Было доказано, что сенсорные сети Интернета вещей (IoT) могут повысить эффективность за счет использования данных в режиме реального времени и сократить время простоя с помощью предсказательного обслуживания.тем самым изменяя правила игры для промышленной автоматизацииОднако, поскольку система оснащается все больше и больше беспроводных сенсорных узлов,разработчики столкнутся с проблемой надежного расширения этих сетей промышленного интернета вещей (IIoT) в суровых условиях, при одновременном сведении к минимуму затрат на реализацию и эксплуатацию, решении проблем перегрузки сети и обеспечении безопасности.
В этой статье описываются различные проблемы, с которыми сталкиваются разработчики при расширении сетей IIoT. Затем представляется модуль и комплект разработки Bluetooth (BLE) Digi с низким энергопотреблением.и объяснить, как быстро и эффективно решать вышеуказанные проблемы с помощью этих продуктов.
Проблемы, с которыми сталкивается расширение беспроводной инфраструктуры Интернета вещей
IIoT включает в себя широкий спектр областей применения, среди которых сбор данных имеет решающее значение для повышения эффективности и предсказуемости.беспроводные датчики собирают данные об окружающем свете и занятости, регулировать использование в режиме реального времени и экономить энергопотребление и связанные с этим расходы.
Аналогичным образом, приложения для возобновляемых источников энергии используют дистанционные сети датчиков IoT для мониторинга различных источников энергии, таких как солнечная и ветряная энергия.Эти системы мониторинга сети контролируют состояние и производительность, прогнозировать сбои и динамически регулировать питание сети.
Как и в других областях, использующих технологию промышленной автоматизации, сбор данных от движущихся деталей является ключом к реализации предсказательного технического обслуживания.Установка сотен беспроводных датчиков по всей промышленной системе может обеспечить информацию о тонких зернахОднако по мере расширения масштаба сенсорных сетей могут возникнуть проблемы с производительностью, такие как:
Интерференции: промышленные среды обычно подвержены воздействию высокоуровневых электромагнитных интерференций (ЭМИ), генерируемых двигателями, источниками питания переключателя и оборудованием для дуговой сварки.Этот EMI может привести к периодическому снижению скорости передачи данных, что серьезно влияет на эффективность передачи данных.
Переполненность сети: работа с несколькими беспроводными устройствами на близком расстоянии может вызвать насыщение сети, что приводит к большей задержке и прерываниям соединения.которые могут препятствовать обнаружению в режиме реального времени и увеличивать расход энергии.
Безопасность: хакерские атаки представляют собой серьезную угрозу для критической инфраструктуры, такой как энергетика или логистика, поэтому сенсорные сети должны иметь сильную безопасность.число уязвимостей также увеличивается.
Еще одна проблема заключается в интеграции беспроводных датчиков со стандартными промышленными протоколами.эти процессы должны проводиться на устройствах, и по мере увеличения числа датчиков и протоколов, расходы и потребление энергии также будут быстро расти.делая работы по техническому обслуживанию все более сложными, поскольку требуется непредсказуемое обслуживание датчиков, независимо от того, является ли это неисправностью или просто заменой батареи.
Технология Bluetooth блестит в масштабной IIoT
Среди многочисленных беспроводных протоколов IIoT Bluetooth является мощным решением, которое может решить ряд проблем по мере расширения сенсорных сетей.Технология Bluetooth может улучшить свою способность к борьбе с помехамиAFH разделит данные на небольшие пакеты и передаст их по нескольким частотам, а затем рекомбинирует их на приемном конце.Любой потерянный пакет данных будет перенаправлен после отправки отчета о потере для обеспечения надежности связи и предотвращения потери длинной информации из-за электромагнитных помех..
Чтобы избежать чрезмерной перегрузки сети, технология Bluetooth поддерживает управление мощностью передачи относительно приемника после установления соединения.помогает сэкономить энергию при минимизации EMI, что позволяет сотням беспроводных устройств работать в одном пространстве.Технология Bluetooth также уменьшает уязвимости безопасности с помощью мощного шифрования и эластичных протоколов проверки.
В развертывании IIoT крупномасштабные сенсорные сети Bluetooth в первую очередь общаются через шлюзы, специально разработанные для совмещения с несколькими устройствами.разработчики могут достичь бесперебойной совместимости со смартфонами и планшетами, упрощение работы по установке и диагностике и повышение эффективности обслуживания.
Однако для того, чтобы беспроводные сети адаптировались к IIoT, сети датчиков Bluetooth также должны надежно адаптироваться к жестким условиям развертывания, снижать потребление энергии, повышать экономическую эффективность,и упростить обслуживание.
Создание сети IIoT с использованием модулей BLE промышленного класса
Используя модуль и комплект разработки XBee 3 BLU BLE 5.4 от Digi, разработчики могут быстро и напрямую развертывать беспроводные сети IIoT.Этот модуль имеет температурный диапазон промышленного класса от -40 ° C до + 85 ° C и работает в режимах простоя и сна, что отвечает требованиям к надежности и потреблению энергии.которые могут поддерживать долгосрочную установку датчиков удаленного управления в труднодоступных местах, поэтому можно получить ценную информацию без необходимости регулярной замены батареи.
Другие особенности включают:
Максимальная скорость передачи данных составляет 2 мегабита в секунду (Mb / s), что обеспечивает детальное понимание работы сложных машин
Максимальная мощность передачи составляет +8 децибел милливатт (dBm), что позволяет достичь высокой точности связи в диапазоне прямого обзора до 15 метров в помещении или до 300 метров на улице
13 цифровых вводов/выводов и 4 10-битных аналоговых-цифровых преобразователей (ADC), гибкая интеграция с различными устройствами и интерфейсами датчиков
1.71 V до 3.8 V, гибкий выбор источника питания
Digi TrustFence Security для защиты устройств и сетей, включая безопасную загрузку, защищенные аппаратные порты и аутентификацию устройств
Расширенная программируемость MicroPython позволяет быстро развивать системы обработки данных и принятия решений на устройствах
Полученные всеобъемлющие нормативные сертификаты Северной Америки (FCC, IC) и Европы (ETSI)