Monitorización remota 4G de sitios desatendidos: guía y checklist

Las estaciones de bombeo, los depósitos y las máquinas en instalaciones de clientes suelen tener alimentación eléctrica pero no red cableada. En esos casos, un enlace celular es la forma práctica de sacar los datos y enviar las alarmas. Este artículo describe la monitorización remota 4G de un sitio no atendido capa a capa: qué se ejecuta en el sitio, cómo construir la conexión, cómo gestionar la alimentación, las alarmas y las caídas de conexión, y qué dispositivos de ICP DAS encajan.

Una arquitectura de monitorización remota 4G en tres capas

• En el sitio: módulos de I/O, medidores y sensores, además de un controlador edge que recoge los valores, ejecuta lógica local y gestiona la comunicación.
• Enlace: un módem o router 4G, integrado en el controlador o instalado por separado, con tarjeta SIM y antena.
• Central: software que almacena y muestra los datos y distribuye las alarmas, como un SCADA, un broker MQTT con base de datos o IoTstar.

Mantenga las decisiones de control en el sitio. Parar una bomba por funcionamiento en seco o arrancar un ventilador por temperatura alta no debe depender de la red móvil. El enlace celular sirve para informar, supervisar y dar acceso de mantenimiento.

Construya la conexión desde el sitio hacia fuera

La mayoría de las suscripciones móviles asignan a la SIM una dirección IP privada detrás del NAT del operador. Un servidor central no puede abrir una conexión hacia el sitio, así que el sitio tiene que conectarse hacia fuera. Son habituales tres patrones:

• Enviar datos desde el sitio. El controlador publica en un broker MQTT o envía datos a un servidor. Funciona con tarjetas SIM estándar. Use MQTT sobre TLS (puerto 8883) cuando el dispositivo lo admita.
• Túnel VPN. El router o controlador del sitio construye un túnel hacia un servidor VPN central, y los sistemas centrales llegan al sitio a través de él. Esto es necesario cuando el SCADA consulta Modbus TCP o los ingenieros necesitan la interfaz web para mantenimiento.
• APN privado. Algunos operadores ofrecen redes privadas con direcciones fijas. Esto ata la solución a un único operador.

No exponga Modbus TCP ni la interfaz web de un dispositivo a Internet mediante redirección de puertos. Modbus TCP no tiene autenticación, así que cualquiera que llegue al puerto puede leer y escribir valores. Tenga también en cuenta el volumen de datos: consultar cada registro una vez por segundo consume mucho más datos que enviar los valores solo cuando cambian o a un intervalo fijo.

Alimentación, antena y armario

Planifique el fallo de la red eléctrica. Si el controlador y el router funcionan con una fuente de corriente continua con batería tampón, el sitio puede seguir informando del fallo y registrando datos. Conecte la señal de red correcta a una entrada digital para que el propio corte se convierta en una alarma.

Monte la antena fuera de armarios metálicos y compruebe la calidad de señal en el punto de instalación real. Los armarios expuestos al sol se calientan, así que compare el rango de temperatura de funcionamiento de cada componente con las condiciones del sitio.

En sitios alimentados por energía solar, el PAC de bajo consumo G-4510 incorpora un cargador solar para batería de plomo-ácido de 12 V, desconexión por baja tensión y un módulo módem 4G opcional, con un consumo declarado en modo de sueño profundo inferior a 10 mA a 12 VDC. Es un controlador MiniOS7 programable y no un dispositivo configurado desde el navegador.

Alarmas y almacenamiento cuando el enlace cae

Planifique al menos dos vías de alarma. El email y MQTT necesitan una conexión de datos operativa. El SMS no depende de una sesión de datos, lo que lo convierte en una segunda vía útil para alarmas críticas.

El sistema central también debe detectar el silencio: si un sitio no ha informado en un tiempo determinado, genere una alarma de comunicación.

Registre las mediciones localmente con marca de tiempo y envíe los datos almacenados cuando vuelva la conexión, para que la base de datos central no tenga huecos. Sincronice los relojes de los dispositivos con SNTP para que las marcas de tiempo de distintos sitios sean comparables.

Dispositivos ICP DAS para sitios 4G

Dispositivos con 4G integrado para EMEA

WISE-5231M-4GE y WISE-2841M-4GE son controladores edge con módem 4G especificado para las bandas de frecuencia EMEA (LTE FDD B1, B3, B5, B7, B8 y B20, además de 3G WCDMA). Ejecutan reglas IF-THEN-ELSE, registran datos en una tarjeta microSD integrada de 32 GB, publican por MQTT con SSL y envían alarmas por email y SMS. Ambos leen módulos de I/O RS-485 y Modbus TCP, aceptan de 12 a 48 VDC y funcionan de -25 a +75 °C. WISE-2841M-4GE añade VPN, HTTPS, SFTP/FTPS y SNMP v3.

PMC-5231M-4GE es un concentrador de medidores de energía con las mismas bandas EMEA. Lee medidores de energía Modbus de ICP DAS, registra en microSD y reenvía automáticamente los archivos de registro cuando se restablece la conexión de red.

GRP-540M-4GE es una pasarela de Ethernet, serie y CAN a 4G con funciones de router y mapeo de puertos, y las bandas LTE B1, B3, B5, B7, B8 y B20.

Dispositivos Ethernet detrás de un router 4G industrial

Cualquier dispositivo de ICP DAS con conexión Ethernet también puede instalarse detrás de un router 4G industrial estándar. Los servidores de comunicación de la serie UA, como UA-5231M, recogen datos Modbus, ofrecen OPC UA y MQTT, incluyen un cliente OpenVPN y recuperan los datos de la base de datos remota tras un periodo sin conexión. Los módulos de I/O ET-2200, como ET-2217, publican directamente en un broker MQTT.

Software central y accesorios

IoTstar se ejecuta en un servidor Windows o en una máquina virtual en una nube pública. Proporciona mantenimiento remoto y actualizaciones de firmware para los controladores WISE, PMC y PMD, importa datos en tiempo real e históricos a MS SQL, MySQL u Oracle, y ofrece paneles con una lista de eventos de alarma. Las antenas externas, como ANT-421-05, una antena 4G LTE con conector SMA, completan la instalación.

Las variantes celulares y las bandas de frecuencia varían según la región, y varios modelos celulares de ICP DAS se venden solo en mercados específicos. Compruebe la disponibilidad en su país con el departamento comercial antes de cerrar el diseño.

Lista de verificación antes de la instalación

• Calidad de señal y cobertura del operador en el punto de instalación
• Tipo de SIM (IP pública, IP privada o APN privado) y volumen de datos previsto
• Patrón de conexión: envío a un broker o servidor, o VPN para consultas y mantenimiento
• Lógica que debe seguir funcionando localmente cuando el enlace cae
• Vías de alarma y una alarma de pérdida de comunicación en el sistema central
• Registro local y reenvío tras la reconexión
• Fuente de alimentación, batería tampón y entrada de fallo de red
• Rango de temperatura del armario y posición de la antena

Envíenos una descripción de sus sitios, señales y sistema central, y nuestro equipo de ventas técnicas le propondrá una configuración adecuada.