Internet of Things forbinder den fysiske verden med dataservere i den digitale verden, og pr\u00e6senterer indsigt for brugeren. En simpel model til at illustrere logikken er vist nedenfor:<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/beacontower.io\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/iot-overview.jpg\")
<\/strong><\/h1>\nDen fysiske ting<\/strong> kan opholde sig hvor som helst som en fast enhed – f.eks. fabriksmaskiner – eller en bev\u00e6gelig genstand – f.eks. k\u00f8lebeholdere. Sensorer <\/strong>registrerer en fysisk egenskab p\u00e5 den fysiske ting, s\u00e5som temperatur eller mekanisk placering af et stykke bev\u00e6geligt maskineri. Aktuatorer<\/strong> betjener tingen, og handler p\u00e5 digitale kontrolkommandoer for at \u00e5bne, dreje, k\u00f8le, flytte osv. Ofte er lag 1 & 2 integreret og k\u00f8rer et autonomt lukket kredsl\u00f8bskontrolsystem, for eksempel ved at styre servomekanismer eller opretholde den indstillede temperatur, ved at betjene en varmtvandsventil.<\/p>\nData indsamlet af sensorer og kontrolkommandoer fra den digitale tjeneste sendes og modtages gennem forbindelseslaget<\/strong>, som v\u00e6lges til at d\u00e6kke transmissionens fysiske afstand og den n\u00f8dvendige b\u00e5ndbredde til form\u00e5let. Forbindelse kan opdeles i f.eks. lokal tr\u00e5dl\u00f8s forbindelse p\u00e5 webstedet, og derefter bruge offentligt internet til at oprette forbindelse til serverne i den digitale verden.<\/p>\nInstallationen i den fysiske verden kaldes ogs\u00e5 Edge<\/strong>.<\/p>\nI den digitale verden, Cloud<\/strong>, lagres og normaliseres data for at forbedre digitale r\u00e5formater med informative metadata og supplerende oplysninger s\u00e5som tidsstempel, placeringskode, samplingsfrekvens osv. Hostet p\u00e5 et centralt computersystem. \u201cCloud\u201d er blot endnu et udtryk for en meget skal\u00e9rbar serverfarm, men ordet indikerer en abstraktion af mindre bekymring for hvor behandlingen udf\u00f8res, s\u00e5 l\u00e6nge slutbrugeren oplever det \u00f8nskede output p\u00e5 en dedikeret pc, tablet eller mobilterminal.<\/p>\nAnalytics <\/strong>modellerer data ved hj\u00e6lp af almindelige statistikv\u00e6rkt\u00f8jer s\u00e5som trendlinjer, gennemsnit, varians yderligere forbedret ved at anvende korrelations- og regressionsalgoritmer – alt sammen med det form\u00e5l at l\u00e6re m\u00f8nstre og senere sammenligne dem p\u00e5 tv\u00e6rs af datas\u00e6t. Forskellige tr\u00e6ningsmetoder til forudsigelse anvendes, indtil modellen opn\u00e5r et \u00f8nsket niveau af n\u00f8jagtighed p\u00e5 tr\u00e6ningsdataene.<\/p>\nDen digitale tjeneste<\/strong> pr\u00e6senterer data som direkte afl\u00e6sninger – tidslinjer, m\u00e5lere, varmekort osv. – samt visualiserer de m\u00f8nstre, der l\u00e6res under analysen. Dette kan pr\u00e6senteres som store displaydashboards eller sendes til en h\u00e5ndholdt enhed til direkte kunde- eller operat\u00f8rinteraktion.<\/p>\nEn fabrikskvalitetsoperat\u00f8r<\/strong> kan nu fra et instrumentbr\u00e6t se et farvekort over komponenter, der indikerer den risiko, der snart indtr\u00e6ffer, baseret p\u00e5 deres produktionshistorie sammenlignet med mange \u00e5rs erfaring, som maskinleverand\u00f8ren har samlet fra lignende dele over en verdensomsp\u00e6ndende installationsbase.<\/p>\nAfsnittene nedenfor eksemplificerer yderligere eller uddyber visse egenskaber, der skal tages i betragtning for hvert lag:<\/p>\n
<\/a>Fysiske ting<\/h2>\nEnheden eller apparatet med fysisk tilstedev\u00e6relse: Elektrisk transportb\u00e5nd, hydraulisk positionsservo, automatisk d\u00f8r, afl\u00f8bspumpe, blodtryksm\u00e5ler. Det er den enhed, der skal m\u00e5les eller kontrolleres.<\/p>\n
