Датчики iot: Как работают датчики в IoT и чем они отличаются друг от друга

Как работают датчики в IoT и чем они отличаются друг от друга

Аналоговые данные тоже можно передавать, например по радио. Но компьютеры работают только с цифровыми данными, так что их все равно придется переводить в цифру. И лучше сделать это до передачи, чтобы использовать более современные и быстрые каналы связи.

Простые аналоговые датчики не умеют преобразовывать сигнал. Чтобы получить от них информацию в цифровом виде, нужна шкала, где аналоговым значениям соответствуют цифровые.

Пример: возьмем обычный ртутный термометр. Когда температура растет, ртуть расширяется. Информация о расширении и сжатии ртути — аналоговые данные. Чтобы понять, сколько на улице градусов, нужно наложить на ртутный столбик понятную человеку шкалу. А чтобы передавать эти данные другим устройствам — подключить к термометру преобразователь с встроенной шкалой, который преобразует расширение ртутного столбика в цифровой сигнал.

Чтобы не подключать преобразователи каждый раз, придумали цифровые датчики.

Они также измеряют аналоговые величины, но в них уже встроен преобразователь.

Так, электронный термометр измеряет ту же аналоговую величину, что и обычный термометр — температуру. В него встроен терморезистор — элемент, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры. Преобразователь внутри термометра фиксирует сопротивление и переводит его в цифровые данные. Потом термометр высвечивает эти цифровые данные на дисплее или передает данные на сервер либо в облако.

Сейчас в IoT почти всегда используют цифровые датчики — данные с них удобнее передавать. Причем все популярнее становятся не обычные, а умные датчики.

Что такое умные датчики и зачем они нужны

Один отдельный датчик может измерять только конкретную физическую величину, например влажность. Но почти всегда для целей бизнеса или производства требуется решать более сложные задачи, чем просто измерить один показатель.

Пример: на производстве нам нужно знать точку росы — температуру, при которой влага из воздуха начнет выпадать в виде росы. Для этого нужно измерить влажность и температуру, рассчитать, при каких показателях воздух станет слишком насыщен влагой, учесть изменение разных показателей с течением времени.

Чтобы решить эту задачу, можно установить много датчиков, связать их, настроить систему для сбора данных и их анализа. А можно просто взять умный датчик точки росы. В нем есть все нужные датчики, а также процессор, который собирает, обрабатывает и анализирует данные. В итоге такой умный датчик сразу передает всю нужную информацию.

Некоторые умные датчики умеют даже принимать определенные решения. Например, датчик дыма может автоматически включить сигнализацию. Он передаст сигнализации не информацию о задымлении, а именно команду «включить», так как сам определил уровень дыма как опасный.

Покупать десяток разных датчиков, соединять их и настраивать логику обработки очень сложно. Поэтому сейчас в IoT используют в основном умные датчики, которые умеют собирать разные показатели и передавать на сервер уже первично обработанные данные.

IoT датчики от компании Kauri

Датчики интернета вещей (IoT-датчики) – это устройства, которые измеряют характеристики объектов, подключенных к Интернету вещей, фиксируют изменения внешней среды и затем преобразуют полученные данные для дальнейшей обработки.

Таким образом, главная задача IoT датчиков –  улавливать изменения заданных параметров в окружающей среде и затем преобразовывать полученные данные в цифровой вид.

По типу выходного сигнала IoT датчики классифицируются:

• Аналоговые – датчики температуры, влажности, освещенности, тока и напряжения, потребляемой мощности, расхода, уровна, давления и др;
• Дискретные – датчики открытия\закрытия, движения\перемещения, воды\протечки;
• Импульсные – датчики расхода веществ;
• Цифровые – аналоговый датчик с подключенным цифровым преобразователем;

По способу передачи информации IoT датчики можно классифицировать:

• проводные датчики (все аналоговые датчики, а также дискретные и импульсные)
• беспроводные датчики

Для организации взаимодействия с серверами и пограничными устройствами используются преимущественно Беспроводные технологии, такие как Bluetooth, NFC, RF, Wi-Fi, LoRaWAN и NB-IoT (сотовая связь).

NB-IoT датчики –  это датчики IoT, работающие в стандарте NB-IoT (Narrow Band Internet of Things)* – стандарт сотовой связи для устройств телеметрии с низкими объёмами обмена данными.

Производитель NB-IoT-датчиков выделяет следующие преимущества:

– Низкое энергопотребление (вплоть до 10 лет в сети от батареи емкостью 5 Вт*ч)

– Огромная емкость сети (десятки-сотни тысяч подключенных устройств на одну базовую станцию) Низкая стоимость устройств

Организация сети и количество датчиков в ней определяют необходимое количество пограничных устройств, отвечающих за анализ данных с датчиков перед отправкой информации на облачные серверы.

Датчики | iot.ru Новости Интернета вещей

1. Определение

Датчики – устройства, измеряющие физические характеристики объектов или окружающей среды (например, температуру, давление, наличие примесей в воздухе, положение в пространстве и т.

д) и преобразующие ее в вид, удобный для дальнейшей обработки.

2. История создания и развития

Первые попытки создания датчиков были предприняты еще более трех веков назад, но первым датчиком, появившемся на рынке, считается термостат, изобретенный в 1883 году Уорреном Джонсоном. Впоследствии Уоррен Джонсон основал компанию Johnson Controls, основным направлением которой было разработка и производство автоэлектроники. 

С развитием технологий и элементной базы появились новые типы датчиков. С конца 1940-х годов началось производство инфракрасных датчиков, первый датчик движения появился в начале 1950-х годов и был изобретением Самюэля Баньо. Его устройство использовало ультразвуковые частоты, а также эффект Доплера. В конце 20-го века начали разрабатываться химические датчики (для определения химического состава среды) и биосенсоры.

В настоящее время датчики являются одной из основных компонент робототехники при создании интеллектуальных систем, способных видеть (фотонная технология), чувствовать (физические измерения), слышать, мыслить/общаться (интеллектуальная электроника и беспроводные технологии), перемещаться (датчики, объединенные с исполнительными механизмами), различать запахи (электронные носы).

3. Технические характеристики

Основные характеристики датчиков:

• чувствительность (порог чувствительности) – наименьшее значение входной величины, приводящее к изменению измеряемой выходной;

• погрешность выходного сигнала – определена для нормальных условий эксплуатации, при изменении условий окружающей среды, погрешность увеличивается;

• диапазон измерения – минимально и максимально возможные значения величин, которые сможет детектировать датчик.

Датчики можно разделить на две большие группы: активные (сами воздействуют на окружающую среду) и пассивные (окружающая среда воздействует на них).

По измеряемому параметру бывают датчики: влажности, света, движения, положения в пространстве, газа, давления, температуры и многие другие.

По типу выходного сигнала различают аналоговые и цифровые датчики. По среде передачи – проводные и беспроводные. Датчики могут являться частью какого-либо прибора, тогда они называются интегральные, а могут представлять собой независимое устройство, так называемые элементные датчики.

По способу питания датчики бывают автономные (работают от батареи) и подключенные к сети электропитания.

4. Кейсы применения

Датчики используются в горнодобывающей, аэрокосмической, автомобильной промышленности (например, парктроник, датчик уровня топлива, датчик дождя и многие другие), в сельском хозяйстве (для мониторинга сельскохозяйственных угодий, создание «умных» теплиц), в медицине для наблюдения за пациентами и их лечения (например, датчик для определения уровня сахара в крови, фитнес браслеты).

Также датчики активно внедряют в системы домашней автоматизации (включение/выключение света в зависимости от показаний датчика освещенности, изменение интенсивности работы обогревающих элементов на основе показаний датчика температуры и влажности и другое).

Современные гаджеты оснащены различными датчиками, практически в любом смартфоне сегодня есть гироскоп, датчик отпечатка пальцев, датчик освещенности.

5. Полезные ссылки

Источники:

Датчик температуры и магнитоконтактный NB-IoT

Датчик создан на базе NB-IoT контроллера SAURES R7, имеет компактные размеры и может выполнять сразу две функции: контролировать температуру окружающей среды и положение двери, окна или люка (имеет встроенный герконовый датчик). Почасовые данные о состоянии и информация о тревожных событиях передаются в личный кабинет пользователя. При активации датчик немедленно отправляет уведомление на электронную почту или смартфон пользователя.

Внимание!

Убедитесь в наличии покрытия NB-IoT в месте установки. С зоной покрытия можно ознакомиться на сайте оператора МТС.

Как работает NB-IoT датчик

1. NB-IoT датчик постоянно контролирует температуру среды и положение магнитной ответной части.
2. При каждом срабатывании и по расписанию датчик выходит на связь с облаком SAURES.
3. Данные о работе датчика сохраняются в личном кабинете пользователя.
4. Если датчик вышел на связь с сервером по тревоге, то облако сразу же отправляет уведомление пользователю.

Особенности датчика

• За измерение температуры отвечает встроенный резистивный датчик (NTC 10K B=3988).
• Встроенный магнитоконтактный датчик использует стандарт ГЕРКОН.
• Данные о состоянии передаются по беспроводному стандарту NB-IoT. Провода, концентраторы и базовые станции не нужны.
• Прибор оснащен SIM-чипом от МТС с оплаченным трафиком 12 Мб на 6 лет.
• Питание от батареи на 6000 мАч. Ресурс более 6 лет. Батарея легко заменяется.
• Температурный диапазон работы: от -30 до +60°C
• Защита корпуса IP66
• Габариты (без фланцев): 90x35x35 мм.

Веб-кабинет и мобильное приложение

Контролируйте состояние датчика из любой точки мира, где есть Интернет. Ваш личный кабинет доступен через любой веб-браузер и мобильное приложение. Для получения push-уведомлений установите на смартфон приложение SAURES. Приложение доступно в Google Play и Apple Store.

Уведомления на смартфон и электронную почту

Любое тревожное событие: температура вышла за заданный диапазон, активирован датчик положения двери, прибор не выходит на связь по расписанию, вскрытие корпуса датчика, инициирует немедленный выход на связь с облаком и отправку Push или Email уведомления.

Годовой архив данных

Мы гарантируем хранение годовой статистики работы датчика. С помощью графиков в личном кабинете вы можете анализировать данные за различные периоды времени с детализацией по часам, дням и месяцам.

От 6 лет автономной работы

Датчик оснащен сменной литиевой батареей ER26500M. Продолжительность автономной работы устройства при передаче данных в облако раз в сутки составляет не менее 6 лет. При падении уровня заряда ниже 10% датчик сообщит о необходимости заменить батарею с помощью push или email-уведомления.

Защита от потери информации

Если датчик не смог связаться с облаком, то информация сохранится в его энергонезависимой памяти. В оффлайн режиме датчик хранит до 1000 записей (почасовой журнал состояния). При возобновлении связи все данные будут переданы на сервер. При переполнении журнала датчик начнет перезаписывать самые старые данные, поэтому актуальная информация никогда не будет утеряна.

Технология NB-IoT

Датчик выходит в Интернет, используя сотовую сеть стандарта NB-IoT. Это специальный стандарт для устройств интернета вещей.

Без проводов и базовых станций

Благодаря технологии NB-IoT датчик не нуждается в дополнительных проводах, сетевых концентраторах или специальных базовых станциях.

Высокая проникающая способность сигнала

Чувствительность -130dBm позволяет устанавливать датчик в подвалах и других местах, где не работают Wi-Fi и GSM.

Монтаж и настройка

Контроллер уже настроен на работу со встроенными датчиками, вам нужно только разместить прибор, подключить батарейку в разъем на плате и проверить работу устройства (поднести магнитную ответную часть).

Перенастроить контроллер можно с помощью адаптера USB-RS485 и утилиты настройки NB-IoT контроллеров. Процесс настройки и подключения адаптера описан в документации на контроллер R7. Документация и утилита настройки доступны в разделе Поддержка.

Расположение ответной части датчика

Комплектация

• Контроллер SAURES R7 — 1шт.
• Встроенный в контроллер датчик температуры NTC 10 кОм B=3988 — 1 шт
• Встроенный в контроллер герконовый датчик — 1 шт
• Литиевая батарея ER26500M 6000 мАч с разъемом EHR-2 — 1шт.
• Магнит с отверстием для крепления шурупом (ответная часть для герконового датчика) — 1шт.
• Кабель для настройки через интерфейс RS-485 — 1шт.
• Паспорт контроллера — 1шт.

Датчик поставляется в фирменной картонной коробке.

Преобразователь USB->RS-485 для настройки приобретается отдельно!

Роль датчиков в сети интернета вещей

Интернет вещей (IoT) и периферийные вычисления (edge computing) спровоцировали внедрение во множество областей жизни smart-технологий: умный город, умные фабрики, умное сельское хозяйство, умная медицина и многое другое. Основа данных технологий – сбор данных в режиме реального времени с помощью различных датчиков и последующий анализ полученных данных.

TechJury, компания, специализирующаяся на программном обеспечении, проанализировав прогнозы различных фирм, предсказывает, что к 2025 году количество устройств, подключенных к интернету вещей, достигнет 64 миллиардов. В то же время маркетинговая компания Grand View Research прогнозирует, что рынок интернета вещей в том же году достигнет 949,42 миллиардов долларов. Постоянно ускоряющийся рост производства различных типов датчиков также говорит о росте индустрии интернета вещей. Обновление аппаратной и программной части датчиков и систем на их основе происходит стремительными темпами, и ожидается, что в ближайшие 25 лет размеры датчиков значительно сократятся, а сами датчики станут еще «умнее» и дешевле, что в свою очередь увеличит масштаб их использования.

В статье описана работа разных типов датчиков, а также принцип их взаимодействия с Интернетом вещей.

Как работают датчики?

Работа облачных серверов IoT и пограничных (шлюзовых) устройств зависят от датчиков, отвечающих за сбор данных в режиме реального времени. Так как окружающая нас действительность, как правило, оперирует сигналами, представленными в аналоговой форме, такими как температура в градусах Цельсия, расстояние в метрах, скорость в километрах в час, давление в ньютонах на квадратный метр и т. д., задача датчиков состоит в том, чтобы улавливать изменения данных параметров в окружающей среде и затем преобразовывать полученные данные в цифровой вид.

На рисунке 1 отображена конфигурация сети IoT с подключенными датчиками. Датчики являются конечной точкой в сети Интернета вещей, так как находятся дальше от облачных серверов, чем другие устройства сети. Несмотря на то, что датчики имеют небольшие размеры и не являются такой важной частью сети как облачные серверы, они могут сыграть решающую роль в проектировании и работе системы. Одним из примеров важности датчика в системе являются недавние крушения самолетов Boeing 737 Max, где одним из факторов, повлекших за собой обе трагедии, стала именно неисправность датчика.

Датчики должны подключаться и взаимодействовать с пограничными устройствами и облачными серверами для работы в сети IoT. В настоящее время для организации взаимодействия с серверами и пограничными устройствами используются преимущественно беспроводные технологии, такие как Bluetooth, NFC, RF, Wi-Fi, LoRaWAN и NB-IoT (сотовая связь). Организация сети и количество датчиков в ней определяют необходимое количество пограничных устройств, отвечающих за выполнение граничных вычислений (анализа данных с датчиков) перед отправкой информации на облачные серверы.

