5 Componentes de um Ecossistema IoT

Hoje, a Internet das Coisas (IoT) não é mais uma tendência emergente, mas sim bem estabelecida e continua a crescer.

A IoT agora faz parte de todas as verticais e de todos os nichos, com 21,5 bilhões de dispositivos previstos para serem conectados até 2025. Ela marcou claramente uma mudança de paradigma no campo de TI. De equipamentos industriais de última geração a brinquedos infantis, bilhões de dispositivos agora estão conectados à internet e compartilham dados para orientar suas ações.

Sendo parte do mundo dominado pela internet, as demandas dos consumidores também estão mudando para produtos inteligentes. Veja smartwatches, aspiradores de robôs, coleiras de animais de estimação, rastreadores inteligentes e assim por diante. Todos nós esperamos que nossos dispositivos e 'coisas' sejam capazes de se conectar à rede para funcionar de forma inteligente e serem acessíveis remotamente. Isso fortalece muito a eficiência de nossos produtos.

A Internet das Coisas opera em torno de uma vasta rede. Vários componentes estão envolvidos que trabalham juntos para formar um sistema coeso. Com base nos dados coletados dos produtos conectados, ações autônomas são realizadas pelos dispositivos. Várias entidades envolvidas em todo esse processo juntas para formar o complexo ecossistema de IoT.

Entender o que é um ecossistema de IoT, juntamente com seus vários componentes, ajuda a entender como a Internet das Coisas funciona.

O que é um ecossistema da Internet das Coisas?

Existem dois componentes principais para a Internet das Coisas. O primeiro é um objeto ou uma “coisa” que você pretende tornar inteligente fornecendo conectividade. O outro é o sistema embarcado que fornece essa conectividade. Embora isso possa parecer simples, a última parte envolve um sistema complexo que pode consistir em vários sensores, atuadores, protocolos, camada de gerenciamento de dados e muito mais. A interconectividade de todos eles é responsável por tornar os objetos programáveis, inteligentes e capazes de interagir entre si e com os humanos.

Vamos pegar o exemplo de uma campainha conectada. Ser capaz de detectar que alguém está na porta, mesmo que a campainha não seja tocada e exibir esses dados na forma de vídeo ou voz para um usuário, envolve vários componentes. A detecção precisa ocorrer e a informação precisa ser enviada, decifrada e comunicada ao usuário final. Além disso, abrir a fechadura remotamente também envolve maior envolvimento do ecossistema IoT.

O ecossistema de IoT está se expandindo rapidamente e isso dificulta a definição. Todos os componentes envolvidos na conexão de empresas e usuários aos seus dispositivos fazem parte desse ecossistema. Estes podem ser componentes visíveis, como a interface do usuário ou o hardware, ou também o software e os componentes de processamento, como a rede e o armazenamento.

Componentes de um ecossistema de IoT

Aqui estão os principais componentes com base nos quais um ecossistema da Internet das Coisas funciona.

1. Componentes de detecção e incorporação

Este é o primeiro nível de um ecossistema de IoT e forma a espinha dorsal de toda a rede da Internet das Coisas. Os dados são indispensáveis ​​para a IoT e os sensores são um fator importante para garantir a precisão e a credibilidade dos dados. Essa camada essencial consiste em microaparelhos físicos, embutidos em um dispositivo IoT, que são responsáveis ​​por coletar dados ou controlar um mecanismo.

Sensores

Os sensores trabalham para coletar dados minuciosos do ambiente ao redor. Eles às vezes também são conhecidos como 'detectores', pois a função principal dos sensores é detectar até mesmo as menores mudanças no ambiente ao redor. Isso permite que um dispositivo IoT capture dados relevantes para pós-processamento ou em tempo real.

Dependendo do tipo de sensor, esta pequena peça de hardware pode medir absolutamente qualquer coisa. Isso pode ser fumaça, movimento ou até mesmo pressão arterial. Embora os sensores avançados possam medir uma variedade de complexidades, alguns dispositivos IoT têm vários sensores agrupados para coletar uma variedade de dados ou executar várias funções. Nossos smartphones, por exemplo, possuem GPS, impressão digital, câmera, inclinação, movimento e vários outros sensores, todos agrupados em um.

Smart ACs ou termostatos são capazes de detectar a temperatura ambiente e os níveis de umidade ao mesmo tempo. Dependendo do dispositivo e do caso de uso, diferentes aplicações requerem diferentes tipos de sensores.

