5 elementów ekosystemu IoT

Dzisiaj Internet rzeczy (IoT) nie jest już nowym trendem, ale raczej dobrze ugruntowanym i stale rosnącym.

IoT jest teraz częścią każdej branży i każdej niszy z 21,5 miliardami urządzeń, które mają zostać podłączone do 2025 roku. Wyraźnie zaznaczyło to zmianę paradygmatu w dziedzinie IT. Od wysokiej klasy sprzętu przemysłowego po zabawki dla dzieci, miliardy urządzeń są teraz podłączone do Internetu i udostępniają dane, aby kierować ich działaniami.

Będąc częścią świata zdominowanego przez Internet, wymagania konsumentów przesuwają się również w kierunku inteligentnych produktów. Spójrz na smartwatche, roboty odkurzające, techniczne obroże dla zwierząt, inteligentne urządzenia śledzące i tak dalej. Wszyscy oczekujemy, że nasze urządzenia i „rzeczy” będą w stanie łączyć się z siecią, działać inteligentnie i być dostępne zdalnie. To znacznie zwiększa wydajność naszych produktów.

Internet Rzeczy działa wokół ogromnej sieci. W grę wchodzą różne komponenty, które współpracują ze sobą, tworząc spójny system. Na podstawie zebranych danych z podłączonych produktów urządzenia wykonują autonomiczne akcje. Wiele podmiotów zaangażowanych w ten cały proces razem tworzy złożony ekosystem IoT.

Zrozumienie, czym jest ekosystem IoT, wraz z jego różnymi komponentami, pomaga zrozumieć, jak działa Internet Rzeczy.

Czym jest ekosystem Internetu rzeczy?

Internet rzeczy składa się z dwóch głównych elementów. Pierwszy to przedmiot lub „rzecz”, którą zamierzasz uczynić inteligentnym, zapewniając łączność. Drugi to system wbudowany, który zapewnia tę łączność. Choć może to wydawać się proste, ta ostatnia część w rzeczywistości obejmuje złożony system, który może składać się z wielu czujników, siłowników, protokołów, warstwy zarządzania danymi i nie tylko. Łączność wszystkich tych elementów jest odpowiedzialna za to, aby obiekty były programowalne, inteligentne i zdolne do interakcji zarówno ze sobą, jak iz ludźmi.

Weźmy na przykład podłączony dzwonek do drzwi. Aby móc wykryć, że ktoś jest przy drzwiach, nawet jeśli nie dzwoni dzwonek, i wyświetlić te dane użytkownikowi w postaci wideo lub głosu, wymaga wielu elementów. Musi nastąpić wykrycie, a informacje muszą zostać przesłane, odszyfrowane i przekazane użytkownikowi końcowemu. Co więcej, zdalne otwieranie zamka wiąże się również z dalszym zaangażowaniem ekosystemu IoT.

Ekosystem IoT szybko się rozwija, co utrudnia jego zdefiniowanie. Każdy element, który jest zaangażowany w łączenie firm i użytkowników z ich urządzeniami, stanowi część tego ekosystemu. Mogą to być widoczne elementy, takie jak interfejs użytkownika lub sprzęt, a także oprogramowanie i elementy przetwarzania, takie jak sieć i pamięć masowa.

Składniki ekosystemu IoT

Oto główne elementy, na których opiera się ekosystem Internetu rzeczy.

1. Wykrywanie i osadzanie komponentów

Jest to pierwsza warstwa ekosystemu IoT i stanowi kręgosłup całej sieci Internetu Rzeczy. Dane są niezbędne dla IoT, a czujniki są ważnym czynnikiem zapewniającym dokładność i wiarygodność danych. Ta podstawowa warstwa składa się z fizycznych, mikrourządzeń wbudowanych w urządzenie IoT, które odpowiadają za zbieranie danych lub sterowanie mechanizmem.