Рис. 1. Блок-схема сети интернета вещей, показывающая взаимосвязь между датчиком и сетью IoT

Сколько типов датчиков применяется в настоящее время?

Существует множество типов датчиков разных форм и размеров, способных измерить практически любую физическую величину. Некоторые из них представляют собой один единственный компонент, например, светочувствительный диод; другие — модуль с различной периферией и встроенным микроконтроллером.

Датчики могут быть использованы для измерения света, звука, температуры, давления, положения, изменения высоты и расстояния, газового состава воздуха, скорости и направления движения, плотности и состава жидкости и так далее. Существует также множество датчиков на основе технологий, используемых для обнаружения и распознавания объектов: радар, LiDAR, световой детектор, магнитный детектор, детектор инфракрасного излучения (IR), датчики на основе индуктивностей, устройства обработки изображений, устройства для работы с ультразвуковым излучением, сонары, устройства для работы с фотонным излучением, сенсорное распознавание, энкодеры и многое другое.

Ниже приведен примерный список доступных на сегодняшний день типов датчиков (рисунок 2):

Рис. 2. Типы датчиков

Помимо прочего, датчики также могут быть классифицированы как активные и пассивные, аналоговые и цифровые.

Активные датчики обычно требуют внешней поддержки для работы. Это может быть внешний источник питания или беспроводная передача энергии на основе индуктивностей. В качестве примера можно привести дифференциальный трансформатор для измерения линейных перемещений (LVDT), который может использоваться для преобразования линейного перемещения в эквивалентные электрические сигналы: при работе с LVDT энергия приходит от линейного перемещения через индуктивности без внешнего источника энергии. Пассивные датчики не нуждаются в стимуляции для работы, например, термопара сможет преобразовывать тепло непосредственно в электрические сигналы и без дополнительных источников энергии.

В сети интернета вещей используются как аналоговые, так и цифровые датчики. Аналоговые датчики измеряют аналоговые сигналы, такие как температура, давление и так далее. Данные сигналы должны быть оцифрованы, прежде чем отправиться на микроконтроллер для последующей обработки. Цифровые датчики, в свою очередь, имеют только два состояния (0 и 1) и могут измерять входные сигналы, например, наличие или отсутствие света согласно настроенной чувствительности, выдавая при этом на выход соответствующие значения. 

Что такое МЭМС?

МЭМС расшифровывается как «микроэлектромеханические системы». МЭМС-устройства обычно изготавливают на кремниевой подложке с помощью технологии микрообработки, аналогично технологии изготовления однокристальных интегральных микросхем. Благодаря данной технологии, функционал датчика можно уместить в значительно меньшем пространстве, чем это было бы, если бы при изготовлении использовались дискретные компоненты. Например, в устройство МЭМС, построенное на базе интегральной микросхемы, можно добавить, в дополнение к осям x и y, третью ось для измерения перемещений без изменения размеров конечного устройства. Подобный датчик МЭМС будет реагировать на перемещения, создавая внутри себя разницу электрического потенциала, регистрируемую как изменение емкости датчика.

Рис. 3. Использование МЭМС-датчиков для моделирования функций человеческого организма

МЭМС-датчик объединяет электрические и механические функции в одном корпусе. Электрические элементы выполняют обработку данных, а механические элементы отвечают за реакцию на внешнее воздействие окружающей среды. Это похоже на миниатюрную машину, заключенную внутрь микросхемы с размерами от 1 до 100 мкм и толщиной меньше человеческого волоса. МЭМС-датчики имеют широкое применение (рисунок 3). В качестве примера можно привести датчики срабатывания подушек безопасности автомобиля, способные определять возникновение аварии и инициировать срабатывание подушек.

С целью продвижения и развития МЭМС-технологий был создан  международный консорциум SEMI-MEMS & Sensors (MSIG), в который на данный момент входят 120 компаний. Ожидается, что технология МЭМС будет продолжать свое развитие и ее роль в мире датчиков и Интернета вещей будет только возрастать.

Что такое умные датчики?

Сам по себе датчик способен лишь реагировать на изменения определенной физической величины во внешней среде и преобразовывать полученные данные в цифровой формат для отправки на внешний микроконтроллер. Вся «умная» часть датчика находится именно в микроконтроллере, отвечающим за обработку данных с датчика. Объединение микроконтроллера и датчика в единый модуль позволило создать так называемый умный (smart) датчик, который, благодаря современным технологиям производства, может иметь достаточно небольшие размеры (рисунок 4).

Например, микросхема BHA250 производства Bosch Sensortec (рисунок 5) объединяет в себе 32-разрядный микроконтроллер с 14-разрядным датчиком ускорения в корпусе 2,2 x 2,2 x 0,95 мм. Другой пример – решения компании TE, представляющие собой датчики с разъемами для подключения, заключенные в компактный корпус, но при этом обеспечивающие широкий функционал.

 

Рис. 4. BHA250 от Bosch Sensortec, объединяющий 32-разрядный микроконтроллер с 14-разрядным датчиком ускорения в компактном корпусе 2,2 x 2,2 x 0,95 мм

Рис. 5. Пример использования МЭМС-датчиков в приложениях IoT для обнаружения парковочных мест, отслеживания активности, подсчета шагов, мониторинга сна и т.д.

Насколько сложно проектировать системы с датчиками?

Многие производители модулей и микросхем датчиков упрощают процесс разработки системы, предоставляя своим клиентам готовые наборы для создания систем датчиков. Разработчики могут использовать подобные наборы для отладки и разработки, прежде чем создать окончательный вариант системы.

STMicroelectronics недавно представила гибкий модуль подобного типа под названием SensorTile.box. Модуль включает в себя маломощный микроконтроллер ARM Cortex-M4 с DSP и блоком, производящим операции с плавающей точкой (FPU), плюс несколько датчиков. На борту SensorTile.box расположены следующие датчики:

1. Цифровой датчик температуры
2. IMU-датчик с шестью степенями свободы
3. Трехосевой акселерометр
4. Трехосевой магнитометр
5. Альтиметр/ датчик давления
6. Микрофон/ аудио датчик
7. Датчик влажности

SensorTile. box имеет небольшие размеры (57 x 38 x 20 мм) (рисунки 6 и 7) и Bluetooth на борту. Модуль способен работать «из коробки» без необходимости задания программного кода, что полезно для разработчиков, желающих сразу начать работу с устройством. Однако SensorTile.box также поддерживает программирование и отладку в открытой среде разработки STMicro STM32 (ODM STM32), которая позволяет пользователю самому задать алгоритм работы модуля и поддерживает различные типы библиотек, в том числе библиотеки по работе с искусственным интеллектом и нейронными сетями.

С каждым годом все больше производителей поставляют на рынок готовые решения, подобные SensorTile.box от STMicroelectronics, что позволяет упростить процесс разработки и создания новых систем на основе датчиков.

Рис. 6. Внешний вид модуля SensorTile.box с интегрированным Arm Cortex-M4 и датчиками

Рис. 7. Блок-схема SensorTile.box, отображающая функционал модуля

Что необходимо учесть при выборе датчика?

Перед выбором датчика следует обратить внимание на следующие критерии:

• Точность измерений с точки зрения погрешности и шага измерения. Заранее определите, какое разрешение (шаг измерений) вам нужно. К примеру, в случае измерения температуры может быть достаточно точности в пределах 1 градуса, с другой стороны, при измерении длины погрешность в 0,01 сантиметра может стать критической. Однако стоит учесть, что чем выше разрешение (чем меньше шаг измерений), тем выше стоимость датчика.

• Диапазон измерений. Необходимо определиться с верхним и нижним пределом измерений. От диапазона измерений также зависит стоимость датчика: чем больше диапазон, тем выше стоимость.

• Условия окружающей среды. Существуют типы датчиков, способные работать при высокой/низкой температуре с различными степенями влагозащиты и так далее.

• Надежность. Надежность датчика условно делится на два аспекта. Первый аспект заключается в том, как долго датчики будут работать без поломок. Параметр MTBF (среднее время безотказной работы) показывает, в течение какого времени датчики могут функционировать без сбоев или поломок. Данный показатель особенно важен для датчиков, работающих в удаленных и труднодоступных местах. Второй аспект заключается в том, как долго датчик может работать с необходимой точностью без дополнительной калибровки. Случаи, когда датчик начинает выдавать неточные данные, нередки, однако в большинстве случаев датчик просто требует калибровки.

• Экстремальные условия. В некоторых случаях датчики должны выдерживать экстремальные температуры, удары и вибрацию.

• Требования к размеру и весу. В зависимости от применения, датчики могут устанавливаться в устройствах с весьма ограниченными размерами, или для одного устройства может понадобиться установить несколько датчиков.

• Выбор между интегрированным решением и решением на дискретных компонентах. Интегрированное решение обычно имеет выигрыш в размерах и может значительно упростить разработку и сократить время проектирования. Например, датчик вибрации со встроенной функцией связи LoRaWAN или RF будет занимать значительно меньше места и времени на установку чем его аналог, выполненный на дискретных компонентах. Однако интегрированное решение также может иметь более высокую стоимость по сравнению с аналогом на дискретных компонентах.

• Если датчики имеют критическую важность для системы, стоит рассмотреть модули с дублированием датчиков.

• Общая стоимость системы. Помимо стоимости датчика, стоит также помнить о затратах на установку, проектирование и поддержку разрабатываемой системы.

 

Источник: www.microcontrollertips.com

 

Встроенные датчики Интернета вещей

Датчики, актюаторы и метки радиочастотной идентификации (RFID) окружают нас в последние несколько десятилетий. Они позволяют проводить идентификацию вещей и отслеживать их использование, позволяют управлять машинами, складами и магазинами. Крошечные датчики распиханы повсюду, включая автомобили, шоссе, мобильные телефоны, одежду, кредитные карты, рабочее оборудование, игровые автоматы.

Теперь все готово к тому, чтобы объявить следующую технологическую фазу: Интернет Вещей (Internet of Things), сеть объектов, которую сделали возможным Интернет, Wi-Fi, таблетки, смартфоны. Современные мобильные устройства снабжены оборудованием, напичканным датчиками, включая акселерометры, гироскопы и микрофоны, не говоря уже о компасах, приёмники GPS и камеры: все они так или иначе подключены к Интернету.

Интернет вещей давно стал реальностью в таких приложениях, как управление домашней электроникой из офиса, поиск свободных мест на автопарковках, проверка уровня угарного газа, контроль зерновых культур. Потенциал IoT будет раскрыт полностью, когда маленькие сети станут одной сетью из продуктов, систем и машин, выйдя за пределы земного шара.

ТРИЛЛИОН И БОЛЕЕ

В 2012 году примерно 3,7 миллионов вещей были связаны с Интернетом через датчики, согласно сообщению, выпущенному на Триллионном сенсорном саммите http://www.tsensorssummit.org/, проведенном в прошлом октябре в Стэнфордском университете и собравшем представителей более чем 100 организаций из 14 стран. Цель встречи состояла в том, чтобы обсудить приложения датчиков, которые выйдут на рынок в ближайшее десятилетие. Результатом было потрясающее предсказание: число связанных машин и устройств будет расти до триллиона к 2022 г.

Ожидается, что IoT затронет работу фирм, включая появление новых доходов от существующих продуктов и появление новых процессов. «Экономист» опросил более чем 770 фирм в мире и обнаружил, что 75 процентов из них уже исследуют IoT, а 95 процентов ожидают использовать приложения IoT к 2016 г. Журнал опубликовал свои результаты в июне как часть отчета об Интернете вещей.

Успех IoT, столь же умный, как современные датчики, зависит от ещё более умной их установки, например, на их собственные IP адреса. Таким образом, они могут быть идентифицированы вместе с их местоположением, как говорит старший член IEEE Чонганг Ванг, главный редактор нового журнала IEEE «Интернет вещей» http://iot-journal.weebly.com/. Научные интересы Ванг включают связь машина-машина и развитие архитектуры, протоколов, приложений и других технологий, предоставляющих возможности для IoT.

«У сегодняшних датчиков вообще ограниченный ресурс, включая ограниченную вычислительную ёмкость и хранение, короткий срок службы аккумулятора и неспособность связываться друг с другом», — говорит он. Он указывает на области, где IEEE может взять на себя инициативу в том, чтобы сделать IoT реальностью, включая стандарты, образование и продвижение его преимуществ в бизнес и общество.

ПОЧЕМУ ТЕПЕРЬ?

Интерес к IoT возрос по нескольким причинам. Интернет-протокол версии 6, введенный в 2012 г., расширил число уникальных Интернет-адресов, позволяя соединить триллионы физических объектов с сетью. Появился смысл в росте облачных вычислений, что поможет сохранить море данных, продуцируемых датчиками, вместе с новыми аналитическими инструментами и высокоэффективными компьютерами, чтобы все это имело смысл.

Добавьте к этому падение стоимости датчиков, которые обращаются с RFID и микроэлектромеханическими системами (MEMS). Согласно сообщению «Экономиста», стоимость RFID-меток упала на 40 процентов за прошлые два года; они теперь стоят всего 10 американских центов каждый. Тем временем стоимость MEMS, таких как акселерометры, гироскопы и датчики давления упала почти на 90 процентов за прошлые пять лет. И маршрутизатор Wi-Fi, необходимый, чтобы соединить индивидуальные устройства с Интернетом и обменяться информацией, может стоить приблизительно 10 $, что ниже примерно 200 $ несколько лет назад. Наконец, мобильные устройства могут теперь общаться друг с другом так же как с их владельцами.

Но пока еще есть определённые недостатки, IoT не будет достигать его полного потенциала, согласно Ванг. Он обращается к словечку «умный» при определении IoT. Как он говорит, Интернет вещей должен быть:

Масштабируемый и робастный, предоставляющий таможенную информацию в соответствующих периодах и в подходящих формах данных, как это требуется для различных приложений и услуг.

Проверенный и легко управляемый. Если программное обеспечение на отдаленных датчиках должно быть обновлено, датчики должно быть поддающимся обнаружению независимо от того, где они. Это требует эффективного подхода к управлению.

Приспосабливаемый к изменяемым условиям работы датчиков или окружению, способный автоматически соединяться с другими датчиками.

Надёжный. Данные, загружаемые по радиоканалу в облако, должны быть надежно переданы и учтены.

Заслуживающий доверия. Необходим механизм, гарантирующий, что данными не манипулируют в процессе передачи, и который гарантирует, что только авторизованные пользователи могут получить доступ к уязвимым данным, таким как медицинская информация.

Большим сдерживающим препятствием является незрелость стандартов промышленности. Это абсолютно верно, не смотря на то, что Ассоциация стандартов IEEE уже выпустила почти 80 стандартов, применимых к IoT, а более чем 40 находятся в разработке. IEEE-SA провел семинар и и вебинар в прошлом году по продвижению своих стандартов. Еще больше встреч намечается в этом году.

«Мы нуждаемся в стандартах, чтобы различные датчики могли общаться друг с другом более легко», – говорит Ванг, — «и в открытой архитектуре, которая может позволить приспособиться к различным приложениям».