<\/a>Sensorer\/aktuatorer<\/h2>\nSensorer udsender et elektrisk signal som en afl\u00e6sning af position, temperatur, GPS-modul, kraftdissipation, tryk, vibration, lyd osv.<\/p>\n
Aktuatorer bruger energi til at flytte eller aktivere luftventiler, hydraulik, elektriske motoraksler, servomekanismer, afl\u00f8bspumper, vibratorer osv.<\/p>\n
Energimangel<\/h3>\n
Sensorer p\u00e5 fjerntliggende steder kan v\u00e6re begr\u00e6nset af meget lav effekt, der er tilg\u00e6ngelig p\u00e5 m\u00e5lepunktet. P\u00e5 ethvert tidspunkt unders\u00f8ges nye m\u00e5der at minimere vedligeholdelse af installerede enheder inklusiv udskiftning af batterier, hvilket har f\u00f8rt til fremkomsten af avancerede energih\u00f8stningsprincipper: Et piezo-element, der genererer str\u00f8m fra klemning, kan fange minimale bev\u00e6gelser for at generere str\u00f8m til en sensor og sender; en sensor p\u00e5 en enhed med en tydelig temperaturforskel kan h\u00f8ste energi via Peltier-effekten. Endnu andre enheder str\u00e6ber efter at indsamle solenergi til et forseglet batteri, der ikke skal udskiftes f\u00f8r om 10 \u00e5r.<\/p>\n
IoT-relevante komponenter med priserosion<\/h3>\n
Visse komponenter er tilb\u00f8jelige til en dramatisk volumenfor\u00f8gelse p\u00e5 markedet, da andre dom\u00e6ner opfanger funktionaliteten, der udl\u00f8ser umiddelbar mangel og derefter en h\u00e5rd konkurrence, der f\u00f8rer til kraftig priserosion. Matrixen af sensorer, der er implementeret i smartphones s\u00e5som accelerometre, digitalt kompas, GPS-modtager, medium- og high-definition kamera, lyssensorer, mikrofoner osv., giver en rig kilde til muligheder for gr\u00e6nseflade til industri- eller kundeudstyr til ethvert andet form\u00e5l.<\/p>\n
N\u00e5r f\u00f8rst en sensor er blevet almindelig inden for smartphone-dom\u00e6net (forsendelsesm\u00e6rket p\u00e5 1 milliard LTE-smartphone blev overg\u00e5et i 2016), er en komponent som et accelerometer tilg\u00e6ngelig til ca. 0,50 USD – i 1980’erne var omkostningerne over 500 USD pr. stk.<\/p>\n
<\/a>Dataindsamling<\/h2>\nDataindsamling etablerer en buffer mellem m\u00e5lingerne fra sensorer og den forbindelse, der bruges til at videresende dataene. B\u00e5ndbredden er muligvis ikke den samme, eller andre data kan v\u00e6re samlet inden videresendelse. Yderligere kan dataindsamlingspunktet udf\u00f8re indledende beregninger eller kontrol af de tilknyttede data og aktuatorer.<\/p>\n
Eksperimenterende enheder<\/h3>\n
Til eksperimentering og forretningsverifikationsform\u00e5l er der en r\u00e6kke generelle modul\u00e6re enheder tilg\u00e6ngelige, der forbinder via standardgr\u00e6nseflader til sensorer og udf\u00f8rer datah\u00e5ndtering\/transmission. Dette forenkler forbindelsen til eksterne sensorer og et valg af tr\u00e5dl\u00f8s forbindelse. Et intuitivt softwaremilj\u00f8 (SDK) underst\u00f8tter hurtig eksperimentering og fjernopdatering distribueret til enheder p\u00e5 stedet eller i et laboratorium.<\/p>\n
En smule \u201dn\u00f8rdet\u201d<\/em> eksperimentel tilgang er at erhverve et enkeltst\u00e5ende computerkort, f.eks. C.H.I.P. (9 USD) Raspberry Pi Zero (fra 5 USD). Som kernen i en lang r\u00e6kke opfindelser baseret p\u00e5 Linux, Windows-10 eller andre COTS-operativsystemer er \u00f8kosystemet omfattende, men skr\u00f8beligt og beregnet til fortsat udforskning for at f\u00e5 fordel af allerede offentlige drivere osv.<\/p>\nKontrol loop<\/h3>\n
