenan múltiples lecturas a bordo y luego las transmiten o transmiten lecturas individuales?

Juan Pérez: 

Debido al bajo consumo de energía de la transmisión, los nodos digitales o registradores de datos de nodos transmiten cada lectura después de la medición, proporcionando datos casi en tiempo real.

¿Cuál es el intervalo máximo en el que se pueden recoger datos con un kit de monitorización Loadsensing?

Juan Pérez: 

Actualmente, la tasa de adquisición más alta posible cuando se utiliza Loadsensing es una muestra cada 30 segundos, y la más baja es una muestra cada 24 horas.

¿Qué se puede instalar en el nodo para aumentar el alcance de la radio?

Vincent Le Borgne, director de I+D en minería: 

Utilizamos una antena omnidireccional normal de gran potencia que emite uniformemente en todas las direcciones. Las antenas normales con un alcance de 15 kilómetros suelen ser más que suficientes para la mayoría de nuestras aplicaciones, pero en teoría sería posible utilizar una antena direccional. Una antena Yagi es el tipo más común. No es algo que tengamos que utilizar a menudo.

¿Puede comentar los requisitos de mantenimiento y resolución de problemas, especialmente durante la ampliación inicial en las minas remotas? ¿Cuál es el mantenimiento necesario? ¿Podría realizarse con empleados internos cualificados?

Juan Pérez: 

El mantenimiento es mínimo y depende de la ubicación del nodo. Tras una breve introducción y formación básica, cada empleado es capaz de mantener los nodos y la pasarela y gestionar los datos a través de una aplicación móvil. Una inspección visual mensual es una buena práctica, sobre todo en zonas con actividad. Además, se recomienda inspeccionar los cables de los nodos y los sensores tras detectar lecturas anómalas o ausentes. Para minimizar las rondas de mantenimiento manual, también te recomendamos que inviertas en un software que pueda mostrar el estado de la red y activar las alarmas en caso de que se produzcan paradas. 

Por último, otro requisito importante de mantenimiento son las baterías. Aunque las baterías pueden durar hasta 10 años, es una buena práctica programar los cambios en función de las estimaciones de vida útil de la batería y la frecuencia de adquisición de datos. 

¿Puede mencionar algunas opciones de evaluación de la fiabilidad de los instrumentos durante el funcionamiento, cuando se trabaja a distancia?

Vincent Le Borgne: 

Los propios nodos son fiables y no han planteado problemas. La próxima plataforma multipuerta también abordará posibles problemas de conectividad o pérdida de datos al permitir la existencia de puertas de enlace redundantes en los proyectos.

Juan Pérez: 

El sistema Loadsensing proporciona información detallada sobre la fiabilidad de la red inalámbrica. Todos los mensajes de radio incluyen un número de secuencia, por lo que es posible identificar la cantidad de mensajes recibidos y perdidos en total y en cada uno de los cinco días anteriores. Además, se dispone de información relacionada con la intensidad de la señal. 

Por otro lado, y relacionado con la fiabilidad de la medición del sensor, los nodos Loadsensing incluyen comprobaciones internas para transmitir lecturas verificadas cuando esto es posible.

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