Czujniki

Czujniki pracują w celu zbierania drobnych danych z otaczającego środowiska. Czasami nazywa się je również „detektorami”, ponieważ podstawową funkcją czujników jest wykrywanie nawet najmniejszych zmian w otaczającym środowisku. Dzięki temu urządzenie IoT może przechwytywać odpowiednie dane do przetwarzania w czasie rzeczywistym lub przetwarzania końcowego.

W zależności od rodzaju czujnika, ten mały sprzęt może mierzyć absolutnie wszystko. Może to być dym, ruch, a nawet ciśnienie krwi. Podczas gdy zaawansowane czujniki mogą mierzyć szereg złożoności, niektóre urządzenia IoT mają wiele połączonych czujników, aby móc zbierać szereg danych lub wykonywać wiele funkcji. Na przykład nasze smartfony mają GPS, odcisk palca, kamerę, pochylenie, ruch i wiele innych czujników, wszystko w jednym.

Inteligentne klimatyzatory lub termostaty mogą jednocześnie wykrywać temperaturę i wilgotność w pomieszczeniu. W zależności od urządzenia i przypadku zastosowania, różne aplikacje wymagają różnych typów czujników.

Czujniki są integralną częścią automatyzacji w oparciu o określone wyzwalacze. Biorąc pod uwagę przykład inteligentnych klimatyzatorów, osoba korzystająca z funkcji trybu automatycznego może ustawić preferencje temperatury w pomieszczeniu między 73 a 77 stopni Fahrenheita. Gdy tylko zostanie wykryta temperatura w pomieszczeniu wyższa niż 77 stopni, urządzenie prześle do klimatyzatora polecenie pracy z określonymi ustawieniami. Gdy tylko pomieszczenie jest chłodniejsze niż 73 stopnie, zmiana temperatury zostanie wykryta i do AC zostanie przesłany sygnał, aby się wyłączyć.

Na poniższej ilustracji inteligentny sterownik AC z obsługą IoT służy do uczynienia konwencjonalnego klimatyzatora inteligentnym. Składa się z czujnika, który wykrywa warunki temperatury w pomieszczeniu wraz z nadajnikiem do wysyłania sygnałów i odbierania odpowiedzi. Cały ekosystem IOT jest w grze, aby kierować zautomatyzowanymi działaniami.

Dzięki postępowi technologicznemu dzisiejsze czujniki są drobne, inteligentne i tanie! Wybór czujników zależy od celu, jaki chcesz osiągnąć. Możesz chcieć, aby czujnik był w stanie wykryć ruch, temperaturę, ciśnienie, dym lub inny podobny wyzwalacz. Wybór czujników zależy również od ich dokładności, rzetelności wyników, zasięgu, w jakim powinny pracować, rozdzielczości i poziomu inteligencji, czyli innymi słowy ich zdolności do radzenia sobie z szumami i zakłóceniami.

Siłowniki

Siłowniki działają odwrotnie do czujników. Podczas gdy czujniki, sens; aktuator. Otrzymują sygnał lub rozkaz i na jego podstawie wywołują akcję. Są tak samo ważne jak czujniki, ponieważ gdy czujniki wykryją zmianę w otoczeniu, wymagany jest siłownik, aby coś się stało w oparciu o wyzwalacz.

Na przykład siłowniki mogą sterować ogrzewaniem i chłodzeniem w inteligentnym klimatyzatorze lub zaworem w inteligentnym kranie. Gdy tylko czujniki wykryją, że osoba opuściła obszar, siłownik zostanie uruchomiony, aby zatrzymać przepływ klimatyzacji lub przepływ wody w przypadku kranu.

Istnieje wiele rodzajów siłowników w zależności od pionu i zastosowania. Mogą być wymagane do włączania lub wyłączania czegoś, ale mogą również sterować zaworami i wykonywać czynności, takie jak obracanie lub chwytanie, co ma bardzo korzystną wartość w zastosowaniach przemysłowych.

2. Łączność

IoT to sieć obejmująca urządzenia, czujniki, chmurę i siłowniki, a wszystkie te elementy muszą się ze sobą łączyć, aby móc odszyfrować dane i w konsekwencji wykonać działanie. Łączność stanowi drugi element układanki w złożonym świecie ekosystemu IoT.

