È stato dimostrato che le reti di sensori dell'Internet of Things (IoT) possono migliorare l'efficienza utilizzando dati in tempo reale e ridurre i tempi di inattività attraverso la manutenzione predittiva.modificando così le regole del gioco per l'automazione industrialeTuttavia, poiché il sistema è dotato di un numero sempre maggiore di nodi di sensori wireless,I progettisti dovranno affrontare la sfida di come espandere in modo affidabile queste reti dell'Internet industriale delle cose (IIoT) in ambienti difficili, riducendo al minimo i costi di attuazione e operativi, affrontando i problemi di congestione della rete e garantendo la sicurezza.
Questo articolo illustra i vari problemi che i progettisti affrontano quando espandono le reti IIoT.e spiegare come risolvere in modo rapido ed efficace i problemi di cui sopra utilizzando questi prodotti.
Sfide affrontate nell'espansione dell'infrastruttura IoT wireless
La IIoT comprende una vasta gamma di settori di applicazione, tra i quali la raccolta di dati è fondamentale per migliorare l'efficienza e la prevedibilità.sensori wireless che raccolgono dati sulla luce ambientale e sull'occupazione, regolare l'utilizzo in tempo reale e risparmiare sul consumo di energia e sui relativi costi.
Allo stesso modo, le applicazioni di energia rinnovabile utilizzano reti di sensori IoT remote per monitorare varie fonti di energia come l'energia solare e eolica.Questi sistemi di monitoraggio della rete controllano lo stato e le prestazioni, prevedere guasti e regolare dinamicamente l'alimentazione della rete.
Come in altri campi che utilizzano la tecnologia di automazione industriale, la raccolta di dati da parti in movimento è fondamentale per implementare la manutenzione predittiva.L'installazione di centinaia di sensori wireless in tutto il sistema industriale può fornire informazioni dettagliateTuttavia, con l'espansione della scala delle reti di sensori, possono sorgere problemi di prestazione, quali:
Interferenze: gli ambienti industriali sono in genere colpiti da interferenze elettromagnetiche (EMI) di alto livello generate da motori, alimentatori in modalità di commutazione e attrezzature di saldatura ad arco.Questo IME può causare una riduzione intermittente della velocità di trasmissione dei dati, che pregiudica gravemente l'efficacia della trasmissione dei dati.
sovraffollamento della rete: il funzionamento di più dispositivi wireless a distanza ravvicinata può causare saturazione della rete, con conseguente maggiore latenza e interruzioni della connessione,che possono ostacolare il rilevamento in tempo reale e aumentare il consumo di energia.
Sicurezza: gli attacchi hacker rappresentano una grave minaccia per le infrastrutture critiche come l'energia o la logistica, pertanto le reti di sensori devono avere una forte sicurezza.il numero di vulnerabilità aumenta.
Un'altra sfida è l'integrazione di sensori wireless con protocolli industriali standard.tali processi devono essere effettuati su dispositivi, e con l'aumento del numero di sensori e protocolli, anche i costi e il consumo di energia aumenteranno rapidamente.rendendo i lavori di manutenzione sempre più complessi, poiché è necessaria una manutenzione non predittiva dei sensori, sia che si tratti di un malfunzionamento o semplicemente di una sostituzione della batteria.
La tecnologia Bluetooth risplende nell'IIoT su larga scala
Tra i numerosi protocolli wireless IIoT, Bluetooth è una potente soluzione che può risolvere una serie di problemi con l'espansione delle reti di sensori.La tecnologia Bluetooth può migliorare la sua capacità anti-interferenzaL'AFH divide i dati in piccoli pacchetti e li trasmette attraverso molteplici frequenze, per poi ricombinarli all'estremità ricevente.Qualsiasi pacchetto di dati perso verrà rispedito dopo l'invio di un rapporto di perdita per garantire l'affidabilità della comunicazione e prevenire la perdita di informazioni lunghe a causa di interferenze elettromagnetiche.
Per evitare eccessive congestioni di rete, la tecnologia Bluetooth supporta il controllo della potenza di trasmissione relativa al ricevitore dopo la connessione.aiuta a risparmiare energia riducendo al minimo l'IME, permettendo a centinaia di dispositivi wireless di operare nello stesso spazio.La tecnologia Bluetooth riduce anche le vulnerabilità di sicurezza utilizzando potenti protocolli di crittografia e di verifica elastica.
Nella distribuzione IIoT, le reti di sensori Bluetooth su larga scala comunicano principalmente attraverso gateway progettati specificamente per l'accoppiamento con più dispositivi.gli sviluppatori possono raggiungere un'interoperabilità senza soluzione di continuità con smartphone e tablet, semplificando il lavoro di installazione e diagnostica e migliorando l'efficienza della manutenzione.
Tuttavia, affinché le reti wireless si adattino all'IIoT, le reti di sensori Bluetooth devono anche adattarsi in modo affidabile alle difficili condizioni di implementazione, ridurre il consumo di energia, migliorare il rapporto costo-efficacia,e semplificare la manutenzione.
Costruire una rete IIoT utilizzando moduli BLE di livello industriale
Utilizzando il modulo XBee 3 BLU BLE 5.4 e il kit di sviluppo di Digi, i progettisti possono implementare rapidamente e direttamente reti IIoT wireless.Questo modulo ha un intervallo di temperatura di grado industriale da -40 ° C a + 85 ° C e funziona in modalità di riposo e di riposoIl consumo corrente del dispositivo XBee 3 BLU è di 7,5 milliampere (mA) e 8 microampere (μA), rispettivamente,che può supportare l'installazione a lungo termine di sensori remoti in luoghi difficili da raggiungere, in modo da poter ottenere informazioni preziose senza la necessità di sostituire regolarmente la batteria.
Altre caratteristiche sono:
La velocità massima di trasmissione dei dati è di 2 megabits al secondo (Mb/s), che fornisce una comprensione dettagliata del funzionamento di macchinari complessi
La potenza massima di trasmissione è di +8 decibel milliwatt (dBm), che può ottenere una comunicazione ad alta fedeltà in un raggio di visibilità diretta fino a 15 metri all'interno o fino a 300 metri all'aperto
13 ingressi digitali di I/O e 4 ingressi di convertitori analogico-digitale (ADC) a 10 bit, integrazione flessibile con diversi dispositivi e interfacce per sensori
1.71 V a 3.8 V, scelta flessibile dell'alimentazione
Digi TrustFence Security per la protezione dei dispositivi e della rete, inclusi l'avvio sicuro, le porte hardware protette e l'autenticazione dei dispositivi
La programmabilità avanzata di MicroPython consente lo sviluppo rapido di sistemi di elaborazione dei dati e di decisione su dispositivi
Ottenuto certificazioni regolamentari complete dal Nord America (FCC, IC) e dall'Europa (ETSI)