ТРЕБУЕТСЯ ПОМОЩЬ

Фирмы обращают внимание на нехватку навыков и знаний служащих как препятствие номер 1 в использовании IoT, согласно сообщению «Экономиста». «Компании, двигающиеся от исследования до перспективного проектирования нуждаются в служащих, которые понимают технологию, лежащую в основе IoT, такой как беспроводные системы, сети и датчики», – говорится в сообщении. «Кто как ни члены IEEE лучше всего осведомлены в потребностях IoT?» – спрашивает Ванг. IEEE только сделал свой вебсайт по IoT, проводит конференции и вебинары, выпускает публикации.

«Как только компании начнут развивать продукты IoT, потребители и бизнес-лидеры должны будут говорить на понятном всем им языке», – говорит Ванг. – «Для нетехнических людей, чтобы принять IoT, технология должна быть простой, а пользовательские интерфейсы дружественны. Но мы также должны обучить людей преимуществам Интернета вещей и обратиться к их заботам о частной жизни и безопасности. Люди должны почувствовать и принять IoT в большей степени, если он будет широко развёрнут».

Это отсюда

AWS IoT Things Graph

AWS IoT Things Graph позволяет без труда подключать различные устройства к облачным сервисам для создания IoT‑приложений.

Сегодня IoT‑приложения создаются с использованием различных устройств и веб‑сервисов для автоматизации задач в самых различных областях, таких как «умный дом», промышленная автоматизация и управление энергосетями. Отсутствие общепринятых стандартов приводит к тому, что разработчики сталкиваются с трудностями при подключении устройств, выпущенных различными производителями, друг к другу, а также к веб‑сервисам. Чтобы подключить все устройства и веб‑сервисы, необходимые для IoT‑приложения, разработчикам приходится создавать много кода. AWS IoT Things Graph предоставляет графический интерфейс, который позволяет методом перетаскивания устанавливать и настраивать взаимодействие между устройствами и веб‑сервисами, тем самым быстро создавая IoT‑приложения. Например, в приложении для сельскохозяйственного производства можно определить взаимодействие датчиков влажности, температуры и поливочной машины с сервисами метеорологических данных в облаке, чтобы автоматизировать полив. Устройства и сервисы в системе представлены с помощью предварительно построенных компонентов многократного использования, называемых моделями. Такие модели скрывают характеристики базового уровня, такие как протоколы и интерфейсы, и обеспечивают удобную интеграцию компонентов в комплексные рабочие процессы.

AWS IoT Things Graph позволяет начать работу, используя эти готовые модели для распространенных типов устройств, таких как камеры, датчики движения и переключатели, а также для веб‑сервисов, таких как Amazon Simple Storage Service (S3) или Amazon Rekognition, либо создать собственные настраиваемые модели. Всего за несколько щелчков мышью можно выполнить развертывание и запустить собственные IoT‑приложения в облаке AWS или на устройствах с поддержкой AWS IoT Greengrass, таких как пограничные шлюзы и приставки для кабельного ТВ. AWS IoT Greengrass – это программное обеспечение для локальных вычислений и безопасного подключения к облаку. Оно позволяет устройствам быстро реагировать на локальные события даже без подключения к Интернету. ПО AWS IoT Greengrass работает на самых различных устройствах – от Raspberry Pi до устройств серверного уровня.

Что такое Интернет вещей? | Интернет вещей и сенсорные технологии | OMRON — Америка

В современном мире датчики Интернета вещей широко используются в различных областях.
Вот успешные примеры приложений датчиков IoT.

Примеры приложений датчиков Интернета вещей

Служба охраны дома

Службы безопасности дают нам возможность контролировать наш дом из любого места.

Все, что вам нужно, это специальное устройство безопасности, установленное в вашем доме, и приложение безопасности, загруженное на ваш смартфон, чтобы вы могли видеть свой дом и удаленно управлять своей домашней электроникой и техникой. Такая услуга поможет вам постоянно следить за своими пожилыми родителями. Или вы можете удаленно следить за своими детьми дома, пока вас нет.

В области домашней безопасности с беспроводными сетями камер используются самые разные датчики, такие как обнаружение состояния открытия / закрытия дверей и окон, предупреждение вас, если вы оставили окно или дверь открытыми, мониторинг и измерение температуры, влажности и света в помещении. интенсивность и обнаружение движения, когда в комнате находится человек или животное.

Служба онлайн-поддержки бизнес-офиса

Услуги для офисных решений включают в себя мониторинг в реальном времени рабочего состояния офисной электроники, такой как копировальные аппараты, лазерные принтеры и многофункциональные периферийные устройства, через Интернет.

Передавая информацию об оборудовании, такую ​​как уровень тонера и цикл замены деталей, дилерам или в офисы обслуживания клиентов, датчик может обнаруживать отказ оборудования или кончился тонер до того, как пользователи заметят это самостоятельно.

Таким образом, дистрибьюторы могут предоставить нужное послепродажное обслуживание в нужное время, что в конечном итоге помогает пользователям сэкономить средства, а производителю — в целом повысить эффективность обслуживания.

Современные многофункциональные периферийные устройства оснащены датчиками, которые обнаруживают движение человека, поэтому, когда человек приближается к машине, это позволяет машине автоматически включаться.

Носимые устройства

Носимые устройства отслеживают осанку человека, измеряют количество сжигаемых калорий и показатели жизненно важных функций, таких как пульс, просто нося их на теле.

Данные можно собирать с датчиков, встроенных в одежду или носимых устройств, прикрепленных к телу. Затем данные передаются в облако через Интернет, где они накапливаются и анализируются, что позволяет пользователям в любое время проверять состояние своего здоровья.

Носимые устройства играют важную роль в здравоохранении, строительстве, логистике и транспорте. В секторе здравоохранения носимые устройства могут помочь контролировать состояние здоровья, например, пациентов с хроническими заболеваниями и пожилых людей.

В строительстве, логистике и транспорте носимые устройства помогают повысить безопасность рабочих, например, для предотвращения тепловых ударов при работе на улице под солнцем и мониторинга сна для предупреждения водителей.

Служба удаленного наблюдения за пожилыми людьми

Деменция — одна из самых серьезных проблем, с которыми сегодня сталкивается общество.Пожилые люди с деменцией могут уйти, в некоторых случаях далеко от дома, потеряться и не сможет вернуться обратно. заблудился и не смог вернуться. Число людей с деменцией, которые были объявлены пропавшими без вести в Японии, продолжает расти из года в год, достигнув более 15000 в 2016 году, согласно отчету полиции Японии за 2017 год.

Мониторинг необходим для защиты людей с деменцией от блуждания, но круглосуточный уход за больным деменцией или наем опекуна может стать серьезным стрессом для человека, который заботится о пациенте. Здесь в игру вступают датчики для блуждающих защитных устройств.

• Размещение датчика обнаружения человека возле входов / выходов вашего дома
• Присоединение устройства GPS-слежения к пациенту
• Размещение устройства слежения для отправки сигнала тревоги, когда пациент уходит из помещения

Датчики, установленные возле входов / выходов из домов, например, у главного входа и окон, могут помочь обнаружить, когда человек, находящийся под опекой, пытается покинуть дом без присмотра.Такие продукты могут быть больше полезны семьям, которые заботятся о пожилых людях с деменцией дома.
Устройство слежения GPS — это носимое устройство IoT, позволяющее отслеживать местонахождение человека, за которым осуществляется уход, со смартфонов.
Устройство слежения отправляет предупреждение, если человек, находящийся под опекой, покидает определенное расстояние.

Датчики встроены в повседневные товары, такие как часы или обувь. Эти продукты являются не только средством защиты людей с деменцией от блужданий, но и средством защиты детей от заблудившихся.

Медицинское обслуживание женщин

С точки зрения здоровья женщин, датчики предоставляют такие услуги, как прогнозирование овуляции и менструального цикла на основе собранных данных о температуре тела или обнаруживают отклонения в организме и предупреждают пользователя.

Существуют также службы, с помощью которых вы можете отправлять ежедневные показания температуры тела с цифрового базального термометра на смартфон, просто поместив телефон над термометром. Большинство из этих типов услуг могут работать с данными о весе на весах и визуализировать, как состав вашего тела меняется с течением времени.

В цифровых термометрах используется много типов датчиков, но чаще всего используются термисторы.

Устройство обнаружения опасности

Уровень ущерба от землетрясения зависит от конструкции здания и состояния земли, даже если здания и дома находятся в одном регионе или имеют одинаковый тип жилья. Как правило, степень повреждений домов, вызванных землетрясением, выше для деревянных домов по сравнению с домами из стальных конструкций, а для старых домов по сравнению с новыми постройками.

Структурные повреждения очевидны, когда происходит обрушение здания, но в зависимости от степени повреждения они могут не показаться очевидными с первого взгляда. В некоторых случаях, хотя здание может оставаться нетронутым, структурные повреждения могут быть скрыты, и здание может стать уязвимым для сейсмических повреждений. Осмотр здания после землетрясения проводится строительными экспертами, которые определяют степень повреждения, но это может занять много времени, особенно если площадь повреждения шире.

Такой осмотр для определения степени повреждения может быть проведен с помощью устройства обнаружения опасности.Большинство устройств обнаружения опасности измеряют и отображают интенсивные уровни сотрясений и повреждений зданий и предупреждают жителей. Быстро обнаруживая уровень повреждения конструкции, устройства обнаружения опасности могут помочь вам решить, оставаться ли вам дома или эвакуироваться в убежище.

Топ-15 типов датчиков, используемых компаниями-разработчиками приложений Интернета вещей

Отрасли и организации уже давно используют различные типы датчиков, но изобретение Интернета вещей подняло эволюцию датчиков на совершенно другой уровень.

Платформы

IoT функционируют и предоставляют различные виды интеллекта и данных с помощью различных датчиков. Они служат для сбора данных, передачи их и совместного использования с целой сетью подключенных устройств. Все эти собранные данные позволяют устройствам работать автономно, и вся экосистема становится «умнее» с каждым днем.

Комбинируя набор датчиков и сеть связи, устройства обмениваются информацией друг с другом и повышают свою эффективность и функциональность.

Возьмем, к примеру, автомобили Tesla. Все датчики автомобиля записывают восприятие окружающей обстановки, загружая информацию в огромную базу данных.

Затем данные обрабатываются, и вся новая важная информация отправляется всем другим транспортным средствам. Это непрерывный процесс, благодаря которому целый парк автомобилей Tesla с каждым днем ​​становится умнее.

Давайте взглянем на некоторые ключевые датчики, широко используемые в мире Интернета вещей.

Датчики температуры

По определению, «Устройство, используемое для измерения количества тепловой энергии, которое позволяет обнаруживать физическое изменение температуры от конкретного источника и преобразовывает данные для устройства или пользователя, называется датчиком температуры».

Эти датчики уже давно используются в различных устройствах. Однако с появлением Интернета вещей они обнаружили, что больше места для присутствия на еще большем количестве устройств.

Всего пару лет назад в основном они использовались для управления кондиционированием воздуха, холодильников и аналогичных устройств, используемых для контроля окружающей среды.Однако с появлением мира IoT они нашли свою роль в производственных процессах, сельском хозяйстве и индустрии здравоохранения.

В процессе производства для многих машин требуется определенная температура окружающей среды, а также температура устройства. Благодаря такому измерению производственный процесс всегда может оставаться оптимальным.

С другой стороны, в сельском хозяйстве температура почвы имеет решающее значение для роста сельскохозяйственных культур. Это помогает выращивать растения, увеличивая производительность.

Далее следуют некоторые подкатегории датчиков температуры:

• Термопары: Это устройства измерения напряжения, которые показывают измерение температуры при изменении напряжения. При повышении температуры выходное напряжение термопары увеличивается.
• Резисторные датчики температуры (RTD): Сопротивление устройства прямо пропорционально температуре, увеличивается в положительном направлении при повышении температуры, сопротивление повышается.
• Термисторы: Это термочувствительный резистор, который меняет свое физическое сопротивление при изменении температуры.
• IC (Semiconductor): Это линейные устройства, в которых проводимость полупроводника линейно возрастает и в которых используются свойства переменного сопротивления полупроводниковых материалов. Он может обеспечивать прямое считывание температуры в цифровом виде, особенно при низких температурах.
• Инфракрасные датчики: Он определяет температуру, улавливая часть излучаемой инфракрасной энергии объекта или вещества, и определяя ее интенсивность, может использоваться только для измерения температуры твердых и жидких тел, но невозможно использовать его для газов из-за их прозрачная природа.

Датчик приближения

Устройство, которое обнаруживает присутствие или отсутствие ближайшего объекта или свойств этого объекта и преобразует их в сигнал, который может быть легко прочитан пользователем или простым электронным инструментом, не вступая с ними в контакт.

Датчики приближения широко используются в розничной торговле, поскольку они могут обнаруживать движение и взаимосвязь между покупателем и продуктом, который может им быть интересен. Пользователь немедленно уведомляется о скидках и специальных предложениях на близлежащие продукты.

Еще один большой и довольно старый пример использования — автомобили. Вы двигаетесь задним ходом и при движении задним ходом предупреждаетесь о препятствии, это работа датчика приближения.

Они также используются для парковки в таких местах, как торговые центры, стадионы или аэропорты.

Ниже приведены некоторые из подкатегорий датчиков приближения:

• Индуктивные датчики: Индуктивные датчики приближения используются для бесконтактного обнаружения металлических предметов с помощью электромагнитного поля или пучка электромагнитного излучения. Он может работать на более высоких скоростях, чем механические переключатели, а также кажется более надежным из-за своей прочности.
• Емкостные датчики: Емкостные датчики приближения могут обнаруживать как металлические, так и неметаллические цели. Почти все другие материалы отличаются от воздуха диэлектрическими свойствами. Его можно использовать для обнаружения очень маленьких объектов через большую часть цели. Итак, обычно используется в сложных и сложных приложениях.
• Фотоэлектрические датчики: Фотоэлектрические датчики состоят из светочувствительных частей и используют луч света для обнаружения присутствия или отсутствия объекта.Это идеальная альтернатива индуктивным датчикам. И используется для обнаружения на большом расстоянии или для обнаружения неметаллических объектов.
• Ультразвуковые датчики: Ультразвуковые датчики также используются для обнаружения присутствия или измерения расстояния до целей, аналогично радару или гидролокатору. Это надежное решение для суровых и сложных условий.

Датчик давления

Датчик давления — это устройство, которое измеряет давление и преобразует его в электрический сигнал. Здесь количество зависит от уровня приложенного давления.

Есть множество устройств, которые полагаются на жидкость или другие формы давления. Эти датчики позволяют создавать системы Интернета вещей, которые контролируют системы и устройства, работающие под давлением. При любом отклонении от стандартного диапазона давления устройство уведомляет системного администратора о любых проблемах, которые необходимо устранить.

Использование этих датчиков очень полезно не только на производстве, но и при обслуживании целых систем водоснабжения и отопления, поскольку они легко обнаруживают любые колебания или падения давления.

Датчик качества воды

Датчики качества воды используются для определения качества воды и ионного мониторинга в первую очередь в системах водоснабжения.

Вода используется практически везде. Эти датчики играют важную роль, поскольку они контролируют качество воды для различных целей. Они используются в самых разных отраслях промышленности.

