Сети датчиков Интернета вещей (IoT) доказали, что изменили игру промышленной автоматизации,Возобновляемые источники энергии и интеллектуальные системы освещения путем повышения эффективности с помощью данных в режиме реального времени и сокращения времени простоя с помощью предсказательного обслуживанияОднако поскольку системы оснащаются все больше и больше беспроводных сенсорных узлов,разработчики столкнутся с проблемой надежного расширения этих сетей промышленного Интернета вещей (IIoT) в суровых условиях при одновременном минимизации затрат на реализацию и эксплуатацию, устранение перегруженности сети и обеспечение безопасности.
В данной статье представлен обзор различных проблем, с которыми сталкиваются разработчики при расширении сетей IIoT.Модуль Digi Low-Power Bluetooth (BLE) и комплект разработки затем представлены, чтобы проиллюстрировать, как эти продукты могут быстро и эффективно решать вышеуказанные проблемы.
Проблемы расширения беспроводной инфраструктуры Интернета вещей
IIoT охватывает широкий спектр приложений, где сбор данных необходим для повышения эффективности и предсказуемости.беспроводные датчики собирают данные об окружающем свете и загрузке, и регулировать использование в режиме реального времени для экономии энергопотребления и связанных с этим затрат.
Аналогичным образом, приложения для возобновляемых источников энергии используют дистанционную сеть датчиков IoT для мониторинга различных источников энергии, таких как солнечная и ветряная энергия.Эти сети контролируют состояние и производительность системы, прогнозировать сбои и динамически регулировать подачу электроэнергии.
Как и в других областях, где используется технология промышленной автоматизации, сбор данных от движущихся деталей является ключевым для выполнения предсказательного технического обслуживания.Сотни беспроводных датчиков установлены по всей промышленной системе, предоставляя детальную информацию о данных для оптимизации процессов, сокращения технического обслуживания и сокращения эксплуатационных затрат.могут возникнуть проблемы, влияющие на работу, например:
Нарушения: промышленные среды часто подвержены воздействию высоких уровней электромагнитных помех (ЭМИ), генерируемых двигателями, источниками питания и оборудованием для дуговой сварки.Этот EMI вызывает периодическое снижение скорости передачи данных, что может серьезно повлиять на эффективность передачи данных.
Переполненность сети: работа с несколькими беспроводными устройствами в непосредственной близости может вызвать насыщение сети, что приводит к большей задержке и отключениям соединения,которые могут препятствовать обнаружению в режиме реального времени и увеличивать расход энергии. - г.
Безопасность: хакерские атаки представляют опасность для критической инфраструктуры, такой как энергетика или логистика, поэтому сенсорные сети должны иметь надежную безопасность.число уязвимостей увеличивается.
Еще одна проблема заключается в интеграции беспроводных датчиков со стандартными промышленными протоколами.эти процессы должны выполняться на устройстве;, а расходы и потребление энергии быстро растут по мере увеличения числа датчиков и протоколов.увеличение числа датчиков в поле привело к все более сложному обслуживанию из-за непредсказуемости обслуживания датчиков, независимо от того, является ли это отказом или просто заменой батареи.
Технология Bluetooth в масштабной IIoT
Среди многих беспроводных протоколов IIoT Bluetooth является мощным решением для решения ряда проблем по мере расширения сети датчиков.Технология Bluetooth улучшает иммунитетAFH разделяет данные на небольшие пакеты и передает их на нескольких частотах, а затем рекомбинирует их на приеме.Любые потерянные пакеты пересылаются после отправки отчета о потере, чтобы обеспечить надежность связи и предотвратить потерю длинной информации из-за электромагнитных помех..
Чтобы избежать переполнения сети, технология Bluetooth поддерживает управление мощностью передачи относительно приемника после установления соединения.способствует экономии энергии при одновременном минимизации EMI, что позволяет сотням беспроводных устройств работать в одном пространстве.Технология Bluetooth уменьшает уязвимости безопасности с помощью мощного шифрования и устойчивых протоколов проверки.
В развертывании IIoT, масштабная сенсорная сеть Bluetooth общается в основном через шлюзы, предназначенные для сочетания с несколькими устройствами.Разработчики могут реализовать бесшовную совместимость со смартфонами и планшетами, тем самым упрощая установку и диагностику и повышая эффективность технического обслуживания.
Однако для того, чтобы беспроводные сети адаптировались к IIoT, сенсорные сети Bluetooth также должны надежно адаптироваться к жестким условиям развертывания, снижать потребление энергии, повышать экономическую эффективность,и упростить обслуживание.
Создание сетей IIoT с модулями 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.Модуль имеет промышленный температурный диапазон от - 40 ° C до + 85 ° C и использует режимы работы в холодном режиме и спящем режиме для удовлетворения требований надежности и энергопотребленияПотребление тока устройства XBee 3 BLU составляет 7,5 мА (mA) и 8 микроампер (μA) соответственно, что может поддерживать долгосрочную установку дистанционных датчиков в сложных местах,Так что ценную информацию можно получить без периодической замены батареи..
Другие особенности включают:
Максимальная скорость передачи данных составляет 2 мегабита в секунду (Mb/s), что обеспечивает подробную информацию о работе сложных машин
Максимальная мощность передачи составляет +8 дБ милливатт (dBm), что позволяет осуществлять высокопроизводительную связь в диапазоне прямого видения 15 метров (м) внутри помещений или 300 метров на открытом воздухе
Цифровые В/В и 4 10-битных входа ADC для гибкой интеграции с различными интерфейсами устройств и датчиков
Поток питания от V до 3,8 V, гибкий выбор мощности
Digi TrustFence Security для защиты устройств и сетей, включая безопасную загрузку, защищенные аппаратные порты и проверку устройств
Современная микропрограммируемость для быстрого развития систем обработки данных и принятия решений на устройстве
Полностью регулируется в Северной Америке (FCC, IC) и Европе (ETSI)