Uanset hvor p\u00e5lidelig og hurtig forbindelsen ville v\u00e6re p\u00e5 et 4G \/ LTE-netv\u00e6rk, ville styringen af \u200b\u200bet atomkraftv\u00e6rk aldrig blive styret via en fjernforbindelse – konsekvenserne, hvis de blev afbrudt, ville v\u00e6re fatale.<\/p>\n
Der kr\u00e6ves meget korte responstider til styring af tidskritiske systemer som automatiserede lukkede sl\u00f8jfer, der regulerer og afbalancerer undersystemer, f.eks. aktualitet af et fabriks transportb\u00e5nds hastighed til at synkronisere med andre procestrin.<\/p>\n
Overordnet kontrol af systemet – som f.eks. \u00e6ndring af referencetemperaturindstillingspunktet – er uafh\u00e6ngig af n\u00f8jagtig rettidighed og kan ske p\u00e5 afstand p\u00e5 operat\u00f8rens instrumentbr\u00e6t eller en knap for at kontrollere processen.<\/p>\n
Den ydre overv\u00e5gningssl\u00f8jfe er ikke direkte involveret i at kontrollere, men overv\u00e5ger og reagerer p\u00e5 observationer over tid, f.eks. overv\u00e5gning af gennemsnit og varians af temperaturstabilitet, sammenligning p\u00e5 tv\u00e6rs af alle temperatursensorer; benchmarking af energiforbrug med indend\u00f8rs komfort p\u00e5 tv\u00e6rs af etager eller bygninger og efterf\u00f8lgende fra bedste praksis foresl\u00e5r korrigerende handlinger p\u00e5 systemkontrollen.<\/p>\n
<\/a>Forbindelse (digital infrastruktur)<\/h2>\nDedikerede datatransmissionsprotokoller er udviklet og optimeret med det form\u00e5l at minimere energiforbruget og kun transmittere et minimum af information i netv\u00e6rk, hvor enheder kan g\u00e5 i dvaletilstand og v\u00e5gne op, n\u00e5r det er n\u00f8dvendigt.<\/p>\n
Milliarder af kompakte radiomoduler, protokollogik og antenner, der er implementeret p\u00e5 tv\u00e6rs af h\u00e5ndholdte enheder, giver mulighed for at udstyre IoT-enheder med kort (NFC, Bluetooth), medium (WiFi) eller lang r\u00e6kkevidde (3G, 4G, 5G, NB-IoT) -tilslutning tilg\u00e6ngelig som integrerede moduler til meget lave omkostninger.<\/p>\n
Den digitale infrastruktur skal optimeres til den fulde rute fra oprindeligt at forbinde en simpel sensor mod en hub eller router, som igen forbinder forbindelsen til serverne og skyfunktionalitet. Flere systemer kan implementeres for at supplere kravene for brugsscenariet.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/beacontower.io\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/connectivity-technologies.jpg\")
<\/p>\n
Data indsamlet af sensorer og kontrolkommandoer fra den digitale tjeneste sendes og modtages gennem forbindelseslaget<\/strong>, som v\u00e6lges til at d\u00e6kke transmissionens fysiske afstand og den n\u00f8dvendige b\u00e5ndbredde til form\u00e5let. Forbindelse kan opdeles i f.eks. lokal tr\u00e5dl\u00f8s forbindelse p\u00e5 webstedet, og derefter bruge offentligt internet til at oprette forbindelse til serverne i den digitale verden.<\/p>\n Installationen i den fysiske verden kaldes ogs\u00e5 Edge<\/strong>.<\/p>\n I den digitale verden, Cloud<\/strong>, lagres og normaliseres data for at forbedre digitale r\u00e5formater med informative metadata og supplerende oplysninger s\u00e5som tidsstempel, placeringskode, samplingsfrekvens osv. Hostet p\u00e5 et centralt computersystem. \u201cCloud\u201d er blot endnu et udtryk for en meget skal\u00e9rbar serverfarm, men ordet indikerer en abstraktion af mindre bekymring for hvor behandlingen udf\u00f8res, s\u00e5 l\u00e6nge slutbrugeren oplever det \u00f8nskede output p\u00e5 en dedikeret pc, tablet eller mobilterminal.