Оперативность, качество, доступные цены!
info@smart-sps.ru

Москва, ул. 6-я Радиальная, д.9​

Формирование информационной сети с помощью решений Интернета вещей

Технология Интернета вещей создает безопасный и умный мир, позволяя использовать искусственный интеллект с электронными устройствами, подключенными к Интернету.

Движущей силой современных умных автомобилей, домов, заводов и городов является множество существующих устройств Интернета вещей (IoT). Они могут собирать данные практически о любых физических параметрах или параметрах окружающей среды, таких как давление, температура, интенсивность света и влажность, и передавать большие объемы данных в Интернет с помощью нелицензированных диапазонов беспроводной связи.

Учитывая растущие скорости сотовых сетей беспроводной связи, таких как 4G LTE и появляющиеся высокоскоростные сети 5G New Radio (NR), после того, как данные с устройств IoT были сохранены в «облаке» серверов, подключенных к Интернету, они могут практически мгновенно применять для мониторинга и анализа. В свою очередь, больницы становятся безопаснее, производственные предприятия - более эффективными, а дома и города - «умнее» и удобнее для жизни.

Беспроводная сотовая связь не всегда может быть доступна для подключения датчиков IoT к Интернету, и по этой причине системы IoT функционируют как «сеть в сети». Типичная сеть Интернета вещей состоит из удаленно расположенных датчиков, таких как видеокамеры и интеллектуальные датчики безопасности, которые обнаруживают движение, когда злоумышленник входит в охраняемое помещение, и интеллектуального шлюза, который подключается к датчикам по беспроводной сети.

Шлюз обладает вычислительной мощностью достаточной для работы программного обеспечения, связанных с данными, собираемыми датчиками Интернета вещей, например программного обеспечения для мониторинга безопасности умного дома. Он также координирует передачу данных в беспроводную сотовую сеть, если она доступна и находится в пределах досягаемости шлюза. Когда сотовая сеть недоступна или находится в пределах досягаемости, шлюз можно запрограммировать для связи с компьютером пользователя, смартфоном или другим мобильным устройством для мониторинга и управления.

Какая сеть применима?

При создании взаимосвязанной сети устройств IoT, функции устройств и приложений будут определять ключевые параметры сети IoT, например, требуется ли ближнее или дальнее покрытие для шлюза, нужен ли узкополосный или широкополосный канал, большие или малые объемы данных, а также энергопотребление сети IoT, наличие у датчиков постоянного питания или необходимость работы от батареи. Устройства IoT осуществляют беспроводную связь со шлюзом через безлицензионные промышленные, научные и медицинские (ISM) диапазоны частот, в том числе 433, 868, 915 МГц и 2,4 ГГц.

Для подключения устройств IoT к шлюзу IoT используются различные стандарты беспроводной связи ISM-диапазона, включая Bluetooth (на основе стандарта IEEE 802.15.1), Zigbee (IEEE 802.15.4) и Wi-Fi (IEEE 802.11). Все три протокола работают на частоте 2,4 ГГц. Wi-Fi, который используется во многих беспроводных локальных сетях (WLAN), также работает на частоте 5 ГГц.

Двусторонние каналы связи между датчиком или узлом IoT и его шлюзом или сервером должны обеспечивать адекватный динамический диапазон (мощность передачи и чувствительность приемника) для надежной связи с заданными скоростями передачи данных. Но они также должны работать без помех от других сигналов в часто переполненном ISM-диапазоне 2,4 ГГц. Например, беспроводная сеть IoT на основе Zigbee должна выдерживать помехи от сигналов Bluetooth в том же диапазоне, как от фиксированных, так и от мобильных беспроводных устройств.

