Как работи „Интернет на Нещата“ (IoT). Основи на IoT архитектурата

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

От интелигентното земеделие до интелигентните къщи, свързаните устройства имат потенциала да разрешат милиони проблеми на обществото ни и обикновения човек. Това, което прави интелигентните устройства наистина трансформиращи, е способността им да се свързват с интернет в система, известна като „Интернет на нещата“ или IoT.

Какво е IoT?

Въпреки че интелигентните фурни все още не са проникнали масово, те са малък пример за силата на Интернет на нещата да промени ежедневието ни. На най-основното си ниво IoT е система, която свързва различни по вид и функция устройства с интернет. По този начин Интернет служи като посредник, чрез който устройствата могат да комуникират помежду си. Този обмен на информация им позволява да си влияят взаимно като част от IoT системата.

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Има два основни типа IoT приложения: индустриален/корпоративен и потребителски. Потребителските IoT обикновено са продукти, продавани директно на потребителите. Повечето „интелигентни“ устройства на пазара биха попаднали в потребителската IoT категория. Индустриалня IoT, от друга страна, предоставя на компаниите информация в реално време за техните активи, премахвайки необходимостта от ръчно проследяване, проверки и предположения.

Докато потребителският IoT доминира доста сред масмедиите, корпоративният IoT е това, което ще доведе до най-сериозната промяна. Вместо да се насочват към скъп и отнемащ време ръчен труд, корпоративните IoT системи предоставят на компаниите в реално време представа за функцията и местоположението на всеки процес, важен за тяхната организация. Тъй като IoT е доста широкообхватна концепция, тук ще се фокусираме върху корпоративните IoT системи.

За да се гмурнем в океана на корпоративния IoT, нека го раздробим на части. Корпоративните IoT системи обхващат широк спектър от индустрии, но всички системи са сходни по това, че включват четири концептуални компонента: устройства, свързаност, изчисления и интеграция. За да обясним всеки от тези четири концептуални компонента и как работят заедно, нека разгледаме пример за корпоративна IoT система:

Корпоративен IoT в реалния свят: Проследяване на Активи

What is asset tracking? %%sep%% %%sep%% UpKeep CMMS

Достатъчно трудно е да следите собствените си ключове. Представете си, че се опитвате едновременно да следите хиляди ключове, които непрекъснато се движат и трябва да намерите местоположението на даден ключ по всяко време. Звучи ви невъзможно? Ето тук а помощ ида корпоративната IoT система за проследяване на активи.

Въпреки че проследяването на активи в никакъв случай не е единственото приложение на IoT системите, това е пример за система, която може да се приложи в почти всяка индустрия и дори в управление на обществото ни. Прикрепването на устройства към активи позволява на организациите да проследяват местоположението и да наблюдават ефективността на активите в реално време. Системата за управление на автомобила на Cox2M, Lot Vision, позволява на потребителите да проверяват местоположението на автомобила или батерията на електроически автомобил от уеб приложение. Lot Vision се използва на автомобилни търгове и от дилъри на автомобили. Той позволява на потребителите да намерят конкретно превозно средство с точност до 6 метра, на паркинг, който може да съдържа десетки хиляди превозни средства.

Нека да се потопим в това как функционира всеки компонент на IoT в тази система за управление на автомобила.

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Компоненти на IoT

Устройства

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Устройствата са първият слой на корпоративната IoT система. Те се състоят от хардуер (безжично радио, батерия, микропроцесор, сензори и др.) и интегриран фърмуер. Устройствата са свързани с обект и улавят данни за този обект (напр. местоположение, състояние, температура, влажност и т.н.). Можете да мислите за устройства като за нервите в тялото ви, те събират информация за цялостната система.

Ето защо терминът „сензори“ често се използва като взаимозаменяем с „устройства“. Важна разлика между сензорите и устройствата обаче, е, че устройството може да обедини множество сензори в себе си. Например вашето смартфон устройство съдържа GPS модул, камера, сензорен екран и акселерометър – всички те са сензори. Смартфонът обаче, не е само сензор, тъй като той прави изчисления и осъществява безжична комуникация.

Устройствата използват сензори, за да събират данни от околната среда и след това да ги предават с помощта на безжична комникация на устройството. Например, в една интелигентната система за земеделие това, което устройствата събира, може да варира от температура, до влажност, минерали, до състояние на почвата на почвата и т.н.

Устройствата са важни, защото ни позволяват да събираме данни за събития в реално време, като по този начин ни позволяват да вземаме по-интелигентни решения. Събирането на данни в реално време може да бъде изключително ценно в медицински и други критични приложения. Устройството може да регистрира падане на пациент и да задейства аларма в IoT система, която незабавно да уведоми спешните екипи. В този случай данните от сензора в реално време могат да бъдат разликата между живота и смъртта на този пациент. След като съберат данни от средата, след това устройствата ги изпращат на тезюи, които взимат решенията, някъде другаде в IoT системата, без значение дали това е човек или изкуствен интелект, например.

В системата Lot Vision всяко превозно средство има едно свързано устройство, инсталирано от персонала. Устройството събира данни за местоположението и движението с помощта на GPS и акселерометър и може да бъде включено към компютъра на автомобила за прочитане на неговите данни и кодовете за проблеми.

Свързаност

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Данните, събрани от устройствата, трябва да бъдат изпратени на изчислителния слой за обработка. Тези устройства могат да бъдат свързани чрез различни методи, включително Bluetooth, WiFi, клетъчни, LoRa, сателитни и много други. Поради това свързаността е по същество „транспортен“ слой.