Protokoły

Gdy dane zostaną zebrane przez czujniki, wymaga nośnika do transportu. Innymi słowy, potrzebny jest kanał komunikacji między czujnikami a chmurą. Protokoły IoT są odpowiedzialne za przesyłanie danych w świecie online i ta transmisja może być możliwa tylko wtedy, gdy dwa urządzenia są bezpiecznie połączone. Standardy i protokoły IoT wykorzystują niewidzialny język, który umożliwia komunikowanie się ze sobą obiektów fizycznych.

Wybór sieci zależy od takich czynników, jak zużycie energii, szybkość przesyłania danych, zasięg, przepustowość i ogólna wydajność. Niektóre z najpopularniejszych protokołów i standardów bezprzewodowych IoT to Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, LoRaWAN, DDS, MQTT, komórkowe itp. Te i inne kanały ułatwiają i zapewniają bezpieczne przesyłanie i wymianę danych do następnej warstwy IoT do przetwarzania.

Bramy IoT

Przychodzące surowe dane z czujników muszą przejść przez bramy, aby dotrzeć do chmury. Bramy tłumaczą protokoły sieciowe, zapewniając bezproblemową komunikację wszystkich urządzeń w sieci. Zasadniczo sprawia to, że bramy są kluczowym punktem komunikacji i są odpowiedzialne za łatwe zarządzanie ruchem danych.

Ponadto bramy zapewniają bezpieczeństwo, chroniąc system przed nieautoryzowanym dostępem i złośliwymi atakami. Można go również uznać za warstwę bezpieczeństwa, ponieważ przepływające przez nią dane są chronione najnowszymi praktykami szyfrowania.

Bramy mogą również wstępnie przetwarzać dane z czujników przed wysłaniem ich do chmury. Innymi słowy, minimalizują duże ilości danych „wykrytych” na poprzednim etapie. Nie wszystkie, ale niektóre inteligentne bramy IoT mają również możliwość analizowania i uśredniania danych w celu przesyłania tylko odpowiednich danych do chmury.

3. Chmura IoT

Po zebraniu danych i przeniesieniu ich do chmury należy je przetworzyć. Chmura to miejsce, w którym odbywają się „inteligentne rzeczy”! Ta wysokowydajna placówka głównie łączy komponenty z ekosystemem IoT. Obsługuje dane, przechowuje je i podejmuje decyzje o zawarciu lub zerwaniu transakcji. Wszystko to odbywa się dla ogromnych ilości danych w czasie poniżej milisekund — czas ma krytyczne znaczenie dla IoT, ponieważ szczególnie w krytycznych kwestiach, takich jak zdrowie i bezpieczeństwo, nie można naruszyć opóźnień.

Chociaż głównym celem rozwiązań IoT jest dostarczanie i działanie na podstawie informacji w czasie rzeczywistym, musi istnieć komponent, który będzie w stanie obsłużyć ogromne ilości danych, aby zaspokoić wrażliwą na czas naturę modelu IoT. W tym miejscu do gry wchodzą systemy chmurowe. Tworzą mózg ekosystemu IoT, ponieważ zazwyczaj odpowiadają za przetwarzanie, dowodzenie lub branie pod uwagę analiz gromadzonych danych. Urządzenia, protokoły, brama i pamięć masowa są połączone w celu wydajnej analizy danych w czasie rzeczywistym.

Dzięki ogromnej mocy obliczeniowej, możliwościom pamięci masowej, opcjom sieciowym, analizom i innym komponentom usług chmury skutecznie udostępniają informacje konsumentom.

Chociaż chmura nie jest konieczna dla IoT, ponieważ lokalne przetwarzanie za pomocą obliczeń Edge lub Fog jest również opcją, chmura może być preferowana jako urządzenie o wysokiej wydajności, które oferuje ogromną skalowalność i niższe koszty operacyjne. Z drugiej strony, przetwarzanie brzegowe jest preferowane, gdy lokalnie wymagane są duże ilości przetwarzania i przechowywania danych.