Для многих приложений IoT работа с низким энергопотреблением является важным соображением. С этой целью LoRaWAN - технология LoRa беспроводной глобальной сети (WAN) с низким энергопотреблением, разработанная Semtech, - была принята для многих устройств и шлюзов IoT для экономии энергии. Узлы или датчики с батарейным питанием соединяются по восходящей линии связи или передают данные на шлюз или сервер, а по нисходящей линии связи получают инструкции от шлюза только в определенное время для экономии энергии, в отличие от более энергоемких датчиков, которые могут оставаться в постоянном режиме приема со шлюзом.

Технология LoRaWAN IoT основана на нелицензированном спектре ISM 2,4 ГГц, а также на частотах от 867 до 869 МГц в Европе и от 902 до 928 МГц в США. Использование расширенного спектра и протоколов IEEE 802.15.4g, устройства и шлюзы LoRaWAN IoT используют различную модуляцию. Semtech производит шлюзы и узловые передатчики, приемники и трансиверы для маломощных приложений Интернета вещей.

Набор приложений

Использование локальных сетей, которые могут обмениваться данными между пользователями и устройствами IoT, создает практически неограниченные возможности для применения методов искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения к электронным системам и устройствам на самых отраслях бизнеса. Лучшими приложениями для устройств Интернета вещей и сетей с низким энергопотреблением являются приложения, применяемые в помещениях как часть умного дома или здания. Такие приложения позволяют владельцу здания добавлять датчики IoT для обеспечения безопасности, контроля температуры, включать и выключать свет в зависимости от времени суток и даже выполнять удаленный интеллектуальный мониторинг энергопотребления для экономии за счет минимизации энергопотребления в тех частях дома, где оно не требуется.

В приложениях этого типа все датчики Интернета вещей подключаются к шлюзу по беспроводной сети, как WLAN. Затем шлюз подключается поставщиком услуг к основной сети связи с помощью оптоволоконного наземного соединения или через беспроводное соединение с сотовой сетью беспроводной связи 3G, 4G или 5G. При наличии доступа к стационарной или мобильной связи пользователь может в любое время отслеживать и изменять настройки датчиков Интернета вещей в умном доме.

Первоначальные вложения в шлюз IoT и сенсорные устройства быстро окупаются за счет экономии энергии в умном доме. Кроме того, настройку IoT можно использовать для других приложений в здании. Например, он может обеспечить круглосуточную охрану, которая обеспечивает душевное спокойствие, которое дает постоянная электронная безопасность. Или он может предложить возможность удаленно и автоматически отслеживать необходимое техническое обслуживание электронного оборудования, такого как стиральные машины, сушилки и нагревательное оборудование, в любое время с помощью мобильного устройства связи, такого как смартфон.

Возможно, наиболее удаленное применение технологии IoT находится в национальных лесах и заповедниках, где шлюзы и датчики IoT используются для удаленного отслеживания и защиты исчезающих видов животных от незаконной охоты и отлова. Устройства IoT с низким энергопотреблением особенно необходимы в таких приложениях для обеспечения максимального времени работы и расширенного охвата сети IoT.

Многие из этих приложений помогают лесничим в удаленных национальных парках Африки и Южной Америки предотвращать попытки браконьеров отловить животных в парках. Из-за удаленности парков обычно нет доступа к глобальной сотовой беспроводной сети 3G или 4G; Система IoT должна функционировать как безопасная беспроводная сеть связи с относительно большим радиусом действия. Датчики, такие как датчики движения, распределены по всему парку и его периметру и связаны с сетью ведомых и главных шлюзов для создания покрытия на обширной территории, что позволяет рейнджерам отслеживать браконьеров, а также проверять местонахождение своих ценных «жителей».

