5 компонентов экосистемы IoT

Сегодня Интернет вещей (IoT) больше не является новой тенденцией, а скорее хорошо зарекомендовал себя и продолжает развиваться.

В настоящее время IoT является частью каждой вертикали и каждой ниши: по прогнозам, к 2025 году будет подключено 21,5 миллиарда устройств. Это четко обозначило смену парадигмы в области ИТ. От высокотехнологичного промышленного оборудования до детских игрушек — миллиарды устройств теперь подключены к Интернету и обмениваются данными, чтобы управлять своими действиями.

Будучи частью мира, в котором доминирует Интернет, потребительский спрос также смещается в сторону интеллектуальных продуктов. Посмотрите на смарт-часы, роботы-пылесосы, технологичные ошейники для домашних животных, смарт-трекеры и так далее. Мы все ожидаем, что наши устройства и «вещи» смогут подключаться к сети, чтобы работать разумно и быть доступными удаленно. Это значительно повышает эффективность нашей продукции.

Интернет вещей работает в обширной сети. Задействованы различные компоненты, которые вместе образуют целостную систему. На основе собранных данных от подключенных продуктов устройства выполняют автономные действия. Несколько субъектов, участвующих во всем этом процессе, вместе образуют сложную экосистему IoT.

Понимание того, что такое экосистема IoT, а также ее различных компонентов, помогает понять, как работает Интернет вещей.

Что такое экосистема Интернета вещей?

Интернет вещей состоит из двух основных компонентов. Первый — это объект или «вещь», которую вы намерены сделать умной, обеспечив связь. Другой — встроенная система, которая обеспечивает эту связь. Хотя это может показаться простым, последняя часть на самом деле включает в себя сложную систему, которая может состоять из нескольких датчиков, приводов, протоколов, уровня управления данными и многого другого. Взаимосвязь всего этого отвечает за то, чтобы сделать объекты программируемыми, интеллектуальными и способными взаимодействовать друг с другом, а также с людьми.

Возьмем пример подключенного дверного звонка. Чтобы иметь возможность определить, что кто-то находится у двери, даже если звонок не звонит, и отобразить эти данные в виде видео или голоса для пользователя, требуется несколько компонентов. Обнаружение должно иметь место, и информация должна быть отправлена, расшифрована и передана конечному пользователю. Кроме того, удаленное открытие замка также предполагает дальнейшее участие экосистемы IoT.

Экосистема IoT быстро расширяется, и это затрудняет ее определение. Каждый компонент, участвующий в подключении компаний и пользователей к их устройствам, является частью этой экосистемы. Это могут быть видимые компоненты, такие как пользовательский интерфейс или оборудование, а также программное обеспечение и компоненты обработки, такие как сеть и хранилище.

Компоненты экосистемы IoT

Вот основные компоненты, на которых работает экосистема интернета вещей.

1. Датчики и встраивание компонентов

Это первый уровень экосистемы IoT, формирующий основу всей сети Интернета вещей. Данные незаменимы для IoT, а датчики являются важным фактором для обеспечения точности и достоверности данных. Этот важный уровень состоит из физических микроустройств, встроенных в устройство IoT, которые отвечают за сбор данных или управление механизмом.

Датчики

Датчики работают, чтобы собирать мельчайшие данные из окружающей среды. Иногда их также называют «детекторами», поскольку основная функция датчиков — обнаруживать даже малейшие изменения в окружающей среде. Это позволяет устройству IoT собирать соответствующие данные для обработки в режиме реального времени или постобработки.

В зависимости от типа датчика, этот небольшой аппаратный элемент может измерять абсолютно все. Это может быть дым, движение или даже артериальное давление. В то время как усовершенствованные датчики могут измерять ряд сложностей, некоторые устройства IoT имеют несколько связанных датчиков, чтобы иметь возможность собирать ряд данных или выполнять несколько функций. Наши смартфоны, например, имеют GPS, отпечатки пальцев, камеру, датчики наклона, движения и множество других датчиков, объединенных в одном устройстве.

Умные кондиционеры или термостаты могут одновременно определять температуру и уровень влажности в помещении. В зависимости от устройства и варианта использования для разных приложений требуются разные типы датчиков.