<\/p>\n Analytics <\/strong>modellerer data ved hj\u00e6lp af almindelige statistikv\u00e6rkt\u00f8jer s\u00e5som trendlinjer, gennemsnit, varians yderligere forbedret ved at anvende korrelations- og regressionsalgoritmer – alt sammen med det form\u00e5l at l\u00e6re m\u00f8nstre og senere sammenligne dem p\u00e5 tv\u00e6rs af datas\u00e6t. Forskellige tr\u00e6ningsmetoder til forudsigelse anvendes, indtil modellen opn\u00e5r et \u00f8nsket niveau af n\u00f8jagtighed p\u00e5 tr\u00e6ningsdataene.<\/p>\n Den digitale tjeneste<\/strong> pr\u00e6senterer data som direkte afl\u00e6sninger – tidslinjer, m\u00e5lere, varmekort osv. – samt visualiserer de m\u00f8nstre, der l\u00e6res under analysen. Dette kan pr\u00e6senteres som store displaydashboards eller sendes til en h\u00e5ndholdt enhed til direkte kunde- eller operat\u00f8rinteraktion.<\/p>\n En fabrikskvalitetsoperat\u00f8r<\/strong> kan nu fra et instrumentbr\u00e6t se et farvekort over komponenter, der indikerer den risiko, der snart indtr\u00e6ffer, baseret p\u00e5 deres produktionshistorie sammenlignet med mange \u00e5rs erfaring, som maskinleverand\u00f8ren har samlet fra lignende dele over en verdensomsp\u00e6ndende installationsbase.<\/p>\n Afsnittene nedenfor eksemplificerer yderligere eller uddyber visse egenskaber, der skal tages i betragtning for hvert lag:<\/p>\n Enheden eller apparatet med fysisk tilstedev\u00e6relse: Elektrisk transportb\u00e5nd, hydraulisk positionsservo, automatisk d\u00f8r, afl\u00f8bspumpe, blodtryksm\u00e5ler. Det er den enhed, der skal m\u00e5les eller kontrolleres.<\/p>\n Sensorer udsender et elektrisk signal som en afl\u00e6sning af position, temperatur, GPS-modul, kraftdissipation, tryk, vibration, lyd osv.<\/p>\n Aktuatorer bruger energi til at flytte eller aktivere luftventiler, hydraulik, elektriske motoraksler, servomekanismer, afl\u00f8bspumper, vibratorer osv.<\/p>\n Sensorer p\u00e5 fjerntliggende steder kan v\u00e6re begr\u00e6nset af meget lav effekt, der er tilg\u00e6ngelig p\u00e5 m\u00e5lepunktet. P\u00e5 ethvert tidspunkt unders\u00f8ges nye m\u00e5der at minimere vedligeholdelse af installerede enheder inklusiv udskiftning af batterier, hvilket har f\u00f8rt til fremkomsten af avancerede energih\u00f8stningsprincipper: Et piezo-element, der genererer str\u00f8m fra klemning, kan fange minimale bev\u00e6gelser for at generere str\u00f8m til en sensor og sender; en sensor p\u00e5 en enhed med en tydelig temperaturforskel kan h\u00f8ste energi via Peltier-effekten. Endnu andre enheder str\u00e6ber efter at indsamle solenergi til et forseglet batteri, der ikke skal udskiftes f\u00f8r om 10 \u00e5r.<\/p>\n Visse komponenter er tilb\u00f8jelige til en dramatisk volumenfor\u00f8gelse p\u00e5 markedet, da andre dom\u00e6ner opfanger funktionaliteten, der udl\u00f8ser umiddelbar mangel og derefter en h\u00e5rd konkurrence, der f\u00f8rer til kraftig priserosion. Matrixen af sensorer, der er implementeret i smartphones s\u00e5som accelerometre, digitalt kompas, GPS-modtager, medium- og high-definition kamera, lyssensorer, mikrofoner osv., giver en rig kilde til muligheder for gr\u00e6nseflade til industri- eller kundeudstyr til ethvert andet form\u00e5l.<\/p>\n N\u00e5r f\u00f8rst en sensor er blevet almindelig inden for smartphone-dom\u00e6net (forsendelsesm\u00e6rket p\u00e5 1 milliard LTE-smartphone blev overg\u00e5et i 2016), er en komponent som et accelerometer tilg\u00e6ngelig til ca. 0,50 USD – i 1980’erne var omkostningerne over 500 USD pr. stk.<\/p>\n Dataindsamling etablerer en buffer mellem m\u00e5lingerne fra sensorer og den forbindelse, der bruges til at videresende dataene. B\u00e5ndbredden er muligvis ikke den samme, eller andre data kan v\u00e6re samlet inden videresendelse. Yderligere kan dataindsamlingspunktet udf\u00f8re indledende beregninger eller kontrol af de tilknyttede data og aktuatorer.