Ниже приводится список наиболее часто используемых датчиков воды:

• Датчик остаточного хлора: Он измеряет остаточный хлор (т.е.е. свободный хлор, монохлорамин и общий хлор) в воде и наиболее широко используется в качестве дезинфицирующего средства из-за своей эффективности.
• Датчик общего органического углерода: Датчик ТОС используется для измерения содержания органических элементов в воде.
• Датчик мутности: Датчики мутности измеряют взвешенные твердые частицы в воде, обычно они используются в реках и ручьях, сточных водах и сточных водах.
• Датчик проводимости: Измерения проводимости выполняются в промышленных процессах в первую очередь для получения информации об общих концентрациях ионов (т.е.е. растворенные соединения) в водных растворах.
• Датчик pH: Он используется для измерения уровня pH в растворенной воде, который показывает, насколько она кислая или основная (щелочная).
• Датчик потенциала восстановления кислорода: Измерение ОВП позволяет оценить уровень окислительно-восстановительных реакций, протекающих в растворе.

Химический датчик

Химические сенсоры применяются в различных отраслях промышленности. Их цель — указать изменения жидкости или узнать химические изменения воздуха.Они играют важную роль в больших городах, где необходимо отслеживать изменения и защищать население.

Основные варианты использования химических датчиков можно найти в промышленном мониторинге окружающей среды и управлении процессами, обнаружении преднамеренно или случайно выпущенных вредных химических веществ, обнаружении взрывчатых и радиоактивных веществ, процессах переработки на космических станциях, фармацевтической промышленности, лабораториях и т. Д.

Ниже перечислены наиболее распространенные типы используемых химических датчиков:

• Транзистор полевой химический
• Химирезистор
• Электрохимический датчик газа
• Флуоресцентный датчик хлоридов
• Датчик сероводорода
• Недисперсный инфракрасный датчик
• pH стеклянный электрод
• Потенциометрический датчик
• Датчик наностержня оксида цинка

Датчик газа

Датчики газа похожи на химические, но специально используются для отслеживания изменений качества воздуха и обнаружения различных газов. Как и химические датчики, они используются во многих отраслях промышленности, таких как производство, сельское хозяйство и здравоохранение, и используются для мониторинга качества воздуха, обнаружения токсичных или горючих газов, мониторинга опасных газов на угольных шахтах, нефтегазовой промышленности, химических лабораторных исследований, производства — красок. , пластмассы, резина, фармацевтика и нефтехимия и т. д.

Ниже приведены некоторые распространенные датчики газа:

• Датчик углекислого газа
• Алкотестер
• Детектор окиси углерода
• Каталитический шариковый датчик
• Датчик водорода
• Датчик загрязнения воздуха
• Датчик оксида азота
• Датчик кислорода
• Озоновый монитор
• Электрохимический датчик газа
• Детектор газа
• Гигрометр

Датчик дыма

Датчик дыма — это устройство, которое определяет дым (взвешенные в воздухе частицы и газы) и определяет его уровень.

Они используются в течение длительного времени. Однако с развитием Интернета вещей они стали еще более эффективными, поскольку подключены к системе, которая немедленно уведомляет пользователя о любой проблеме, возникающей в различных отраслях.

Датчики дыма широко используются в обрабатывающей промышленности, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в зданиях и жилых помещениях для обнаружения пожара и попадания газа. Это служит для защиты людей, работающих в опасных условиях, так как вся система намного эффективнее, чем старые.

Датчики дыма общего типа

Датчики дыма обнаруживают присутствие дыма, газов и пламени вокруг своего поля. Его можно обнаружить либо оптически, либо с помощью физического процесса, либо с помощью обоих методов.

• Оптический датчик дыма (фотоэлектрический): Оптический датчик дыма использует триггер принципа светорассеяния для пассажиров.
• Ионизационный датчик дыма: Ионизационный датчик дыма работает по принципу ионизации, своего рода химии для обнаружения молекул, вызывающих срабатывание сигнализации.

ИК-датчики

Инфракрасный датчик — это датчик, который используется для определения определенных характеристик окружающей среды путем испускания или обнаружения инфракрасного излучения. Он также способен измерять тепло, выделяемое объектами.

Сейчас они используются в различных проектах Интернета вещей, особенно в сфере здравоохранения, поскольку они упрощают мониторинг кровотока и артериального давления. Они даже используются в широком спектре обычных интеллектуальных устройств, таких как умные часы и смартфоны.

Другое распространенное использование включает бытовую технику и дистанционное управление, анализ дыхания, инфракрасное зрение (т.е. визуализировать утечки тепла в электронике, контролировать кровоток, искусствоведы могут видеть под слоями краски), носимую электронику, оптическую связь, бесконтактное измерение температуры , автомобильное обнаружение слепого угла.

На этом их использование не заканчивается, они также являются отличным инструментом для обеспечения высокого уровня безопасности в вашем доме. Кроме того, их применение включает проверки окружающей среды, поскольку они могут обнаруживать различные химические вещества и утечки тепла.Они будут играть важную роль в индустрии умного дома, поскольку имеют широкий спектр приложений.

Датчики уровня

Датчик, который используется для определения уровня или количества жидкостей, жидкостей или других веществ, протекающих в открытой или закрытой системе, называется датчиком уровня.

Как и ИК-датчики, датчики уровня используются во многих отраслях промышленности. В первую очередь они известны для измерения уровня топлива, но они также используются на предприятиях, работающих с жидкими материалами.Например, предприятия по переработке отходов, а также производители соков и алкоголя полагаются на эти датчики для измерения количества находящихся в их распоряжении ликвидных активов.

Наилучшие варианты использования датчика уровня: измерение уровня топлива и уровня жидкости в открытых или закрытых контейнерах, мониторинг уровня моря и предупреждение о цунами, резервуары для воды, медицинское оборудование, компрессоры, гидравлические резервуары, станки, производство напитков и фармацевтической продукции, высокое или низкое определение уровня и т. д.

Это помогает оптимизировать бизнес, поскольку датчики всегда собирают все важные данные.С помощью этих датчиков любой менеджер по продукции может точно увидеть, сколько жидкости готово к распределению и нужно ли наращивать производство.

Существует два основных типа измерения уровня:

• Датчики точечного уровня: Датчики точечного уровня обычно обнаруживают конкретный конкретный уровень и реагируют на пользователя, если обнаруживаемый объект находится выше или ниже этого уровня. Он интегрирован в одно устройство для получения сигнала тревоги или запуска
• Непрерывный датчик уровня: Непрерывный датчик уровня измеряет уровни жидкого или сухого материала в заданном диапазоне и выдает выходные сигналы, которые постоянно показывают уровень.Лучший тому пример — индикатор уровня топлива в автомобиле.

Датчики изображения

Датчики изображения — это инструменты, которые используются для преобразования оптических изображений в электронные сигналы для отображения или хранения файлов в электронном виде.

В основном датчик изображения используется в цифровых камерах и модулях, медицинском оборудовании для визуализации и ночного видения, тепловизионных устройствах, радарах, гидролокаторах, средствах массовой информации, биометрических устройствах и устройствах IRIS.

Два основных типа датчиков используются в:

• CCD (устройство с зарядовой связью) и
• КМОП (дополнительный металл-оксидный полупроводник) формирователи изображения.

Хотя каждый тип сенсора использует разные технологии для захвата изображений, в формирователях изображения как ПЗС, так и КМОП используются металлооксидные полупроводники, имеющие одинаковую степень чувствительности к свету и не имеющие существенной разницы в качестве

Среднестатистический потребитель может подумать, что это обычная камера, но хотя это не так уж далеко от истины, датчики изображения подключены к большому количеству различных устройств, что значительно улучшает их функциональность.

Одно из самых известных применений — автомобильная промышленность, в которой изображения играют очень важную роль.С помощью этих датчиков система может распознавать знаки, препятствия и многое другое, что водитель обычно замечает на дороге. Они играют очень важную роль в индустрии Интернета вещей, так как напрямую влияют на развитие беспилотных автомобилей.

Они также реализованы в улучшенных системах безопасности, где изображения помогают запечатлеть подробности о преступнике.

В розничной торговле эти датчики служат для сбора данных о покупателях, помогая предприятиям лучше понять, кто на самом деле посещает их магазин, раса, пол, возраст — это лишь некоторые из полезных параметров, которые владельцы розничной торговли получают при использовании этих датчиков Интернета вещей. .

Датчики обнаружения движения

Детектор движения — это электронное устройство, которое используется для обнаружения физического движения (движения) в заданной области и преобразует движение в электрический сигнал; движение любого объекта или движение людей

Обнаружение движения играет важную роль в индустрии безопасности. Компании используют эти датчики в местах, где нельзя постоянно обнаруживать движение, и с помощью этих датчиков легко заметить чье-либо присутствие.

Они в основном используются для систем обнаружения вторжений, автоматического управления дверьми, ограждения стрелы, интеллектуальной камеры (т.е. захвата движения / видеозаписи), платных площадок, автоматических парковочных систем, автоматизированных раковин / смывных устройств, сушилок для рук, систем управления энергопотреблением (т. Е. Автоматическое освещение, кондиционер, вентилятор, управление бытовой техникой) и т. Д.

С другой стороны, эти датчики также могут распознавать различные типы движений, что делает их полезными в некоторых отраслях, где клиент может общаться с системой, махнув рукой или выполняя аналогичное действие.Например, кто-то может помахать датчику в розничном магазине, чтобы попросить помощи в принятии правильного решения о покупке.

Несмотря на то, что их основное использование связано с индустрией безопасности, по мере развития технологий количество возможных применений этих датчиков будет только расти.

Ниже приведены основные широко используемые типы датчиков движения:

• Пассивный инфракрасный (PIR): Он обнаруживает тепло тела (инфракрасную энергию) и является наиболее широко используемым датчиком движения в системах домашней безопасности.
• Ультразвук: Отправляет импульсы ультразвуковых волн и измеряет отражение от движущегося объекта, отслеживая скорость звуковых волн.
• Микроволновая печь: Отправляет импульсы радиоволн и измеряет отражение от движущегося объекта. Они покрывают большую площадь, чем инфракрасные и ультразвуковые датчики, но они уязвимы для электрических помех и стоят дороже.

Датчики акселерометра

Акселерометр — это датчик, который используется для измерения физического или измеримого ускорения, испытываемого объектом из-за сил инерции, и преобразует механическое движение в электрический выходной сигнал.Определяется как скорость изменения скорости относительно времени

Эти датчики сейчас присутствуют в миллионах устройств, например, в смартфонах. Их использование включает в себя обнаружение вибрации, наклона и ускорения в целом. Это отлично подходит для мониторинга вашего автопарка или использования умного шагомера.

В некоторых случаях он используется как форма защиты от кражи, поскольку датчик может отправлять оповещение через систему, если объект, который должен оставаться неподвижным, перемещается.

Они широко используются в сотовых и мультимедийных устройствах, измерении вибрации, автомобильном контроле и обнаружении, обнаружении свободного падения, авиационной и авиационной промышленности, обнаружении движения, мониторинге поведения спортивных академий / спортсменов, бытовой электронике, промышленных и строительных площадках и т. Д.

Существуют различные виды акселерометров, и в проектах IoT в основном используются следующие:

• Акселерометры на эффекте Холла: Акселерометры на эффекте Холла используют принцип Холла для измерения ускорения, он измеряет колебания напряжения, вызванные изменениями в магнитном поле вокруг них.
• Емкостные акселерометры: Емкостные акселерометры, измеряющие выходное напряжение в зависимости от расстояния между двумя плоскими поверхностями. Емкостные акселерометры также менее подвержены шуму и изменению температуры.
• Пьезоэлектрические акселерометры: Пьезоэлектрический принцип измерения работает на пьезоэлектрическом эффекте. Акселерометры на основе пьезопленки лучше всего использовать для измерения вибрации, ударов и давления.

Каждая технология измерения акселерометра имеет свои преимущества и недостатки. Перед выбором важно понять основные различия различных типов и требования к тестам.

Датчики гироскопа

Датчик или устройство, которое используется для измерения угловой скорости или угловой скорости, называется гироскопическими датчиками. Угловая скорость просто определяется как измерение скорости вращения вокруг оси.Это устройство, используемое в основном для навигации и измерения угловой скорости и скорости вращения в 3-х осевых направлениях. Наиболее важным приложением является отслеживание ориентации объекта.

Их основные области применения — автомобильные навигационные системы, игровые контроллеры, сотовые и видеокамерные устройства, бытовая электроника, управление робототехникой, управление вертолетами с дронами и радиоуправлением или управление БПЛА, управление транспортными средствами / ADAS и многое другое.

Существует несколько различных типов гироскопических датчиков, которые выбираются по их рабочему механизму, типу выхода, мощности, диапазону срабатывания и условиям окружающей среды.

• Гироскопы поворотные (классические)
• Гироскоп с вибрирующей структурой
• Гироскопы оптические
• МЭМС (микроэлектромеханические системы) Гироскопы

Эти датчики всегда сочетаются с акселерометрами. Использование этих двух датчиков просто обеспечивает большую обратную связь с системой. С установленными гироскопическими датчиками многие устройства могут помочь спортсменам повысить эффективность своих движений, поскольку они получают доступ к движениям спортсменов во время занятий спортом.

Это только один пример его применения, однако, поскольку роль этого датчика заключается в обнаружении вращения или скручивания, его применение имеет решающее значение для автоматизации некоторых производственных процессов.

Датчики влажности

Влажность определяется как количество водяного пара в атмосфере воздуха или других газов. Чаще всего используются термины «Относительная влажность (RH)

Эти датчики обычно используют датчики температуры, так как многие производственные процессы требуют идеальных рабочих условий.Измеряя влажность, вы можете убедиться, что весь процесс протекает плавно, и при любом внезапном изменении можно немедленно принять меры, поскольку датчики обнаруживают изменение почти мгновенно.

Их применение и использование можно найти в промышленной и бытовой сфере для управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Их также можно найти в автомобилестроении, музеях, промышленных помещениях и теплицах, метеорологических станциях, лакокрасочной промышленности, больницах и фармацевтике для защиты лекарств

Оптические датчики

Датчик, который измеряет физическое количество световых лучей и преобразует его в электрический сигнал, который может легко считываться пользователем или электронным прибором / устройством, называется оптическим датчиком.

Оптические датчики

любимы экспертами в области Интернета вещей, поскольку они удобны для одновременного измерения различных объектов. Технология, лежащая в основе этого датчика, позволяет ему контролировать электромагнитную энергию, в том числе электричество, свет и так далее.

Благодаря этому, эти датчики нашли применение в здравоохранении, мониторинге окружающей среды, энергетике, авиакосмической промышленности и многих других отраслях промышленности. Благодаря своему присутствию нефтяные, фармацевтические и горнодобывающие компании могут лучше отслеживать изменения окружающей среды, обеспечивая безопасность своих сотрудников.Т

Их основное применение можно найти в обнаружении окружающего света, цифровых оптических переключателях, оптоволоконной связи, благодаря гальванической развязке, которая лучше всего подходит для нефтегазовых приложений, гражданских и транспортных областей, высокоскоростных сетевых систем, управления дверьми лифтов, счетчиков деталей сборочных линий и системы безопасности.