Os sensores são essenciais para alcançar a automação com base em determinados gatilhos. Considerando o exemplo de ACs inteligentes, uma pessoa que utiliza uma função de modo automatizado pode definir preferências de temperatura ambiente entre 73 e 77 graus Fahrenheit. Assim que uma temperatura ambiente superior a 77 graus for detectada, o dispositivo transmitirá um comando ao aparelho de ar condicionado para operar nas configurações especificadas. Assim que uma sala estiver mais fria que 73 graus, a mudança na temperatura será detectada e um sinal será transmitido ao AC para desligar.

Na imagem abaixo, um controlador de CA inteligente habilitado para IoT é usado para tornar um ar condicionado convencional inteligente. Consiste em um sensor que detecta as condições de temperatura ambiente junto com um transmissor para enviar sinais e receber uma resposta. Todo o ecossistema IOT está em jogo para orientar as ações automatizadas.

Graças aos avanços da tecnologia, os sensores atuais são minuciosos, inteligentes e baratos! A seleção de sensores depende da finalidade que você deseja alcançar. Você pode querer que o sensor seja capaz de detectar movimento, temperatura, pressão, fumaça ou qualquer outro gatilho. A escolha dos sensores também depende de sua precisão, confiabilidade de resultados, alcance em que devem trabalhar, resolução e nível de inteligência, o que em outras palavras significa sua capacidade de lidar com ruídos e interferências.

Atuadores

Os atuadores funcionam de forma oposta à dos sensores. Enquanto sensores, sentido; atuadores atuam. Eles recebem um sinal ou um comando e, com base nele, causam uma ação. Eles são tão cruciais quanto os sensores, uma vez que os sensores detectam uma mudança no ambiente, um atuador é necessário para fazer algo acontecer com base no gatilho.

Como exemplo, os atuadores podem controlar o aquecimento e resfriamento em um ar condicionado inteligente ou a válvula em uma torneira inteligente. Assim que os sensores detectam que uma pessoa saiu de uma área, o atuador será acionado para interromper o fluxo de ar condicionado ou o fluxo de água no caso de uma torneira.

Existem vários tipos de atuadores, dependendo da vertical e do uso. Eles podem ser necessários para ligar ou desligar algo, mas também podem controlar válvulas e realizar ações como girar ou segurar, o que tem grande valor benéfico em aplicações industriais.

2. Conectividade

IoT é uma rede que envolve dispositivos, sensores, nuvem e atuadores e todos estes precisam se interligar entre si para poder decifrar dados e consequentemente realizar uma ação. A conectividade é a segunda peça do quebra-cabeça no mundo complexo do ecossistema IoT.

Protocolos

Uma vez que os dados são coletados pelos sensores, é necessário um meio de transporte. Em outras palavras, é necessário um canal de comunicação entre os sensores e a nuvem. Os protocolos IoT são responsáveis ​​pela transferência de dados no mundo online e essa transmissão só pode ser possível se dois dispositivos estiverem conectados com segurança. Os padrões e protocolos de IoT envolvem uma linguagem invisível que permite que objetos físicos se comuniquem uns com os outros.

A escolha da rede depende de fatores como consumo de energia, velocidade de transferência de dados, alcance, largura de banda e eficiência geral. Alguns dos protocolos e padrões sem fio de IoT mais populares incluem Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, LoRaWAN, DDS, MQTT, celular, etc. Esses e outros canais facilitam e protegem a transferência e a troca de dados para a próxima camada de IoT Para processamento.

Gateways de IoT

Os dados brutos recebidos dos sensores devem passar por gateways para chegar à nuvem. Os gateways traduzem os protocolos de rede, garantindo a comunicação perfeita de todos os dispositivos na rede. Essencialmente, isso torna os gateways um ponto de comunicação crucial e é responsável pelo fácil gerenciamento do tráfego de dados.

Além disso, os gateways oferecem segurança protegendo o sistema contra acesso não autorizado e ataques maliciosos. Também pode ser considerado como uma camada de segurança, pois os dados que passam por ele são protegidos pelas práticas de criptografia mais recentes.

Os gateways também podem pré-processar dados dos sensores antes de enviá-los para a nuvem. Em outras palavras, eles minimizam os grandes volumes de dados 'detectados' no estágio anterior. Nem todos, mas alguns gateways de IoT inteligentes também têm a capacidade de analisar e calcular a média de dados para transferir apenas os dados relevantes para a nuvem.