Технологии Интернета вещей быстро становятся чрезвычайно полезными и во многих других отраслях. Для подключенных автомобилей она упрощает связь между водителями, а также обеспечивает взаимодействие между водителем и машиной. На предприятиях устройства IoT помогают отслеживать и поддерживать запасы, а также повышать эффективность логистики и управления цепочками поставок, также IoT обеспечивает связь между автоматами (M2M) - искусственный интеллект и машинное обучение между машинами могут помочь оптимизировать производительность роботизированного сборочного и производственного оборудования, одновременно контролируя энергопотребление и повышая энергоэффективность. В «умных городах» датчики и сети Интернета вещей предоставляют множество функций для повышения качества жизни, включая автоматизированный мониторинг движения транспортных средств/пешеходов на дорожных развязках.

Прорыв в области медицины

Однако, возможно, ни одна отрасль не получает большей выгоды от использования технологии IoT, чем в медицина и здравоохранение. Компания AT&T Business, одина из лидеров в области применения устройств и сетей Интернета вещей в различных отраслях, уже подключила миллионы «умных автомобилей» к Интернету с помощью своих устройств IoT и сетей 4G LTE.

AT&T Business прогнозирует, что к 2025 году в США через технологию IoT будут подключены к Интернету 80 миллиардов устройств. Другие прогнозисты заявили, что триллионы устройств только в Китае будут подключены к Интернету к 2025 году, что создаст потребность в увеличении пропускной способности и скорости передачи данных в сотовых беспроводных сетях 5G.

Увеличение продолжительности жизни приводит к увеличению числа пожилых пенсионеров и связанным с этим увеличением потребности в медицинском наблюдении на дому. К сожалению, по мере роста числа пожилых потенциальных пациентов услуги врачей становятся все более дефицитными. Применение технологии IoT может помочь, обеспечивая домашний мониторинг с помощью медицинских устройств с поддержкой IoT, таких как мониторы артериального давления и сердечного ритма, к которым врач или медицинский работник может получить удаленный доступ через сотовую сеть 3G, 4G или 5G (рис. 1).

Рис. 1. Использование технологии Интернета вещей может принести наибольшую пользу в больницах и медицинских учреждениях. (Любезно предоставлено AT&T Business)

Например, AT&T Business использует свой концентратор Astute CTR-01 и несколько узлов IoT для обеспечения домашнего медицинского мониторинга и подключения медицинских устройств с подключением к сети 4G LTE для безопасного внешнего доступа с помощью смартфона. Концентратор/шлюз совместим со стандартными технологиями беспроводной сети, такими как Bluetooth Low Energy (BLE) и Wi-Fi, что упрощает взаимодействие коммерческих медицинских устройств с поддержкой IoT, таких как носимые устройства мониторинга. Программное обеспечение с программируемым интерфейсом (API), разработанное для устройств и концентраторов Интернета вещей, также совместимо с большинством устаревшего медицинского оборудования, что упрощает создание домашней системы медицинского мониторинга.

Технология Интернета вещей также помогает повысить безопасность и эффективность медицинских работников в медицинских учреждениях, начиная с практики автоматической регистрации пациентов. Кроме того, технология может применяться для беспроводного подключения и мониторинга многих медицинских мониторов по всей больнице, сохраняя при этом кибербезопасность API-интерфейсов, которые управляют шлюзами IoT, соединяющими многие медицинские узлы по всему объекту (рис. 2).

Рис. 2. Технология Интернета вещей поможет удовлетворить медицинские потребности растущего и стареющего населения при сокращении числа медицинских специалистов. (Любезно предоставлено AT&T Business)

Сети IoT также предоставляют медицинским работникам мгновенный доступ к данным из относительно больших и сложных систем медицинского анализа. К ним относятся системы компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) (рис. 3).

Рис.3. Устройства и сети IoMT компании AT&T Business могут обеспечивать удаленный доступ к иследованию мозга, выполняемому оборудованием компьютерной томографии. (Любезно предоставлено AT&T Business)

Широкое использование компанией AT&T Business технологии IoT для медицинских приложений побудило компанию описать свои медицинские электронные продукты и услуги как Интернет медицинских вещей (IoMT), который включает в себя уникальную услугу Aira.

Источник www.electronicdesign.com