<\/p>\n Til eksperimentering og forretningsverifikationsform\u00e5l er der en r\u00e6kke generelle modul\u00e6re enheder tilg\u00e6ngelige, der forbinder via standardgr\u00e6nseflader til sensorer og udf\u00f8rer datah\u00e5ndtering\/transmission. Dette forenkler forbindelsen til eksterne sensorer og et valg af tr\u00e5dl\u00f8s forbindelse. Et intuitivt softwaremilj\u00f8 (SDK) underst\u00f8tter hurtig eksperimentering og fjernopdatering distribueret til enheder p\u00e5 stedet eller i et laboratorium.<\/p>\n En smule \u201dn\u00f8rdet\u201d<\/em> eksperimentel tilgang er at erhverve et enkeltst\u00e5ende computerkort, f.eks. C.H.I.P. (9 USD) Raspberry Pi Zero (fra 5 USD). Som kernen i en lang r\u00e6kke opfindelser baseret p\u00e5 Linux, Windows-10 eller andre COTS-operativsystemer er \u00f8kosystemet omfattende, men skr\u00f8beligt og beregnet til fortsat udforskning for at f\u00e5 fordel af allerede offentlige drivere osv.<\/p>\n Uanset hvor p\u00e5lidelig og hurtig forbindelsen ville v\u00e6re p\u00e5 et 4G \/ LTE-netv\u00e6rk, ville styringen af \u200b\u200bet atomkraftv\u00e6rk aldrig blive styret via en fjernforbindelse – konsekvenserne, hvis de blev afbrudt, ville v\u00e6re fatale.<\/p>\n Der kr\u00e6ves meget korte responstider til styring af tidskritiske systemer som automatiserede lukkede sl\u00f8jfer, der regulerer og afbalancerer undersystemer, f.eks. aktualitet af et fabriks transportb\u00e5nds hastighed til at synkronisere med andre procestrin.<\/p>\n Overordnet kontrol af systemet – som f.eks. \u00e6ndring af referencetemperaturindstillingspunktet – er uafh\u00e6ngig af n\u00f8jagtig rettidighed og kan ske p\u00e5 afstand p\u00e5 operat\u00f8rens instrumentbr\u00e6t eller en knap for at kontrollere processen.<\/p>\n Den ydre overv\u00e5gningssl\u00f8jfe er ikke direkte involveret i at kontrollere, men overv\u00e5ger og reagerer p\u00e5 observationer over tid, f.eks. overv\u00e5gning af gennemsnit og varians af temperaturstabilitet, sammenligning p\u00e5 tv\u00e6rs af alle temperatursensorer; benchmarking af energiforbrug med indend\u00f8rs komfort p\u00e5 tv\u00e6rs af etager eller bygninger og efterf\u00f8lgende fra bedste praksis foresl\u00e5r korrigerende handlinger p\u00e5 systemkontrollen.<\/p>\n Dedikerede datatransmissionsprotokoller er udviklet og optimeret med det form\u00e5l at minimere energiforbruget og kun transmittere et minimum af information i netv\u00e6rk, hvor enheder kan g\u00e5 i dvaletilstand og v\u00e5gne op, n\u00e5r det er n\u00f8dvendigt.<\/p>\n Milliarder af kompakte radiomoduler, protokollogik og antenner, der er implementeret p\u00e5 tv\u00e6rs af h\u00e5ndholdte enheder, giver mulighed for at udstyre IoT-enheder med kort (NFC, Bluetooth), medium (WiFi) eller lang r\u00e6kkevidde (3G, 4G, 5G, NB-IoT) -tilslutning tilg\u00e6ngelig som integrerede moduler til meget lave omkostninger.<\/p>\n Den digitale infrastruktur skal optimeres til den fulde rute fra oprindeligt at forbinde en simpel sensor mod en hub eller router, som igen forbinder forbindelsen til serverne og skyfunktionalitet. Flere systemer kan implementeres for at supplere kravene for brugsscenariet.<\/p>\n<\/a>Fysiske ting<\/h2>\n
<\/a>Sensorer\/aktuatorer<\/h2>\n
Energimangel<\/h3>\n
IoT-relevante komponenter med priserosion<\/h3>\n
<\/a>Dataindsamling<\/h2>\n
Eksperimenterende enheder<\/h3>\n
Kontrol loop<\/h3>\n
<\/a>Forbindelse (digital infrastruktur)<\/h2>\n
<\/p>\n