4. Analiza IoT i zarządzanie danymi

Dane mogą być małym słowem, ale mają ogromną moc, która może mieć ogromny wpływ na każdą firmę. Analiza IoT służy do zrozumienia ogromnych ilości danych analogowych. Może to na przykład obejmować określenie kluczowych wskaźników wydajności w określonej aplikacji, w której można być zainteresowanym przeglądaniem błędów lub nieprawidłowości w czasie rzeczywistym.

Po zidentyfikowaniu konieczne będzie podjęcie natychmiastowych działań, aby zapobiec niepożądanym scenariuszom. Innymi słowy, analityka polega na przekształcaniu surowych danych w przydatne spostrzeżenia, które później są interpretowane lub analizowane w celu podejmowania decyzji.

Inteligentna analiza jest przydatna w wielu scenariuszach. Podstawową rolą jest przeanalizowanie sytuacji i sformułowanie na tej podstawie decyzji. Może to być podstawowe, takie jak analiza, czy temperatura w pomieszczeniu spada w akceptowalnym zakresie, lub złożone, jeśli na przykład samochód zaraz się rozbije. Analiza danych pomaga określić ważne informacje biznesowe. Modele uczenia głębokiego mogą być wykorzystywane do analizy predykcyjnej. Z danych można wyciągnąć różne wnioski, aby przewidywać trendy, planować z wyprzedzeniem i podejmować przydatne decyzje biznesowe.

Analiza wymaga mocy pamięci masowej i inteligentnych obliczeń, aby móc zrozumieć dowolne dane. Takie zadania mogą być hostowane w chmurze, w zależności od architektury IoT.

5. Urządzenia użytkownika końcowego i interfejs użytkownika

Interfejs użytkownika jest widocznym komponentem, który jest łatwo dostępny i kontroluje użytkownika IoT. W tym miejscu użytkownik może kontrolować system i ustawiać swoje preferencje. Im bardziej przyjazny dla użytkownika jest ten element ekosystemu IoT, tym łatwiejsza jest interakcja użytkownika.

Użytkownik może wchodzić w interakcję z systemem za pośrednictwem samego urządzenia lub ta interakcja może odbywać się zdalnie za pośrednictwem smartfonów, tabletów i laptopów. Systemy inteligentnego domu, takie jak Amazon Alexa czy Google Home itp., również pozwalają użytkownikom komunikować się ze swoimi „rzeczami”.

W dzisiejszym szybko zmieniającym się świecie wzornictwo jest głównym czynnikiem, a jedno urządzenie IoT może odróżnić się od konkurencji dzięki silnemu projektowi. Interfejsy dotykowe, użycie kolorów, czcionek, głosu i nie tylko to tylko niektóre z czynników, które tutaj wchodzą w grę. Chociaż potrzebny jest atrakcyjny wygląd, interfejs powinien być wystarczająco przyjazny dla użytkownika, aby uniknąć jakichkolwiek trudności dla użytkownika.

Wniosek

Obserwowanie rozwoju Internetu Rzeczy jest ekscytujące. Ta daleka od nudnej dziedzina stale się rozwija z czasem i jest wprowadzana w różnych branżach, obejmujących zarówno podstawowe, jak i krytyczne przypadki użycia.

Chociaż IoT znacznie się rozwinął na przestrzeni lat, definicja ekosystemu IoT jest rozwijającą się dziedziną nauki. Komponenty systemu pozostają takie same, ale mechanizmy różnią się w zależności od przypadków użycia, branży i budżetu. Ekosystem IoT łączy dostawców i firmy, a ponadto ułatwia planowanie rozwiązań w celu uzyskania wydajnego, niezawodnego i bezpiecznego systemu IoT.

Wykorzystaj te informacje i oprogramowanie zabezpieczające IoT, aby zapewnić, że Twój ekosystem IoT zachowa doskonałą niezawodność i bezpieczeństwo.