Ниже перечислены основные типы оптических датчиков:

• Фотодетектор: Он использует светочувствительные полупроводниковые материалы, такие как фотоэлементы, фотодиоды или фототранзисторы, чтобы работать как фотодетектор.
• Волоконная оптика: Волоконная оптика не пропускает ток, поэтому она невосприимчива к электрическим и электромагнитным помехам, и даже в поврежденном состоянии не возникает опасности искрения или поражения электрическим током.
• Пирометр: Он оценивает температуру объекта, определяя цвет света. Объекты излучают свет в соответствии с их температурой и воспроизводят одинаковые цвета при той же температуре.
• Датчик приближения и инфракрасное излучение: Датчик приближения использует свет для обнаружения находящихся поблизости объектов, а инфракрасное излучение используется там, где видимый свет может быть неудобным.

Понятно, что Интернет вещей стал невероятно популярным, и современные тенденции показывают, что это будущее. Он просто помогает автоматизировать различные процессы, делая эти системы весьма полезными как для обычных потребителей, так и для бизнеса.

Нам еще предстоит увидеть весь потенциал, который несет эта технология, поскольку вся платформа становится умнее за счет объединения всех вышеупомянутых датчиков. Если учесть тот факт, что все измеренные данные собираются и могут быть проанализированы, становится очевидным, что Интернет вещей в будущем станет еще умнее.

Пройти тест

12 типов датчиков Интернета вещей, за которыми следует следить [с примерами]

Сегодня более чем когда-либо подключение к Интернету вещей позволяет физическим датчикам всех типов отправлять свои данные непосредственно на виртуальные информационные панели практически без вмешательства человека.

Это возможно только благодаря последним достижениям в технологиях IoT, таких как сотовый IoT и LPWAN (Low-Power Wide Area Networking), которые радикально меняют способ использования датчиков; от случайных измерений до непрерывного удаленного мониторинга в реальном времени в различных промышленных и потребительских приложениях.

С учетом сказанного, датчики — не новость.

Используется в основном для измерения переменных из реального мира, таких как температура или давление, ранние приспособления устройств были прослежены вплоть до 1500-х годов.

Как отмечает Kelvin Tech в одном из своих сообщений в блоге:

Измерение температуры существует уже давно, начиная с 150 г. н.э. Но, по оценкам, настоящая наука о термометрах не развивалась до 1500-е годы. С годами были разработаны разные типы термометров.

Это более 400 лет назад!

Люди всегда чувствовали потребность измерять вещи быстрее, точнее и эффективнее, чем при предыдущих адаптациях.Это в нашей природе.

Именно поэтому количество датчиков Интернета вещей растет.

1. Что такое датчик «Интернета вещей»?
2. 12 типов датчиков IoT
3. Основа вашего решения IoT

Что такое датчик «Интернета вещей»?

Еще до того, как Интернет вещей стал реальностью, на рынке уже было много типов измерительных устройств, включая термометры, магнитометры (среди которых компасы являются ярким примером), высотомеры и многие другие, многие другие.

Список никогда не заканчивается.

Датчики, используемые в этих устройствах, предназначены для обнаружения, измерения и сообщения одной реальной переменной за один раз. Вся их цель — помочь нам понять мир вокруг нас измеримым и универсальным способом, понятным «каждому».

Вы когда-нибудь видели кабину пилота?

Кабина пилота, заполненная летными приборами, такими как высотомеры и уровни топлива

Эти приборные панели заполнены полетными приборами, сообщающими переменные данные от всех типов датчиков.Несколько примеров — уровни топлива, давление в системе и так далее.

Идея датчиков IoT следующего поколения заключается в том, что за счет использования так называемых модулей IoT эти устройства могут агрегировать и отправлять свои данные непосредственно на панель управления IoT, что значительно ускоряет и упрощает принятие важных решений.

Профилактическое обслуживание — одна из ключевых областей, в которой датчики Интернета вещей обещают изменить способ работы производства и промышленности. Набирают популярность и другие интересные варианты использования.

Ниже мы рассмотрим 12 типов датчиков IoT, которые обеспечивают эти варианты использования, а также несколько реальных примеров устройств от различных производителей.

Приступим.

12 типов датчиков для Интернета вещей

Здесь у вас есть список датчиков Интернета вещей, отсортированных от наиболее до наименее популярных (согласно данным Google Trends), включая температуру, близость, давление и т. Д.

Если вам интересно узнать больше о том, как эти датчики могут использоваться в реальных приложениях, мы также включили ссылки на существующее оборудование с предполагаемым вариантом использования или идеальным сценарием, выделенными в круглых скобках.

1. Датчики давления

Промышленный датчик давления IoT E8PC от Omron

Датчики давления — это устройства, которые измеряют давление (силу, необходимую для предотвращения расширения жидкости) в газах или жидкостях. Они могут быть всех размеров и форм, и они являются одними из самых популярных примеров датчиков Интернета вещей, в основном из-за промышленных приложений, которые полностью охватывают эти новые возможности подключения.

Датчики давления бывают разных типов:

• Датчики атмосферного давления, имеющиеся в большинстве метеостанций.Они предназначены для измерения изменений атмосферного давления.
• Датчики давления газа, предназначенные для отслеживания изменений давления в газах, особенно в нефтяной, энергетической и коммунальной сферах.

Хотя с технической точки зрения датчики давления не являются датчиками давления, они также являются разновидностью датчиков давления и могут быть предпочтительным методом, когда дело доходит до измерения веса (например, веса животного или уровня резервуара или силоса).

Эти типы датчиков составляют основу нашей газовой и энергетической инфраструктуры, потому что без них мы не смогли бы контролировать давление в системе.Подключите IoT-модуль к одному из них, и ваши данные будут готовы к отображению на экране вашего компьютера.

Примеры датчиков давления IoT:

2. Датчики света

Датчики Smart Light IoT разработаны для промышленного и потребительского использования (Источник: Enlighted) подумаю. Это пассивные фотоэлектрические устройства, которые преобразуют световую энергию (фотоны) в электрическую энергию (электроны).

Необычно, правда?

Однако эти устройства — это не только принцип их работы.Так же, как датчики давления, датчики освещенности могут использоваться для любых целей и широко используются в регулировании яркости, безопасности и даже в сельском хозяйстве.

Отслеживание изменений освещенности полезно для мониторинга погоды, а также для применения в сельском хозяйстве, где измерение света, поглощаемого почвой, является ключевым.

Эти датчики также могут быть более простой и рентабельной альтернативой датчикам движения, позволяя обнаруживать присутствие, например, в гостиничном номере, на складе или в коридоре.

Seeed Studio недавно опубликовала подробную статью на тему световых датчиков с соответствующими примерами оборудования из собственной линейки продуктов.

Примеры световых датчиков IoT:

3.

Датчики температуры и влажности Сверхмощный промышленный датчик температуры и влажности Laird

Датчики температуры и влажности так же популярны и широко используются, как и наши первые два выбора. Обычно они объединяются в готовые модули IoT.

С одной стороны, датчики температуры измеряют количество тепловой энергии в источнике и предназначены для измерения изменений температуры. С другой стороны, датчики влажности измеряют количество водяного пара в атмосфере различных газов.

Мониторинг температуры — распространенный случай использования в промышленных условиях, когда машинам необходимо работать при определенной температуре в течение длительных периодов времени.

Другие варианты использования, которые мы обычно видим в рамках нашей собственной клиентской базы:

1. Соответствие требованиям безопасности пищевых продуктов
2. Мониторинг холодовой цепи в здравоохранении и гостиничном бизнесе
3. Управление складом и запасами
4. Мониторинг систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Влажность часто отслеживается параллельно температура тоже. Измерение первого полезно для отопления, кондиционирования воздуха, метеостанций и даже влажности почвы.

Примеры датчиков температуры и влажности IoT:

4. Гироскопические датчики и датчики ускорения

Акселерометр ADXL335 от Analog

Многие из вас уже знакомы с гироскопами и акселерометрами. Это датчики, которые позволяют вашему смартфону определять, находится ли ваш телефон в вертикальном или ландшафтном режиме, и они широко используются в дизайне мобильных игр.

С точки зрения приложений Интернета вещей эти маленькие датчики так же популярны, как и те, что используются в вашем телефоне. Несмотря на то, что они имеют различия, большинство микросхем акселерометров также поставляются с гироскопом, поэтому мы объединили их в одну секцию.

Разница между ними заключается в следующем:

Гироскоп — это устройство, которое использует гравитацию Земли для определения ориентации. Его конструкция состоит из свободно вращающегося диска, называемого ротором, установленного на оси вращения в центре большего и более устойчивого колеса.Когда ось поворачивается, ротор остается неподвижным, чтобы указать центральное гравитационное притяжение, и, таким образом, направление вниз .

Акселерометр — это компактное устройство, предназначенное для измерения негравитационного ускорения. Когда объект, в который он встроен, переходит из состояния покоя в любую скорость, акселерометр рассчитан на то, чтобы реагировать на вибрации, связанные с таким движением.

В IoT акселерометры лежат в основе датчиков вибрации, которые могут преобразовывать данные ускорения в частоты вибрации (это G в Гц!), Обычно используемые для обнаружения ненормальных операций промышленного оборудования.

Гироскопы могут использоваться для определения направления движения объекта, отслеживаемого с помощью GPS, а также направления ветра в погодных условиях и в приложениях экологически чистой энергии.

Примеры гироскопических датчиков и датчиков ускорения IoT:

5. Датчики приближения и движения

Промышленный датчик приближения для Интернета вещей от NCD

Как очень распространенный тип устройств, датчик приближения используется в бесчисленных приложениях Интернета вещей. Датчики приближения способны обнаруживать присутствие близлежащих объектов без какого-либо физического контакта, испуская электромагнитное поле или луч электромагнитного излучения (например,грамм. инфракрасный) и ищет изменения в поле.

Также известные как датчики дальности, некоторые из этих устройств используют ультразвуковые волны для измерения расстояния между собой и обнаруженным объектом. Несколько отличных примеров из них производит Maxbotix.

Датчики приближения можно спутать с датчиками движения, но это не одно и то же. В то время как датчик приближения может использоваться для обнаружения движения путем измерения расстояния до объекта, датчики PIR (Pyroelectric InfraRed) являются хорошей недорогой специализированной альтернативой для обнаружения движения, поскольку их выходные данные в основном двоичные: 1 или 0.

Обычно они используются в детекторах движения, которые можно использовать для чего угодно, от включения света до предупреждения полиции в случае подозрения на движение.

Примеры датчиков приближения и движения IoT:

6. Датчики потока и газа

Используемые во многих различных случаях датчики газа IoT находятся на подъеме (Источник: Spec Sensors)

Датчики потока — это устройства, используемые для измерения расхода скорость или количество движущейся жидкости или газа, и они в некоторой степени связаны с датчиками газа, которые представляют собой электронные устройства, которые обнаруживают и идентифицируют различные типы газов.

Датчики потока охватывают все типы устройств, используемых для измерения потоков жидкости и газа. Сценарии использования включают мониторинг промышленных процессов, HVAC, а также приложения для управления газом и водой. То же самое и с датчиками газа.

Интеллектуальные измерения — одна из областей, наиболее подверженных воздействию датчиков расхода. Здесь ультразвуковые расходомеры соединены с модулями IoT для отправки данных в удаленное место.

Ожидается, что к 2025 году с появлением технологий сотового Интернета вещей, таких как NB-IoT и LTE-M, а также очевидных преимуществ для коммунальных предприятий и конечных пользователей, датчики расхода, газа и электрические датчики значительно вырастут.

Это ясно показывает сильную тенденцию в области интеллектуальных измерений, а также общий рост использования этих типов датчиков в промышленных целях.

Если говорить конкретно о газовых датчиках, то это традиционно громоздкие устройства, которые только недавно превратились в маломощные приспособления для контроля таких вещей, как качество воздуха в местных условиях. Тема качества воздуха дополнительно обсуждается в пункте списка 11.

Примеры датчиков газа и расхода IoT:

7.Звуковые датчики

Удачно названный SoundSensor от SensorTeam

Звуковые датчики используются не так, как другие типы датчиков в нашем списке, но они все же заслуживают упоминания из-за их уникальных свойств и интересных вариантов использования.

Прежде всего, что такое датчик звука?

Звуковой датчик определяется как модуль, который определяет звуковые волны по их интенсивности, преобразуя их в электрические сигналы. Когда устройство обнаруживает изменение интенсивности, оно может отправить данные обратно на вашу панель управления.

Простые звуковые датчики, подобные тем, которые предлагает Seeed Studio, довольно недорогие, и они могут помочь вам разобраться в нескольких различных сценариях использования. Например, обнаружение звука в тихой комнате.

Доступны также диктофоны, которые не только обнаруживают звук, но и записывают его при изменении интенсивности. Это особенно полезно для безопасности.

Наконец, расширенный вариант использования включает так называемые измерители уровня звука / шума; устройства, которые оценивают шум в частотном диапазоне.

Это позволяет использовать более сложные приложения для измерения окружающего шума.

Примеры датчиков звука IoT:

8. Датчики влажности

Датчики влажности важны для сценариев использования в интеллектуальном сельском хозяйстве (Источник: Sensoterra)

Датчики влажности являются ключом к последним достижениям в сельском хозяйстве, позволяя фермерам постоянно контролировать состояние почвы . Как отмечает AgriTech Tomorrow, почвенные условия постоянно меняются в течение вегетационного периода.

Вот что они говорят о датчиках почвы IoT:

…в связи с последними достижениями в области мониторинга почвы и воды критически важная информация поступает с полей в режиме реального времени, что помогает фермерам принимать более быстрые и точные решения о производстве сельскохозяйственных культур.

Большинство датчиков влажности одноточечные, то есть они измеряют влажность почвы в одном фиксированном месте.

Датчик этого типа следует устанавливать в нескольких местах на посевном поле, чтобы повысить точность измерений.

Глубина также играет здесь важную роль, поскольку эффекты орошения могут быть сильнее или слабее на разных уровнях.Устройства для измерения влажности обычно оснащены длинными датчиками, которые глубоко проникают в почву и измеряют влажность на разной глубине.

Примеры датчиков влажности IoT:

9. Датчики изображений

Усовершенствованная технология промышленных датчиков изображения Pregius для Интернета вещей от Sony

Датчик — это устройство, собирающее информацию о физическом мире для обеспечения набора измерений с течением времени. Следуя той же логике, мы можем представить камеру как двумерный оптический / ИК-датчик, обеспечивающий матрицу измерений во времени.

Камеры широко используются в качестве механизма распознавания, от приложений для подсчета людей до распознавания образов на основе искусственного интеллекта.

Например, уникальным подходом к этому является технология PigVision от Asimetrix: датчик на основе изображений, измеряющий вес свиньи в реальном времени на основе обученных моделей ИИ.

Вот видео, объясняющее, как работает эта технология:

PigVision — отличный пример того, чего могут достичь датчики изображения

Как показано на скриншоте выше, Sony также является большим сторонником этих технологий в промышленности, коммунальном хозяйстве и настройки авиации.Вы можете ознакомиться с их технологией обработки изображений Pregius на ресурсах ниже.