В някои случаи, вместо да изпращат данни в облака за обработка, данните могат да бъдат обработени на самото устройство или на буфер, познат като gateway. Това е процес, известен като изчисления на ръба или edge computing. Edge computing е особено важен в приложения, където латентността, честотната лента или животът на батерията са важни фактори.

Тъй като има много възможности за свързване, за различни приложения, няма универсален подход. Всяка опция е компромис между мощност, обхват и честотна лента (колко данни могат да бъдат предадени). Вашият мобилен телефон е пример за висока мощност (да не се бърка с електрическа мощност), широка честотна лента и свързаност с голям обхват. Тъй като може да предава и приема големи количества данни на голямо разстояние, той трябва да се зарежда често и да се свързва към източник на захранване.

В случая на Lot Vision, тъй като превозните средства се движат постоянно, е необходима безжична свързаност с голям обсег. Висока честотна лента не е необходима, тъй като количеството изпратени данни е ниско (най-вече данни за местоположението и състоянието на устройството). И все пак, тъй като тези устройства се захранват от батерии, е необходимо да се сведе до минимум изтощаването на батерията. Ако устройствата трябва да се сменят често, оперативните разходи за управление на IoT системата и хилядите устройства биха били огромни.

Следователно се нуждаем от голям обхват, ниска честотна лента и ниска консумация на енергия в нашия избор на свързаност. Cellular NB-IoT е добър избор, ако автомобилите пътуват извън обсега на аукционите или магазина. LoRa е чудесен вариант, ако движението е предимно локално.

Изчисляване

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Това обикновено се случва в облака или локален център за данни. Изчислителният слой представлява алгоритми, логика, сървъри, облачна инфраструктура и съхранение на данни, които трансформират данните и ги правят полезни. Веднага след като данните на устройството достигнат сървърите, обработката на данни започва. Това включва всичко – от прилагане на усъвършенствано машинно обучение, изкуствен интелект, към видеопоток за идентифициране на домашни нарушители до простата логика на проверка дали измерената температура е в приемлив диапазон.

При Lot Vision суровите данни за местоположението на превозното средство от устройствата се поглъщат в облака, обработват се и се съхраняват, за да улеснят показването на местоположението на превозното средство на карта или бързото намиране на превозни средства при търсене от потребителите. Също така, правилата за предупреждения се прилагат за да се задейства аларма, когато батериите на устройството са изтощени и се нуждаят от подмяна или когато превозните средства неочаквано напуснат геозащитата.

Интеграция

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Слоят за интеграция обвързва изчислителния слой с предприятието, за да го направи ценен. В днешната структура на монетарния бизнес, само знанието къде е дадено устройство не е достатъчно, освен ако не знаете с какъв актив то е свързано и информация за него. Предприятията обикновено имат съществуващи бизнес системи (например ERP, CMS и др.), които съдържат информация за активите на предприятието, продажбите, маркетинга и други.

Извън контекста на монетарната система, истинската стойност на IoT се състои в комбинирането на данни от устройства с други потоци от данни. Например при Lot Vision е полезно да знаете къде са всички превозни средства, за да могат потребителите да ги намерят бързо. Още по-ценно е обаче, когато предприятието може да дефинира различни зони на търга или дилърската партида и да получи представа за това как превозните средства преминават през тези зони. Ако превозното средство седи твърде дълго в зоната за подреждане, би било хубаво предприятието да получи сигнал.

Но колко дълго е твърде дълго в дадена зона? Какви са зоните на първо място и защо те имат значение? Тези, както и други въпроси ще бъдат различни за всяка организация или приложение. Следователно, интеграцията е ключова, тъй като представлява конфигурацията и персонализирането на IoT системата за всяко конкретно приложение, за да я направи ценна в рамките на този уникален контекст.

Интеграцията включва приложни програмни интерфейси (APIs), които изтеглят данни от съществуващи системи в IoT системата и изпращат от IoT системата към тези системи. Интеграцията също се състои от потребителски интерфейси (UI), конфигурирани и персонализирани за организацията или конкретното приложение, за да даде възможност на потребителите да получат необходимата информация, когато имат нужда от нея.

Как работи "Интернет на Нещата" (IoT). Основи на IoT архитектурата

Всеки слой на IoT системата е от решаващо значение за осигуряването на обработката на огромното количество данни, за да бъде в крайна сметка полезна за потребителите. Особено в корпоративна IoT система, където суровите данни често идват от хиляди устройства наведнъж, оптимизирането на всеки слой от системата, е от решаващо значение за нейния успех.

С потенциала да автоматизира това, което в момента изисква невероятни количества ръчен труд и време, корпоративният IoT има огромни последици и настоящите приложения отключват само малка част от огромната мощ, която IoT притежава. IoT надхвърля индустрията и има способността да трансформира начина, по който всички живеем и работим.

Повече информация можете да намерите в следното видео:

За авторът

Георги Петров
Георги Петров
Георги е дългогодишен експерт в областта на информационните технологии, специализиран в архитектурния дизайн на компютърни среди и цялостни решения. В допълнение към професионалната си работа, Георги се интересува от решения за устойчив дизайн на обществото, насочени към решаване на проблемите, пред които е изправен светът и разработването на цялостни решения за устойчив дизайн, чрез хуманното прилагане и използване на системен подход, наука и технологии в социален аспект.
0 0 votes
Вашата оценка?
Subscribe
Notify of
0 Коментари
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x