3. Nuvem de IoT

Depois que os dados são coletados e viajam para a nuvem, eles precisam ser processados. A nuvem é onde as “coisas inteligentes” acontecem! Essa instalação de alto desempenho une principalmente os componentes ao ecossistema de IoT. Ele lida com os dados, armazena-os e toma decisões para fazer ou quebrar um acordo. Tudo isso é realizado para quantidades colossais de dados em pouco menos de milissegundos – o tempo é crítico para a IoT, pois especialmente em questões críticas como saúde e segurança, a latência não pode ser comprometida.

Embora o principal objetivo das soluções de IoT seja fornecer e agir com base em informações em tempo real, é preciso haver um componente capaz de lidar com enormes quantidades de dados para atender à natureza sensível ao tempo do modelo de IoT. É aqui que os sistemas em nuvem entram em ação. Eles formam o cérebro do ecossistema de IoT, pois normalmente são responsáveis ​​por processar, comandar ou levar em consideração a análise dos dados coletados. Dispositivos, protocolos, gateway e armazenamento são combinados para uma análise eficiente de dados em tempo real.

Com seu imenso poder de computação, recursos de armazenamento, opções de rede, análises e outros componentes de serviço, as nuvens tornam as informações efetivamente disponíveis para os consumidores.

Embora a nuvem não seja necessária para a IoT, já que o processamento local com computação Edge ou Fog também é uma opção, a nuvem pode ser preferida por ser uma instalação de alto desempenho que oferece escalabilidade massiva e custos operacionais reduzidos. Por outro lado, a computação de borda é preferida quando grandes quantidades de processamento e armazenamento de dados são necessários no local.

4. Análise de IoT e gerenciamento de dados

Dados podem ser uma palavra pequena, mas possuem um poder imenso que pode representar um enorme efeito em qualquer negócio. O IoT Analytics é usado para dar sentido às grandes quantidades de dados analógicos. Isso, por exemplo, pode incluir a determinação de indicadores-chave de desempenho em uma determinada aplicação em que se possa estar interessado em visualizar erros ou irregularidades em tempo real.

Uma vez identificado, uma ação imediata seria necessária para evitar quaisquer cenários indesejáveis. Em outras palavras, a análise envolve a conversão de dados brutos em insights úteis que posteriormente são interpretados ou analisados ​​para impulsionar a tomada de decisões.

A análise inteligente é útil em vários cenários. O papel básico é analisar uma situação e formular uma decisão com base nisso. Isso pode ser básico, como analisar se a temperatura de uma sala cai em uma faixa aceitável, ou complexo se, por exemplo, um carro está prestes a bater. A análise de dados ajuda a determinar insights vitais de negócios. Modelos de aprendizado profundo podem ser usados ​​para análise preditiva. Vários aprendizados podem ser derivados dos dados para prever tendências, planejar com antecedência e tomar decisões de negócios úteis.

A análise requer poder de armazenamento e computação inteligente para poder entender qualquer dado. Tarefas como essa podem ser hospedadas na nuvem, dependendo da arquitetura IoT.

5. Dispositivos do usuário final e interface do usuário

A interface do usuário é o componente visível que é facilmente acessível e no controle do usuário da IoT. É aqui que um usuário pode controlar o sistema e definir suas preferências. Quanto mais amigável for esse componente do ecossistema IoT, mais fácil será a interação do usuário.

Um usuário pode interagir com o sistema por meio do próprio dispositivo, ou essa interação pode ser realizada remotamente por meio de smartphones, tablets e laptops. Sistemas domésticos inteligentes como Amazon Alexa ou Google Home etc. também permitem que os usuários se comuniquem com suas “coisas”.

O design é uma consideração importante no mundo acelerado de hoje e um dispositivo IoT pode se diferenciar de um concorrente com base em um design forte. Interfaces de toque, uso de cores, fonte, voz e muito mais são alguns dos fatores que entram em jogo aqui. Embora seja necessário um design atraente, a interface deve ser amigável o suficiente para evitar quaisquer dificuldades para o usuário.

Conclusão

É emocionante ver o crescimento da IoT. Este campo longe de ser chato está se desenvolvendo continuamente com o tempo e está sendo introduzido em várias verticais espalhadas por casos de uso básicos e críticos.

Embora a IoT tenha avançado muito ao longo dos anos, a definição do ecossistema da IoT é um campo de estudo em evolução. Os componentes do sistema permanecem os mesmos, mas os mecanismos diferem dependendo dos casos de uso, indústria e orçamento. O ecossistema de IoT conecta fornecedores e empresas e, além disso, simplifica o planejamento de soluções para um sistema de IoT eficiente, confiável e seguro.

Use essas informações e o software de segurança de IoT para garantir que seu ecossistema de IoT mantenha excelente confiabilidade e segurança.