Подключение устройств IoT в «Умном» городе

Интернет вещей по своей природе предполагает, что устройства разных производителей, использующие различные протоколы связи, смогут обмениваться данными. Это позволит подключать устройства или целые процессы, которые ранее не могли взаимодействовать.

Умный город, умная сеть, умное здание, умный дом…

Большинство интеллектуальных систем либо появились в результате интероперабельности, либо были значительно улучшены с ее помощью. В качестве примера можно привести прогностическое обслуживание строительной техники. Если в прошлом эмпирически можно было ожидать необходимости технического обслуживания на основе использования оборудования, то в настоящее время эта информация дополняется данными, полученными от таких устройств, как датчики вибрации или температуры, встроенных непосредственно в машину.

Обмен данными может осуществляться либо непосредственно между участниками сети, либо через шлюзы, как при передаче данных с помощью различных коммуникационных технологий.

Шлюзы

Шлюзы иногда называют пограничными устройствами, подобно датчикам, находящимся за пределами объекта, которые могут хранить входящие данные в облаке в случае сбоя связи с платформой IoT. Кроме того, они могут также обрабатывать данные для уменьшения их объема и передавать на платформу IoT только те значения, которые показывают некоторую аномалию или превышают допустимые пределы.

Специальный тип шлюза — так называемый концентратор данных, задачей которого является сбор данных от подключенных датчиков и их последующая пересылка по другому типу связи, например, по проводам. Типичным примером является шлюз, собирающий данные с нескольких калориметров с помощью технологии IQRF, установленной в котельной здания, который затем отправляется на платформу IoT по стандартному протоколу IP, например, MQTT.

Устройства, основанные на прямой связи, в основном представляют собой одноцелевые датчики, такие как импульсные датчики, предназначенные для счетчиков электроэнергии, которые могут быть оснащены SIM-картами. С другой стороны, устройства, использующие шлюзы, включают, например, датчики Bluetooth Low Energy, которые измеряют уровень углекислого газа в помещении.

Беспроводные сети

Помимо таких стандартных и широко распространенных запатентованных технологий связи общего пользования, как SigFox или мобильные сети 3G/4G/5G, устройства IoT также используют локальные беспроводные сети, построенные для решения конкретной задачи, например, для сбора данных с датчиков загрязнения воздуха. Например, LoRaWAN. Любой человек может построить свою собственную сеть, но важно помнить, что он также несет ответственность за ее обслуживание и поддержание, что может быть сложной задачей, учитывая, что эти сети работают в нелицензированных диапазонах.

Преимущества использования сетей общего пользования:

• простая сетевая топология, когда речь идет о развертывании устройств IoT;
• упрощение обслуживания соединений;
• оператор несет ответственность за функциональность сети.

Недостатки использования сетей общего пользования:

• зависимость от оператора сети делает невозможным нахождение ошибок связи и их своевременное исправление;
• зависимость от зоны покрытия сигнала, которая определяется оператором.

Преимущества эксплуатации собственной сети:

• совокупная стоимость подключения может быть оптимизирована для конкретных подключенных устройств (напр. датчиков);
• большее время работы от аккумулятора, соответственно меньше требований к ёмкости батарей.

Недостатки эксплуатации собственной сети:

• необходимость создания целой сети и обеспечения стабильности беспроводной связи. Проблемы, однако, могут возникнуть, если, например, изменяются функции здания или эксплуатационная готовность и, как следствие, датчики могут потерять сигнал, так как обычно они имеют меньшую мощность передачи данных.

Наконец, важно отметить, что именно функциональная совместимость устройств позволяет нам обрабатывать и анализировать собранные данные с помощью таких технологий, как Machine Learning или Big Data Analysis. С их помощью мы можем найти связь между данными, которые ранее казались нам неясными или тривиальными, что позволяе нам делать предположения о том, какие данные будут измеряться в будущем.

Это способствует новому взгляду на то, как работает окружающая среда, например, более эффективно использовать энергию или оптимизировать различные процессы, улучшая в конечном итоге качество нашей жизни.

Источник: habr.com