Примеры датчиков изображения IoT:

• OS02F10 от OmniVision (Industrial)
• Линия датчиков изображения Sony Pregius (Industrial)

10. Магнитные датчики

Магнитные датчики IoT серии CT8xx от Crocus Technology

Магнитные датчики используются как в бытовых, так и в промышленных приложениях для обнаружения крупных металлических предметов, таких как автомобили, панели, корпуса и т. Д.Эти устройства обнаруживают изменения и возмущения магнитного поля, такие как поток, сила и направление.

В IoT обычно используются три типа магнитных датчиков:

1. TMR (туннельные магниторезистивные) датчики
2. герконы
3. датчики эффекта Холла

туннельное магнитосопротивление — довольно сложное квантово-механическое явление, поэтому мы не можем получить в научные подробности этого в этой статье.

Тем не менее, датчики TMR становятся все более популярными для измерения механического смещения и движения в промышленных, автомобильных (например, автоматизированная парковка и беспилотные автомобили) и потребительских приложениях.

Наша вторая запись — геркон — это электрический выключатель, работающий от магнитного поля. Эти переключатели могут приводиться в действие электромагнитной катушкой, и они обычно используются в системах безопасности для управления потоком электричества и запуска действия в случае обнаружения нежелательного посетителя.

Наконец, у нас есть датчик Холла, устройство, используемое для измерения величины магнитного поля. У диодов есть отличная статья, объясняющая их роль в IoT.

Кроме того, несколько лет назад мы запустили интересный проект с использованием двух разных магнитных датчиков, характеризующихся низким энергопотреблением и высокой чувствительностью:

1. MMC5883MA от Memsic
2. LSM303AGR от STMicroelectronics

Проверьте серию некоторыми руками -в действии с магнитными датчиками!

Примеры магнитных датчиков IoT:

11.Датчики качества воздуха

Датчики качества воздуха могут использоваться в промышленных и бытовых условиях (Источник: Ambient Weather)

Несмотря на то, что качество воздуха и воды являются функциями нескольких типов датчиков, используемых вместе, мы думали, что оба они заслуживают отдельной категории.

Первое, что приходит на ум, когда мы говорим о качестве воздуха, — это его загрязнение. Но как это измерить? С использованием так называемых датчиков твердых частиц. В основном они состоят из двух типов в зависимости от размера частиц, обнаруживаемых в воздухе:

1. PM10
2. PM2.5

Датчики твердых частиц, которые могут обнаруживать первые, более распространены, поскольку частицы больше (обычно 10 микрометров, отсюда и название). Обнаружение мелких частиц размером 2,5 микрометра и меньше становится все труднее.

Промышленные датчики твердых частиц от Sensirion и других производителей могут обнаруживать эти мелкие частицы и помогать во внедрении систем контроля качества воздуха.

Как обсуждалось в предыдущих разделах, датчики газа также играют огромную роль в распознавании изменений в воздухе, и они обычно встраиваются вместе с датчиками PM.

Примеры датчиков качества воздуха IoT:

12. Датчики качества воды

Различные датчики также могут помочь с определением качества воды (Источник: Георг Фишер)

Вода — это то, что большинство из нас считает само собой разумеющимся, но многие группы населения в мире не имеют прямого доступа к этому важнейшему ресурсу. И если они это сделают, его качество может быть плохим или просто токсичным. Вот где пригодятся датчики качества воды.

Как и в предыдущем разделе, существует несколько переменных, которые влияют на качество воды, некоторые из которых могут быть измерены с помощью датчиков, например:

1. Датчики pH
2. Датчики мутности
3. ORP ( Потенциал окисления-восстановления) Датчики

При совместном использовании эти датчики формируют полную картину качества воды.Например, вот что USGS сообщает о pH:

pH — это мера относительного количества свободных ионов водорода и гидроксила в воде. Вода с большим количеством свободных ионов водорода является кислой, тогда как вода с большим количеством свободных гидроксил-ионов является основной. На pH могут влиять химические вещества в воде, и он является важным показателем химического изменения воды.

Исходя из этого, датчики pH играют огромную роль в мониторинге качества воды, определяя ее щелочность. Датчики мутности играют аналогичную роль, измеряя количество света, рассеянного взвешенными твердыми частицами в воде.Меньше света означает более низкое качество.

Наконец, датчики окислительно-восстановительного потенциала измеряют способность раствора действовать как окислитель или восстановитель. Как указал Вернье, их можно использовать в плавательных бассейнах для измерения окислительной способности хлора.

Примеры датчиков качества воды IoT:

---

Это 12 типов датчиков, которые наиболее актуальны в мире IoT.

Если вы хотите узнать больше о доле рынка для каждого типа датчика, мы рекомендуем ознакомиться с данными, предоставленными Mordor Intelligence.

Датчики Интернета вещей: основа вашего решения Интернета вещей

Промышленные предприятия по всему миру вкладывают значительные средства в датчики Интернета вещей

Теперь, когда мы рассмотрели различные типы датчиков Интернета вещей, остается только задать вопрос: , почему именно . Почему мы хотим подключить их к Интернету?

В чем ценность части «IoT»?

Вероятно, это будет следующий вопрос вашего клиента, и его задают некоторые из самых известных брендов в мире.

Salesforce недавно провела опрос опытных клиентов, в котором спрашивали, какие технологии, по их мнению, больше всего изменят их ожидания от компаний.

Вот что они сказали:

Интернет вещей входит в тройку лидеров вместе с технологическими инновациями, такими как кибербезопасность и искусственный интеллект.

Менеджеры по найму также полностью осознали невероятные изменения, которые Интернет вещей уже приносит в рабочую силу:

Эти передовые технологии коренным образом меняют наш образ жизни и работы.Вместе они образуют так называемую четвертую промышленную революцию.

В связи с этой мега-тенденцией компании, производящие полупроводники и сенсоры, теперь стремятся к инновациям быстрее, чем когда-либо прежде, что приводит к увеличению разнообразия вещей, которые можно «измерить», и ускоряет темпы создания этих устройств.

Без эти «умные» датчики, невозможно было бы взять часть оборудования и подключить ее к Интернету. Они просто не были созданы для взаимодействия с ним.

Компании во всем мире осознают потенциал агрегирования данных в IoT панели инструментов, подобные тем, которые предлагает Ubidots, и они спешат подключить свои машины к Интернету.

Однако это невозможно сделать без предварительного понимания возможностей и вариантов использования каждого типа датчика. С учетом вышесказанного (и не считая вопросов безопасности) мир, похоже, согласен с преимуществами использования этих возможностей, управляемых данными.

И именно поэтому «Интернет вещей» важен сегодня как никогда.

Стек технологий

IoT — устройства, датчики, шлюзы и платформы IoT

Взгляд на Интернет вещей (IoT) и первые уровни стека технологий IoT: устройства IoT (включая датчики и исполнительные механизмы) , шлюзы IoT (и управление устройствами), и платформы IoT.

IoT состоит из нескольких технологических уровней, каждый из которых играет роль на пути от простого подключения «вещей» и устройств IoT до создания приложений, которые служат четкой цели, будь то для потребительских приложений или отраслевых проектов IoT.

ИТ становится неотъемлемой частью самого продукта, и эти умные, подключенные продукты требуют от компаний создания и поддержки совершенно новой технологической инфраструктуры (PTC)

IoT-технология действительно должна быть IoT-технологиями, поскольку их, конечно, несколько, и те, которые имеют значение, зависят от цели.Однако они вписываются в этот стек технологий IoT, который имеет различные уровни, начиная с устройств IoT, и множество технологий на каждом уровне.

В этой статье мы впервые рассмотрим стек технологий IoT и особенно первые три уровня этого стека технологий IoT.

1. Первый — это уровень устройства IoT; без точных датчиков, исполнительных механизмов и устройств Интернета вещей в целом, без точных данных и без точных данных нет Интернета вещей, не говоря уже о проектах или продуктах / услугах Интернета вещей.
2. Второй — это шлюз IoT , который мы рассмотрели более подробно, но заслуживает отдельного места и, конечно же, в обзоре уровня устройства IoT, с которым он прочно связан и для которого является необходимым уровнем по отношению к следующие этапы действенных данных и бизнес-приложений или потребительских приложений и сервисов.
3. Третий — это уровень платформы IoT, на котором мы подключаемся к бизнес-приложениям и потребительским приложениям и службам, а также разрабатываем эти службы, а также обеспечиваем управление и взаимодействие с первыми двумя уровнями.

Интернет вещей устраняет разрыв между физическим и цифровым миром, и все начинается с вещей. Существует несколько устройств IoT в более широком смысле. Некоторые сидят на краю сети, где происходит реальное соединение вещей.

Другие включают шлюзы IoT, которые позволяют фактически что-то делать со всеми данными, поступающими от вещей или подключенных объектов, «поддерживающих IoT». Однако мы не будем рассматривать шлюзы Интернета вещей как устройства Интернета вещей, как это делают некоторые; это другой уровень технологий Интернета вещей и даже не обязательно аппаратный, как мы увидим.

Что такое технология Интернета вещей? Стек технологий Интернета вещей

Стек технологий Интернета вещей — это не что иное, как набор технологий, стандартов и приложений, которые ведут от простого подключения объектов к Интернету до самых простых и сложных приложений, которые используют эти подключенные вещи, данные, которые они собирают и передают. и различные шаги, необходимые для работы этих приложений.

Без этого стека технологий IoT не было бы возможности что-то делать с устройствами IoT и не было бы причин для подключения вещей к Интернету.Таким образом, просто говоря, стек технологий Интернета вещей включает в себя все необходимые технологии для перехода от устройства и данных Интернета вещей к реальным целям и задачам или так называемому варианту использования Интернета вещей.

Тем не менее, хотя это выглядит просто, разные уровни состоят из нескольких технологий и опций для проекта IoT.

Более того, речь идет не только о том, чтобы объединить нужные технологии в стеке технологий Интернета вещей, но и о том, чтобы сделать это точным, безопасным и экономичным способом.И на практике все еще существуют некоторые проблемы на уровне взаимодействия, и все эти технологические элементы могут взаимодействовать друг с другом, поскольку существуют разные стандарты. Более того, когда мы вводим существующие подключенные устройства в том виде, в каком они существовали веками, в таких областях, как управление зданиями или производственные технологии, эта последняя проблема становится еще более сложной.

Давайте посмотрим на первый уровень стека технологий IoT: устройства IoT или конечные точки IoT. Обратите внимание, что были различные попытки изобразить и построить стек технологий IoT (и внутри каждого из уровней различные протоколы, поставщиков / игроков и подуровни) .Когда Cisco еще говорила об Интернете всего (IoE), у нее также был стек технологий IoE, который был больше построен на этом видении IoE (вы можете увидеть пример в этой статье о IoT в розничной торговле) .

Другие много внимания уделяли стеку технологий IoT, сравнивая его со многими существующими сетевыми моделями, такими как OSI и TCP / IP. Это для отдельной статьи.

IoT-устройства и подключенные физические объекты

Итак, вещи, устройства, датчики и так далее — это первый уровень стека технологий Интернета вещей.IoT-устройство может принимать разные формы и формы.

Устройства

IoT включают в себя преобразователи, такие как датчики и исполнительные механизмы, и множество объектов, которые часто называют «умными», «интеллектуальными» или просто старыми «подключенными» (интеллектуальные лампочки, подключенные клапаны и насосы, интеллектуальные счетчики, подключенные автомобили, интеллектуальные или интеллектуальные строительные компоненты, устройства умного дома и др.) .

Когда люди говорят об устройстве Интернета вещей, они не думают ни о датчиках, ни о исполнительных механизмах, ни обо всем остальном, например о платах, процессорах / микросхемах, трансиверах, микро-электромеханических системах и т. Д.

Они действительно думают об умных устройствах, таких как упомянутые, или о носимых устройствах, интеллектуальном уличном освещении, трекерах активности, интеллектуальном управлении комнатами, интеллектуальных термостатах, контроллерах полива или, возможно, о совместных роботах, интеллектуальных производственных активах, устройствах мониторинга состояния body) , домашних животных или личных вещей, которые помечены технологией определения местоположения и, да, старый добрый подключенный холодильник. Список бесконечен, если вы начнете добавлять сельское хозяйство и сельское хозяйство, «тяжелую» промышленность, розничную торговлю, «умные» цифровые вывески и так далее.

Было предложено взглянуть на вещи и устройства IoT в этом более широком контексте, где все виды компонентов (оборудование, программное обеспечение, соединение) и даже связанные службы объединяются в одном устройстве. Что нас больше всего интересует в рамках этой статьи, так это датчики и исполнительные механизмы.

Подключенный объект может иметь несколько или многие тысячи датчиков и преобразователей. Коробка телематики, которая используется в автомобилях для страхования автомобилей, обычно имеет несколько датчиков, нефтяная вышка может иметь десятки тысяч.Давайте подробнее рассмотрим датчики, исполнительные механизмы и «вещи», связанные с Интернетом вещей.

Обратите внимание, что, учитывая тот факт, что с устройствами IoT мы, по сути, говорим о сборе и передаче данных, существует также компонент связи: компонент подключения устройств, посредством которого физические объекты и контроллеры подключаются через блоки связи и обработки.

Датчики в одном из многих существующих представлений стека технологий IoT — источник и любезно

Некоторые добавляют это в качестве отдельного уровня в стек технологий IoT, но он частично перекрывается с уровнем шлюзов IoT и уровнем подключения IoT и коммуникационных сетей IoT который мы рассматриваем как отдельный уровень IoT (но не в этой статье).

IoT-устройства: датчики

Датчики существуют задолго до Интернета вещей в его нынешнем значении и используются повсеместно, например, в зданиях, на заводах, в энергетике и во многих других областях.

Во всех этих случаях датчики являются частью цифровой системы передачи данных интеллектуальных решений. Все «умное» и связанное с Интернетом вещей основано на датчиках и других типах преобразователей, которые мы увидим позже.

Датчик — это устройство, которое обнаруживает, измеряет или указывает любую конкретную физическую величину, такую ​​как свет, тепло, движение, влажность, давление или аналогичные объекты, путем преобразования их в любую другую форму, которая в основном представляет собой электрические импульсы.

Преобразователь преобразует сигнал в форме энергии в сигнал в другой форме. В контексте датчиков IoT это просто означает, что датчики могут определять условия в устройстве IoT или вокруг него, в котором они присутствуют, а также внутри и вокруг физического объекта (состояние и окружение) , к которому они прикреплены. Датчики могут обнаруживать события или изменения в средах и для целей, для которых они были разработаны, и сообщать об этих событиях или изменениях определенных параметров системам и другим устройствам, которые затем могут использовать эти данные для действий, анализа и т. Д.

В контексте Интернета вещей мы также можем использовать определение из статьи 2016 года о мировом рынке датчиков до 2022 года: «датчик — это устройство, которое обнаруживает, измеряет или указывает любую конкретную физическую величину, такую ​​как свет, тепло, движение, влажность, давление. или аналогичные объекты, преобразовывая их в любую другую форму, которая в основном представляет собой электрические импульсы ».

Среди параметров окружающей среды, факторов и событий, которые датчики могут «воспринимать» и о которых сообщать, находятся такие параметры, как звук, температура, влажность, присутствие определенных химических компонентов или газов, свет, присутствие (напримерграмм. комнаты) и многое другое. Ясно, что датчики являются важными компонентами Интернета вещей и должны быть очень точными, потому что именно с них данные собираются с самого начала.