Датчики являются неотъемлемой частью автоматизации, основанной на определенных триггерах. На примере интеллектуальных кондиционеров человек, использующий функцию автоматического режима, может установить комнатную температуру в диапазоне от 73 до 77 градусов по Фаренгейту. Как только будет зафиксирована температура в помещении выше 77 градусов, устройство передаст блоку кондиционирования воздуха команду на работу с заданными настройками. Как только в помещении станет прохладнее 73 градусов, будет обнаружено изменение температуры, и на кондиционер будет передан сигнал на отключение.

На изображении ниже интеллектуальный контроллер переменного тока с поддержкой IoT используется для того, чтобы сделать обычный кондиционер «умным». Он состоит из датчика, который определяет температуру в помещении, а также передатчика для отправки сигналов и получения ответа. Вся экосистема Интернета вещей задействована для управления автоматизированными действиями.

Благодаря достижениям в области технологий сегодняшние датчики миниатюрны, умны и дешевы! Выбор датчиков зависит от цели, которую вы хотите достичь. Вы можете захотеть, чтобы датчик мог обнаруживать движение, температуру, давление, дым или любой другой подобный триггер. Выбор датчиков также зависит от их точности, достоверности результатов, диапазона, в котором они должны работать, разрешения и уровня интеллекта, что, другими словами, означает их способность бороться с шумами и помехами.

Приводы

Актуаторы работают противоположно сенсорам. В то время как датчики, смысл; актуаторы действуют. Они получают сигнал или команду и на ее основе вызывают действие. Они так же важны, как датчики, поскольку, как только датчики обнаруживают изменение в окружающей среде, требуется исполнительный механизм, чтобы что-то произошло на основе триггера.

Например, приводы могут управлять обогревом и охлаждением в интеллектуальном кондиционере или клапаном в интеллектуальном кране. Как только датчики обнаружат, что человек вышел из помещения, активатор сработает, чтобы остановить поток кондиционера или поток воды в случае крана.

Существует несколько типов приводов в зависимости от вертикали и использования. От них может потребоваться включить или выключить что-либо, но они также могут управлять клапанами и выполнять такие действия, как поворот или захват, что имеет большое значение в промышленных приложениях.

2. Связь

Интернет вещей — это сеть, включающая устройства, датчики, облако и исполнительные механизмы, и все они должны взаимодействовать друг с другом, чтобы иметь возможность расшифровывать данные и, следовательно, выполнять действия. Возможность подключения формирует вторую часть головоломки в сложном мире экосистемы IoT.

Протоколы

После того, как данные были собраны датчиками, им требуется носитель для транспортировки. Другими словами, необходим канал связи между датчиками и облаком. Протоколы IoT отвечают за передачу данных в онлайн-мире, и эта передача возможна только в том случае, если два устройства безопасно подключены. Стандарты и протоколы IoT включают невидимый язык, позволяющий физическим объектам общаться друг с другом.

Выбор сети зависит от таких факторов, как энергопотребление, скорость передачи данных, радиус действия, пропускная способность и общая эффективность. Некоторые из самых популярных беспроводных протоколов и стандартов IoT включают Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, LoRaWAN, DDS, MQTT, сотовую связь и т. д. Эти и другие каналы упрощают и делают безопасным передачу и обмен данными на следующий уровень IoT. для обработки.

IoT-шлюзы

Входящие необработанные данные с датчиков должны проходить через шлюзы, чтобы попасть в облако. Шлюзы транслируют сетевые протоколы, обеспечивая бесперебойную связь всех устройств в сети. По сути, это делает шлюзы важной точкой связи и отвечает за легкое управление трафиком данных.

Более того, шлюзы обеспечивают безопасность, защищая систему от несанкционированного доступа и вредоносных атак. Его также можно рассматривать как уровень безопасности, поскольку данные, проходящие через него, защищены новейшими методами шифрования.

Шлюзы также могут предварительно обрабатывать данные с датчиков перед их отправкой в ​​облако. Другими словами, они минимизируют большие объемы данных, «полученных» на предыдущем этапе. Не все, но некоторые интеллектуальные шлюзы Интернета вещей могут также анализировать и усреднять данные для передачи в облако только соответствующих данных.

3. Облако Интернета вещей

После того, как данные были собраны и отправлены в облако, их необходимо обработать. Облако — это место, где происходят «умные вещи»! Этот высокопроизводительный объект в основном связывает компоненты экосистемы IoT вместе. Он обрабатывает данные, хранит их и принимает решения о заключении или расторжении сделки. Все это выполняется для колоссальных объемов данных менее чем за миллисекунды — время имеет решающее значение для IoT, особенно в таких важных вопросах, как здоровье и безопасность, задержка не может быть скомпрометирована.

