Le reti di sensori Internet of Things (IoT) hanno dimostrato di cambiare il gioco dell'automazione industriale,energia rinnovabile e sistemi di illuminazione intelligenti, migliorando l'efficienza con dati in tempo reale e riducendo i tempi di fermo grazie alla manutenzione predittivaTuttavia, come i sistemi sono dotati di più e più nodi sensori wireless,i progettisti dovranno affrontare la sfida di espandere in modo affidabile queste reti dell'Internet industriale delle cose (IIoT) in ambienti difficili riducendo al minimo i costi di implementazione e di funzionamento, affrontando la congestione della rete e garantendo la sicurezza.
Questo documento fornisce una panoramica dei vari problemi che i progettisti devono affrontare nell'ampliare le reti IIoT.Il modulo Bluetooth a bassa potenza (BLE) e il kit di sviluppo di Digi vengono quindi introdotti per illustrare come questi prodotti possano risolvere rapidamente ed efficacemente i problemi di cui sopra.
Sfide nell'espansione dell'infrastruttura IoT wireless
La IIoT copre un'ampia gamma di applicazioni in cui l'acquisizione dei dati è essenziale per migliorare l'efficienza e la prevedibilità.sensori wireless raccolgono dati sulla luce ambiente e sul tasso di occupazione, e regolare l'utilizzo in tempo reale per risparmiare sul consumo di energia e sui relativi costi.
Allo stesso modo, le applicazioni di energia rinnovabile utilizzano una rete di sensori IOT remoti per monitorare varie fonti di energia come l'energia solare e eolica.Queste reti monitorano lo stato e le prestazioni del sistema, prevedere i guasti e regolare dinamicamente l'alimentazione della rete.
Come in altri settori in cui viene utilizzata la tecnologia di automazione industriale, la raccolta di dati da parti in movimento è fondamentale per eseguire la manutenzione predittiva.Centinaia di sensori wireless sono installati in tutto il sistema industriale, che fornisce informazioni dettagliate sui dati per ottimizzare i processi, ridurre la manutenzione e ridurre i costi operativi.possono esserci problemi che influenzano le prestazioni, quali
Disturbi: gli ambienti industriali sono spesso colpiti da elevati livelli di interferenze elettromagnetiche (EMI) generate da motori, alimentatori in modalità di commutazione e attrezzature di saldatura ad arco.Questo IME provoca una riduzione intermittente della velocità di trasmissione dei dati, che può pregiudicare gravemente l'efficacia della trasmissione dei dati.
sovraffollamento della rete: il funzionamento di più dispositivi wireless in prossimità 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.- g.
Sicurezza: gli attacchi hacker sono un pericolo per le infrastrutture critiche, come l'energia o la logistica, quindi le reti di sensori devono avere una sicurezza robusta.il numero di vulnerabilità aumenta.
Un'altra sfida è l'integrazione di sensori wireless con protocolli industriali standard.tali processi devono essere eseguiti sul dispositivo, e i costi e il consumo di energia aumentano rapidamente con l'aumento del numero di sensori e protocolli.il numero crescente di sensori sul campo ha portato a una manutenzione sempre più complessa a causa dell'imprevedibilità della manutenzione dei sensori, sia che si tratti di un guasto o di una semplice sostituzione della batteria.
Tecnologia Bluetooth nella IIoT su larga scala
Tra i numerosi protocolli wireless IIoT, il Bluetooth è una potente soluzione per risolvere una serie di problemi con l'espansione della rete di sensori.La tecnologia Bluetooth migliora l'immunitàL'AFH divide i dati in piccoli pacchetti e li trasmette su molteplici frequenze per poi ricombinarli all'estremità ricevente.Eventuali pacchetti persi vengono ritrasmessi 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 il sovraffollamento della rete, la tecnologia Bluetooth supporta il controllo della potenza di trasmissione relativa al ricevitore dopo la connessione.contribuisce al risparmio energetico riducendo al minimo l'IME, permettendo a centinaia di dispositivi wireless di operare nello stesso spazio.La tecnologia Bluetooth riduce le vulnerabilità di sicurezza utilizzando potenti protocolli di crittografia e di verifica.
Nelle implementazioni IIoT, la rete di sensori Bluetooth su larga scala comunica principalmente attraverso gateway progettati per accoppiarsi con più dispositivi.gli sviluppatori possono realizzare l'interoperabilità senza soluzione di continuità con smartphone e tablet, semplificando così l'installazione e la 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, aumentare la redditività,e semplificare la manutenzione.
Costruzione di reti IIoT con 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.Il modulo ha un intervallo di temperatura industriale da - 40 ° C a + 85 ° C e utilizza modalità di funzionamento inattivo e dormiente per soddisfare i requisiti di affidabilità e consumo di energiaIl consumo di corrente del dispositivo XBee 3 BLU è rispettivamente di 7,5 mA (mA) e 8 microampere (μA), che può supportare l'installazione a lungo termine di sensori remoti in luoghi difficili,Quindi informazioni preziose possono essere ottenute senza sostituzione periodica della batteria.
Altre caratteristiche sono:
La velocità massima di trasmissione dei dati è di 2 megabits al secondo (Mb/s), che fornisce informazioni dettagliate sul funzionamento di macchinari complessi
La potenza di trasmissione massima è di +8 dB milliwatt (dBm), che può realizzare una comunicazione ad alta fedeltà entro il raggio di visione diretta di 15 metri (m) all'interno o 300 metri all'esterno
I/O digitali e 4 ingressi ADC a 10 bit per l'integrazione flessibile con diverse interfacce di dispositivi e sensori
Fornitore di alimentazione da V a 3,8 V, scelta flessibile della potenza
Digi TrustFence Security per la protezione dei dispositivi e della rete, inclusi l'avvio sicuro, le porte hardware protette e la verifica dei dispositivi
Microprogrammabilità all'avanguardia per lo sviluppo rapido dei sistemi di elaborazione dei dati e di decisione sul dispositivo
Completamente regolamentato in Nord America (FCC, IC) e in Europa (ETSI)