Существует более 100 различных типов датчиков. Их можно купить отдельно или на так называемых сенсорных платах, которые были разработаны для сбора нескольких сенсоров, необходимых в рамках сценария или проекта использования Интернета вещей. Существуют сенсорные платы для таких приложений, как мониторинг качества воздуха в умном городе и приложения для умного движения.Существуют также сенсорные платы, которые вы можете использовать для настройки, чтобы опробовать приложения IoT или построить точные платы, которые вам нужны для любого конкретного приложения, добавив нужные вам датчики.

Как уже говорилось, датчики — это совсем не так, и они были повсеместны во многих отраслях, прежде чем кто-то даже услышал термин «Интернет вещей». В сегодняшних «умных» зданиях, проектах «умных заводов» Индустрии 4.0, проектах умных городов и во всем, что связано с умными технологиями и IoT, они еще более распространены, и как предложения, так и технологии эволюционировали.

Устройства IoT — примеры датчиков и исполнительных механизмов — источник: инфографика IoT Postscapes and Harbour Research — Лицензия CC Attribution

Устройства IoT: исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы, как и датчики, являются преобразователями. И точно так же, как датчики, они используются уже довольно давно и, конечно же, еще до того, как появился термин IoT.

В то время как датчики обнаруживают и отправляют, исполнительные механизмы действуют и активируются. Актуатор получает сигнал и приводит в движение то, что ему нужно для того, чтобы действовать в среде или внутри нее.

В некотором смысле можно сказать, что исполнительный механизм действует противоположно датчику, и это не менее важно, даже если сегодня большинство компаний собирают и анализируют данные, а тем более используют данные в качестве триггеров, чтобы «что-то» произошло в физический мир, в котором есть определенная ценность, причем не только в сфере автоматизации, но и в потребительских приложениях Интернета вещей.

Давайте сделаем использование приводов более ощутимым с точки зрения Интернета вещей:

Пример был рассмотрен в нашей статье об эволюции управления зданием в эпоху Интернета вещей, и, проще говоря, он выглядит следующим образом: исполнительные механизмы устанавливаются на радиатор или управляют потоком воздуха в умной комнате в умном доме или умном здании; датчики определяют, что в помещении никого нет; исполнительные механизмы срабатывают на более низкую температуру (или останавливают HVAC или что-то еще) ; система управления сообщает о решении системе управления (с экономией энергии в результате) , и все довольны.

Ожидается, что рынок приводов будет расти в среднем на 5,4% до 2025 года

Вы можете представить себе множество других сценариев в этом смысле. Освещение конференц-зала, кондиционирование и отопление выключены; работник подходит к «умному офису», ищет в приложении доступную переговорную и бронирует ее для встречи; исполнительные механизмы получают сигналы, чтобы убедиться, что конференц-зал соответствует тому, что можно ожидать от здорового и удобного конференц-зала.

Хорошо, мы сделаем так, чтобы это звучало немного проще, чем есть на самом деле.Так же, как существует множество типов датчиков, существует множество типов исполнительных механизмов и способов их использования.

Электрические приводы могут преобразовывать свою энергию в механический крутящий момент, другие приводы могут управлять клапанами (подумайте о комбинациях с датчиками, например, в отношении утечек воды) и так далее. Это еда для статьи, но изображение, надеюсь, ясное.

В сфере Интернета вещей исполнительные механизмы в большинстве случаев включают или выключают что-либо путем приложения некоторой силы.Тем не менее, есть также множество приложений в промышленных приложениях или робототехнике, таких как использование приводов для захватов. И, конечно же, в потребительских приложениях есть интеллектуальные устройства, где вы можете хорошо видеть, как датчики и исполнительные механизмы работают вместе, например, для улучшения сна.

Воздушный захват, вакуумная подушка и направляющий стержень электрического привода на поворотном столе в автоматической линии по производству химии для роботов

Шлюзы IoT: устройства на пересечении платформ устройств / данных и платформ IoT

Шлюзы Интернета вещей можно также причислить к устройствам Интернета вещей с разных точек зрения.Шлюз IoT может быть аппаратным, но он также может быть программным и часто представляет собой комбинацию того и другого, и, учитывая растущие функции шлюзов IoT, лучше всего рассматривать их как отдельный уровень, не в последнюю очередь из-за этих функций и технологических аспектов.

Шлюзы

IoT бывают разных форм и форм именно потому, что они (могут) выполнять (увеличивающееся количество) нескольких задач. Другими словами: использование шлюзов Интернета вещей меняется по сравнению с предыдущими днями Интернета вещей.И это связано с первоначальной сферой применения шлюза IoT и с тем, как развитие Интернета вещей приводит к большему объединению функций в шлюз, который идеально подходит для выполнения этих функций, учитывая его важную функцию в качестве моста, ну или шлюза.

По сути, шлюз IoT играет критически важную роль на пересечении устройств IoT в строгом смысле (и, следовательно, данных с устройств IoT) и сети, облака или центра обработки данных, как объясняется в нашей подробной статье о шлюзах IoT, где вы также можете увидеть, что есть шлюзы для промышленного Интернета вещей, шлюзы для так называемых периферийных вычислений (также см. Интернет вещей и периферийные вычисления) , шлюзы для домашней автоматизации, где они объединяют и координируют связь между домашними датчиками и облачными службами и многое другое. более.

Итак, это широкий слой с множеством устройств, технологий, решений (программное и аппаратное обеспечение) и функций. Шлюзы IoT де-факто используются для агрегации подключений, шифрования и дешифрования данных IoT (безопасность) , перевода различных протоколов, которые существуют в общем ландшафте технологий IoT, как описано, управления и подключения устройств IoT, упомянутого IoT периферийные вычисления, удаленный контроль и управление, предварительная обработка и агрегирование данных и так далее.

Проще говоря: они играют критически важную роль на нескольких уровнях, но, как следует из названия, шлюзы IoT по сути именно таковы: они являются шлюзом между уровнем устройства IoT и технологиями и средами, в которых действительно используются данные с устройств IoT.

Поскольку существует больше устройств IoT и, следовательно, больше данных IoT, легко понять, почему в шлюзах IoT упаковано больше функций и целей. Многие датчики с очень большим количеством точек данных означают, что предварительная обработка может выполняться на шлюзе, и что шлюзы и анализ данных в целом все больше перемещаются на граничные и граничные шлюзы.

Однако, как вы можете прочитать в нашей статье о влиянии данных Интернета вещей на ИТ-инфраструктуру, большая часть анализа данных Интернета вещей по-прежнему проводится в центре обработки данных. Отсюда широкий выбор шлюзов Интернета вещей, от периферии до сети или облака, что угодно людям. В контексте этого уровня мы также должны подчеркнуть управление устройствами IoT, которое является ключевым для платформ IoT на уровне функций M2M.

Шлюзы IoT можно использовать везде — эталонный дизайн шлюза Intel IoT Retail для интеллектуальной торговли с выделенным шлюзом IoT — источник пресс-релиз Intel

Технология Интернета вещей за пределами шлюза: платформы Интернета вещей

Третий уровень стека технологий Интернета вещей состоит из платформ Интернета вещей.Это снова широкая категория приложений с множеством потенциальных возможностей.

С платформами IoT мы находимся в программном обеспечении и, в частности, в промежуточном программном обеспечении между более аппаратными уровнями устройств IoT и шлюзов IoT, с одной стороны, и уровнем бизнеса и приложений, с другой. Однако все не так просто (больше) .

Термин «платформа Интернета вещей» широко используется, но не все имеют в виду одно и то же, когда говорят об этом. Что еще хуже, существует несколько типов платформ IoT, и, конечно же, учитывая эволюцию, которую мы затронули в отношении шлюзов IoT, как вы уже догадались, здесь также добавляются дополнительные функции.Более того, в текущих войнах платформ IoT и с более чем 400 различными платформами IoT происходит постоянный переход к специализации и дифференциации. И действительно, нет такой же платформы IoT.

Как мы уже упоминали в статье о рынке платформ IoT, строго говоря, платформа IoT — это платформа для поддержки приложений IoT. Это имя в значительной степени объясняет то, что он делает. Кроме того, существуют платформы управления устройствами IoT (DMP), посредством которых управление устройствами IoT практически всегда присутствует на платформах IoT в целом, платформах аналитики и платформах оркестрации IoT, и это еще несколько примеров, которые вы можете прочитать в этой статье о тестировании платформы IoT.

Как говорит Николас Виндпассинджер, автор книги IoT Digitize or Die, который также занимается стеком технологий IoT, говорит: «Различные типы платформ IoT стали важными инструментами, средствами сбора и анализа данных и предоставления нужных видов. услуг в нужное время ».

Совершенно верно: речь идет о бизнес-результатах и ​​услугах. Николас, который рассматривает платформы Интернета вещей как предоставление таких услуг, как поддержка подключения, предоставление услуг, поддержка приложений для управления устройствами и услуги поставщика решений, цитирует интервью, которое он провел с Йозефом Бруннером, генеральным директором relayr, «большая проблема заключается в том, что платформы Интернета вещей являются не о технологиях, а о вариантах использования и преимуществах для пользователей.”

И это кажется хорошим способом закончить эту первую статью о стеке технологий IoT, прежде чем перейти ко второй, где мы рассмотрим другие уровни технологии IoT. Ниже приведен более технический вид стека IoT (с TCP / IP).

Стек IoT, веб-стек и TCP / IP — стандарты, протоколы и технологии — источник Digitize or Die

Верхнее изображение: Shutterstock — Авторские права: Mikko Lemola — Автоматическая роботизированная линия по производству химической продукции Изображение: Shutterstock — Авторские права: FUN FUN PHOTO — Все остальное изображения являются собственностью их соответствующих владельцев.

Датчики

IoT — шаг за шагом для NGSI-v2

Описание: Это руководство представляет собой введение в устройства IoT и использование Ультралегкий 2.0 Протокол для ограниченных устройств. В руководстве представлена ​​серия фиктивных устройств IoT, которые отображаются в браузер и позволяет пользователю взаимодействовать с ними. Полное понимание всех терминов и концепций, определенных в этом Прежде чем приступить к подключению IoT-устройств к Orion Context Broker через настоящий IoT-агент, необходимо руководство.

В руководстве используются команды cUrl, но он также доступен как Документация почтальона

---

«Все наши знания начинаются с чувств».

— Иммануил Кант (Критика чистого разума)

Интернет вещей (IoT) — это сеть физических устройств. которые могут подключаться к сети и обмениваться данными. Каждая «вещь» или «умное устройство» — это гаджет со встроенными электроника и программное обеспечение, которое может действовать как датчик или исполнительный механизм.Датчики могут сообщать о состоянии реального мира вокруг них. Приводы отвечают за изменение состояния системы, отвечая на управляющий сигнал.

Каждое устройство однозначно идентифицируется с помощью встроенной вычислительной системы, но может взаимодействовать с существующая интернет-инфраструктура.

FIWARE — это система управления контекстной информацией. Для интеллектуального решения на основе Интернета вещей контекст предоставляется набором подключенных устройств IoT.Поскольку каждое устройство IoT — это физический объект, существующий в реальной мир, в конечном итоге он будет представлен как уникальная сущность в контексте.

IoT-устройства могут варьироваться от простых до сложных. Вот несколько примеров устройств Интернета вещей, которые будут использоваться в этом руководство:

• A Smart Door — это электронная дверь, которая может удаленно отправлять команды на запирание или отпирание. Он также может отчет о текущем состоянии ( ОТКРЫТО , ЗАКРЫТО или ЗАБЛОКИРОВАНО ),
• A Звонок можно отправить команду для активации и звонка на короткий период
• A Датчик движения можно запросить, чтобы вернуть количество людей, которые прошли с момента последнего сброса
• A Smart Lamp можно включать и выключать дистанционно.Он также может сообщать о своем текущем состоянии ( ON или OFF ). Когда При включении датчик движения в устройстве проверяет, нужен ли свет, и гаснет, если поблизости никого нет. Кроме того, прибор может сообщать текущую яркость лампы.

Как видите, Bell является примером простого исполнительного механизма, поскольку он реагирует только на заданные команды. Между тем Датчик движения является примером чистого датчика, поскольку он сообщает только о состоянии мира, как он его видит.В два других устройства могут как отвечать на команды, так и сообщать о состоянии значимым образом.

Информация о состоянии, хранящаяся в каждом устройстве, поскольку она в конечном итоге будет видна в брокере контекста, определяется в диаграмма ниже:

UltraLight 2.0 — это легкий текстовый протокол для устройств с ограничениями и связи, где ресурсы полосы пропускания и памяти устройства ограничены. Полезная нагрузка для запросов измерения — это список пар ключ-значение, разделенных вертикальной чертой | персонаж.

например

  <ключ> | <значение> | <ключ> | <значение> | <ключ> | <значение> и т. Д.
  

Например, полезная нагрузка, такая как:

  t | 15 | k | abc
  

Содержит два атрибута, один с именем «t» со значением «15» и другой с именем «k» со значением «abc». Ценности в Ultralight 2.0 не набираются (все рассматривается как строка).

Ultralight 2.0 определяет полезную нагрузку, описывающую меры и команды для обмена между устройствами и серверами, но не указать единый транспортный протокол.Вместо этого можно использовать разные привязки транспортных протоколов (например, HTTP, MQTT и AMQP). используется для разных сценариев. В этом руководстве мы будем использовать HTTP в качестве транспортного протокола.

Движение на юг (команды)

HTTP-запросов, сгенерированных от Context Broker и переданных вниз к устройству IoT (через агент IoT), являются известный как движение на юг. Южный трафик состоит из команд, отправляемых исполнительным устройствам, которые изменяют состояние реального мира своими действиями.Например, команда изменить состояние лампы на ВКЛ. включит лампу. в реальной жизни. Это, в свою очередь, может изменить показания других датчиков поблизости.

Команда push с использованием HTTP POST

Настройка южной связи между агентом Интернета вещей и устройствами Интернета вещей называется подготовкой. Это гарантирует, что Агент Интернета вещей содержит достаточно информации, чтобы иметь возможность связаться с каждым устройством Интернета вещей. Другими словами, он знает, куда отправить команды и какие команды поддерживаются.Чтобы отправить команду устройству, IoT Agent отправляет запрос POST на конечная точка, предоставленная устройством. В теле запроса POST содержится команда.

Полезная нагрузка для команд Ultralight имеет следующий формат:

  <имя устройства> @ <команда> | <параметр | <параметр>
  

Где <имя_устройства> — это объект с идентификатором , который хранится в брокере контекста, <команда> — одна из поддерживаемых команд и любые дополнительные требуемые значения передаются в последующих параметрах, например

  урна: ngsi-ld: Робот: 001 @ поворот | налево | 30
  

Сообщит устройству «Я известен как id =» urn: ngsi-ld: Robot: 001 » в брокере контекста.Я бы хотел устройство прослушивание этой конечной точки для выполнения команды turn . Я предоставил параметры left и ‘ 30 (градусов) как требуется, чтобы устройство могло выполнить маневр ».