Хотя основная цель решений IoT заключается в предоставлении информации в режиме реального времени и работе с ней, необходим компонент, способный обрабатывать огромные объемы данных, чтобы соответствовать чувствительному ко времени характеру модели IoT. Здесь в игру вступают облачные системы. Они формируют мозг экосистемы IoT, поскольку обычно отвечают за обработку, управление или учет аналитики собранных данных. Устройства, протоколы, шлюз и хранилище объединены для эффективного анализа данных в реальном времени.

Благодаря своей огромной вычислительной мощности, возможностям хранения, сетевым возможностям, аналитике и другим сервисным компонентам облака обеспечивают эффективную доступность информации для потребителей.

Хотя облако не является необходимым для IoT, поскольку локальная обработка с помощью граничных или туманных вычислений также является опцией, облако может быть предпочтительнее, поскольку оно является высокопроизводительным средством, которое предлагает значительную масштабируемость и снижает эксплуатационные расходы. С другой стороны, граничные вычисления предпочтительнее, когда локально требуется обработка и хранение больших объемов данных.

4. Аналитика Интернета вещей и управление данными

Данные могут быть небольшим словом, но они обладают огромной силой, которая может оказать огромное влияние на любой бизнес. IoT Analytics используется для понимания огромных объемов аналоговых данных. Это, например, может включать в себя определение ключевых показателей производительности в определенном приложении, где может быть интересно просмотреть ошибки или нарушения в режиме реального времени.

После выявления потребуются немедленные действия для предотвращения любых нежелательных сценариев. Другими словами, аналитика включает в себя преобразование необработанных данных в полезную информацию, которая затем интерпретируется или анализируется для принятия решений.

Интеллектуальная аналитика полезна во многих сценариях. Основная роль – проанализировать ситуацию и на ее основе сформулировать решение. Это может быть базовым, например, анализ того, падает ли температура в помещении в приемлемый диапазон, или сложным, например, если автомобиль вот-вот разобьется. Аналитика данных помогает определить важные бизнес-идеи. Модели глубокого обучения можно использовать для прогнозного анализа. Из данных можно извлечь различные знания для прогнозирования тенденций, планирования наперед и принятия полезных бизнес-решений.

Аналитика требует мощного хранилища и интеллектуальных вычислений, чтобы иметь возможность разобраться в любых данных. Такие задачи могут быть размещены в облаке, в зависимости от архитектуры IoT.

5. Устройства конечного пользователя и пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс — это видимый компонент, который легко доступен и находится под контролем пользователя IoT. Здесь пользователь может управлять системой и устанавливать свои предпочтения. Чем удобнее для пользователя этот компонент экосистемы IoT, тем проще взаимодействие пользователя.

Пользователь может взаимодействовать с системой через само устройство или это взаимодействие может осуществляться удаленно через смартфоны, планшеты и ноутбуки. Системы умного дома, такие как Amazon Alexa или Google Home и т. д., также позволяют пользователям общаться со своими «вещами».

Дизайн является одним из основных соображений в современном быстро меняющемся мире, и одно устройство IoT может выделиться среди конкурентов благодаря надежной конструкции. Сенсорные интерфейсы, использование цветов, шрифтов, голоса и многое другое — вот некоторые из факторов, которые здесь играют роль. Несмотря на то, что привлекательный дизайн необходим, интерфейс должен быть достаточно удобным для пользователя, чтобы избежать каких-либо трудностей для пользователя.

Вывод

Интересно наблюдать за ростом IoT. Эта далеко не скучная область со временем постоянно развивается и внедряется в различные вертикали, охватывающие как базовые, так и критические варианты использования.

Несмотря на то, что IoT значительно продвинулся за эти годы, определение экосистемы IoT является развивающейся областью исследований. Компоненты системы остаются прежними, но механизмы различаются в зависимости от вариантов использования, отрасли и бюджета. Экосистема IoT объединяет поставщиков и компании и, кроме того, упрощает планирование решений для эффективной, надежной и безопасной системы IoT.

Используйте эту информацию и программное обеспечение для обеспечения безопасности Интернета вещей, чтобы ваша экосистема Интернета вещей поддерживала исключительную надежность и безопасность.