Определенный северный ответ агенту IoT выглядит следующим образом:

  urn: ngsi-ld: Robot: 001 @ turn | Turn ok
  

В котором говорится: «Я выполнил запрос от объекта, известного как id =" urn: ngsi-ld: Robot: 001 " в пределах Брокер контекста.Я выполнил команду поворота на . В результате получилось Turn ok «.

Как видите, поскольку команда Southbound определяет идентификатор , используемый во взаимодействии, и те же данные также возвращается, каждый ответ всегда может быть связан с соответствующей сущностью, содержащейся в Context Broker.

Push-команды могут использоваться только в том случае, если устройство может предоставить отдельную конечную точку для прослушивания южного трафика, альтернативный механизм опроса может использоваться, когда все взаимодействия инициируются с самого устройства, но это выходит за рамки этого руководства.

Движение на север (измерения)

Запросы, сгенерированные устройством IoT и переданные обратно вверх к брокеру контекста (через агент IoT), известны как движение на север. Трафик в северном направлении состоит из измерений, произведенных сенсорными устройствами, и ретранслирует состояние реальный мир в контекстные данные системы. Например, измерение датчика влажности может быть ретранслировано. в брокер контекста, чтобы указать, что уровень влажности объекта изменился.Подписка может быть сделана на быть в курсе таких изменений и спровоцировать дальнейшие действия (например, включение оросителя)

Измерение с использованием HTTP GET

Устройство может сообщать о новых мерах IoT-агенту, используя HTTP-запрос GET к «хорошо известной» конечной точке (путь / iot / d ) вместе со следующими параметрами запроса:

• i (идентификатор устройства): идентификатор устройства (уникальный для ключа API).
• k (API-ключ): API-ключ для службы, в которой зарегистрировано устройство.
• t (отметка времени): отметка времени измерения. Отменит автоматическую метку времени агента IoT (необязательно).
• d (Данные): полезная нагрузка Ultralight 2.0.

Параметры i и k являются обязательными.

Например запрос:

   / iot / d? I = motion001 & d = c | 12
  

Указывает, что устройство id = motion001 желает сообщить агенту Интернета вещей о том, что оно выполнило реальное измерение. c со значением 12 .В конечном итоге это будет передано в Context Broker.

Измерение с использованием HTTP POST

Также можно использовать

HTTP POST. Снова путь будет / iot / d , но в этом случае d (данные) не требуется — Пары «ключ-значение» измерения передаются в теле запроса. Параметры запроса i и k остаются обязательный:

• i (идентификатор устройства): идентификатор устройства (уникальный для ключа API).
• k (API-ключ): API-ключ для службы, в которой зарегистрировано устройство.
• t (отметка времени): отметка времени измерения. Отменит автоматическую метку времени IoTAgent (необязательно).

Еще раз, параметры i и k являются обязательными.

Монитор устройств

Для целей этого руководства была создана серия фиктивных устройств IoT, которые в конечном итоге будут подключены к брокер контекста. Состояние каждого устройства можно увидеть на веб-странице монитора UltraLight по адресу: http: // localhost: 3000 / устройство / монитор

---

Демонстрационное приложение будет использовать только один настраиваемый компонент, действующий как набор фиктивных устройств IoT.Каждый Интернет вещей устройство будет использовать Ультралегкий 2.0 протокол, работающий по HTTP. Поскольку все взаимодействия инициируются HTTP-запросами, сущности могут быть контейнерными и запускать из открытых портов.

Необходимую информацию о конфигурации можно увидеть в разделе служб связанного файла docker-compose.yml :

  учебник:
    изображение: fiware / tutorials.context-provider
    имя хоста: iot-сенсоры
    имя_контейнера: fiware-tutorial
    сети:
        - дефолт
    разоблачать:
        - «3000»
        - «3001»
    порты:
        - «3000: 3000»
        - «3001: 3001»
    среда:
        - "DEBUG = tutorial: *"
        - «ПОРТ = 3000»
        - «IOTA_HTTP_HOST = iot-агент»
        - «IOTA_HTTP_PORT = 7896»
        - "DUMMY_DEVICES_PORT = 3001" # Порт, используемый фиктивными устройствами IOT для приема команд
        - "DUMMY_DEVICES_API_KEY = 4jggokgpepnvsb2uv4s40d59ov"
  

обучающий контейнер прослушивает два порта:

• Порт 3000 открыт, поэтому мы можем видеть веб-страницу, отображающую фиктивные устройства IoT.
• Порт 3001 открыт исключительно для обучающего доступа, поэтому cUrl или Postman могут выполнять команды UltraLight без будучи частью одной сети.

Контейнер tutorial управляется переменными среды, как показано:

Ключ	значение	Описание
ОТЛАДКА	учебник: *	Флаг отладки, используемый для регистрации
WEB_APP_PORT	3000	Порт, используемый веб-приложением, которое отображает данные фиктивного устройства
IOTA_HTTP_HOST	iot-агент	Имя хоста отсутствующего IoT-агента — используется в более позднем учебном пособии.
IOTA_HTTP_PORT	7896	Порт, который будет прослушивать отсутствующий агент Интернета вещей. 7896 — стандартное значение по умолчанию для UltraLight через HTTP
DUMMY_DEVICES_PORT	3001	Порт, используемый фиктивными устройствами Интернета вещей для приема команд
DUMMY_DEVICES_API_KEY	4jggokgpepnvsb2uv4s40d59ov	Случайный ключ безопасности, используемый для взаимодействий UltraLight — он будет использоваться в следующем руководстве для обеспечения целостности взаимодействий между устройствами и отсутствующим агентом Интернета вещей

Другие значения конфигурации контейнера учебного пособия , описанные в файле YAML, в этом руководстве не используются.

При описании сообщений, проходящих через работающее интеллектуальное решение, мы будем ссылаться на два дополнительных компонента, которые не используются в этом руководстве, но потребуются для дальнейшей работы с системой.

• Контекстный брокер Orion используется для хранения контекстных данных умное решение. Как вы знаете, все взаимодействия с брокером контекста должны выполняться с использованием NGSI-v2
• Агент IoT действует как компонент промежуточного программного обеспечения, преобразующий Запросы NGSI-v2 (от брокера контекста) в протокол (такие как Ультралегкий 2.0) могут использоваться самими устройствами Интернета вещей.

Следовательно, необходимо сначала понять образец протокола устройства и понять, как сообщения проходят через система, чтобы впоследствии понять назначение промежуточного программного обеспечения IoT Agent. В этом уроке вы будете играть роль IoT-агента, выдающего команды устройствам и получающих от них измерения.

Все службы можно инициализировать из командной строки, запустив сценарий bash из репозитория.Пожалуйста клонируйте репозиторий и создайте необходимые изображения, выполнив следующие команды:

  git clone https://github.com/FIWARE/tutorials.IoT-Sensors.git
cd учебные материалы. IoT-датчики

./services create; ./services start;
  

Эта команда также импортирует исходные данные из предыдущего примера управления запасами при запуске.

Примечание: Если вы хотите очистить и начать заново, вы можете сделать это с помощью следующей команды:

./ остановка обслуживания

---

Чтобы правильно следовать руководству, убедитесь, что в вашем браузере доступна страница монитора устройства, и нажмите страницу для включения звука перед вводом любых команд cUrl. Монитор устройства отображает текущее состояние массива фиктивных устройств с использованием синтаксиса Ultralight 2.0

Монитор устройств

Монитор устройства можно найти по адресу: http: // localhost: 3000 / device / monitor

В рамках этого руководства вы будете играть роль отсутствующего компонента IoT Agent, выполняя команды Southbound для подключенные устройства IoT и получение измерений в северном направлении по мере изменения среды в магазине.Все команды выполняются как запросы HTTP POST с использованием синтаксиса Ultralight и поэтому очень просты. Стоит следить за страница монитора устройства, поскольку она показывает весь северный трафик, генерируемый самими устройствами.

Bell Commands

A Bell — это пример привода. Он может реагировать на команды, но прибор не выдает никаких измерений из реального мира.

Позвоните в звонок

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей будет отправлять команды исполнительному механизму. Bell поставил конечную точку / iot / bell001 , где он прослушивает команды.

1 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / bell001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Bell: 001 @ ring
  

Ответ:

  урна: ngsi-ld: Bell: 001 @ ring | кольцо ОК
  

Тело запроса имеет синтаксис Ultralight и состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Bell: 001 ), как удерживается в брокере контекста и имя команды ( кольцо ) для вызова на устройстве.

Ответ возвращает команду и результат действия.

Если вы просматриваете страницу монитора устройства, вы можете увидеть состояние изменения звонка.

Команды интеллектуальной лампы

Умная лампа Smart Lamp может включаться и выключаться дистанционно — она ​​также регистрирует яркость. Он содержит датчик движения внутри него и со временем будет медленно тускнеть (при условии, что движение не обнаружено)

Измерения будут отправлены IoT-агенту при изменении состояния и / или яркости.

Включите интеллектуальную лампу

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей отправит команду Ultralight на интеллектуальную лампу , чтобы включить ее. В Smart Lamp уже предоставил конечную точку / iot / lamp001 , где она прослушивает команды.

2 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / lamp001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Lamp: 001 @ on
  

Тело запроса состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Lamp: 001 ), хранящегося в Context Broker и имя команды ( на ) для вызова на устройстве.

Ответ:

Ответ возвращает команду и результат действия.

  урна: ngsi-ld: Лампа: 001 @ on | на ОК
  

После включения лампы уровень яркости изменится в зависимости от того, обнаруживает ли внутренний датчик движения движение. Об измерениях активно сообщается, а запросы к IoT Broker можно увидеть на странице монитора устройства.

Выключить умную лампу

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей отправит команду Ultralight на интеллектуальную лампу , чтобы выключить ее.В Smart Lamp уже предоставил конечную точку / iot / lamp001 , где она прослушивает команды.

3 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / lamp001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Lamp: 001 @ off
  

Тело запроса состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Lamp: 001 ), хранящегося в Context Broker и имя команды ( от ) для вызова на устройстве.

Ответ:

Ответ возвращает команду и результат действия.

  урна: ngsi-ld: Лампа: 001 @ выкл | выкл. ОК
  

После выключения лампы уровень яркости не меняется. Последнее измерение сверхлегкости ( с | OFF | l | 0 ) как отправленные в IoT Broker можно увидеть на странице монитора устройства.

Чтобы снова включить интеллектуальную лампу , повторите следующую команду:

4 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / lamp001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Lamp: 001 @ on
  

Ответ:

  урна: ngsi-ld: Лампа: 001 @ on | на ОК
  

Команды умной двери

A Smart Door — это электронная дверь, которая может удаленно отправлять команды на запирание или отпирание.Он также может сообщить о текущем состоянии ( ОТКРЫТО , ЗАКРЫТО или ЗАБЛОКИРОВАНО ),

Измерения будут отправлены агенту Интернета вещей при изменении состояния.

Открыть дверь

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей отправит команду Ultralight на интеллектуальную дверь , чтобы открыть дверь. В Smart Door уже предоставил оконечную точку / iot / door001 , где она прослушивает команды.

5 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / door001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Door: 001 @ unlock
  

Тело запроса состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Door: 001 ), хранящегося в брокере контекста, и имя команды ( разблокировать ) для вызова на устройстве.

Ответ:

Ответ возвращает команду и результат действия.

  урна: ngsi-ld: Дверь: 001 @ разблокировка | разблокировать ОК
  

После того, как дверь Smart Door разблокирована, она будет автоматически открываться и закрываться при входе клиентов. Изменения состояния активно сообщается IoT Broker, а состояние Smart Door можно увидеть на странице монитора устройства.

Датчик движения в магазине не является исполнительным механизмом — он не реагирует на команды, но активно измерить количество проходящих клиентов.Если дверь разблокирована, датчик движения обнаружит движение и отправит Сверхлегкие измерения до IoT Broker.

HTTP-запросы на север, генерируемые датчиком движения , также можно просмотреть на странице монитора устройства.

Откройте дверь

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей отправит команду Smart Door , чтобы открыть дверь. Умная дверь уже предоставил конечную точку / iot / door001 , где он прослушивает команды.

6 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / door001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Door: 001 @ open
  

Тело запроса состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Door: 001 ), хранящегося в брокере контекста, и имя команды ( открыть ) для вызова на устройстве.

Ответ:

Ответ возвращает команду и результат действия.

  урна: ngsi-ld: Дверь: 001 @ open | открыть ОК
  

Состояние Smart Door можно увидеть на странице монитора устройства.Теперь клиенты могут принять участие в акции Motion. Датчик может регистрировать движение и отправлять измерения IoT Broker.

HTTP-запросы на север, генерируемые интеллектуальной дверью и датчиком движения , также можно просматривать на устройстве. страницу монитора.

Закройте дверь

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей отправит команду Smart Door , чтобы закрыть дверь. Умная дверь уже предоставил конечную точку / iot / door001 , где он прослушивает команды.

7 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / door001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Door: 001 @ close
  

Тело запроса состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Door: 001 ), хранящегося в брокере контекста, и имя команды ( закрыть ) для вызова на устройстве.

Ответ:

Ответ возвращает команду и результат действия.

  урна: ngsi-ld: Door: 001 @ close | закрыть ОК
  

Поскольку дверь в настоящее время не заперта, клиенты будут продолжать входить и сами открывать дверь.Если движение обнаружен, датчик движения отправит измерения IoT Broker.

HTTP-запросы на север, генерируемые датчиком движения , также можно просмотреть на странице монитора устройства.

Заприте дверь

В этом примере показано, как настоящий агент Интернета вещей отправит сверхлегкую команду интеллектуальной двери, чтобы заблокировать дверь. Умный Door уже предоставил оконечную точку / iot / door001 , где она прослушивает команды.

8 Запрос:

  curl -iX POST \
  --url 'http: // localhost: 3001 / iot / door001' \
  - урна данных: ngsi-ld: Door: 001 @ lock
  

Тело запроса состоит из id устройства ( urn: ngsi-ld: Door: 001 ), хранящегося в брокере контекста, и имя команды ( блокировка ) для вызова на устройстве.

Ответ:

Ответ возвращает команду и результат действия.

  урна: ngsi-ld: Door: 001 @ close | закрыть ОК
  

После того, как дверь заперта, другие посетители не могут войти. Датчик движения сообщит об отсутствии дальнейшего движения, Умная дверь не может быть открыта вручную, и умная лампа постепенно вернется к уровню окружающего освещения.

HTTP-запросы на север, генерируемые интеллектуальной лампой , можно просмотреть на странице монитора устройства.

Что такое Интернет вещей (IoT)?

Какие отрасли могут извлечь выгоду из Интернета вещей?

Организации, которые лучше всего подходят для Интернета вещей, — это те, которым было бы полезно использовать сенсорные устройства в своих бизнес-процессах.

Производство

Производители могут получить конкурентное преимущество, используя мониторинг производственной линии, чтобы обеспечить профилактическое обслуживание оборудования, когда датчики обнаруживают надвигающийся отказ.Датчики действительно могут измерять, когда производительность снижается. С помощью предупреждений датчиков производители могут быстро проверить оборудование на точность или снять его с производства до тех пор, пока оно не будет отремонтировано. Это позволяет компаниям сократить операционные расходы, увеличить время безотказной работы и улучшить управление производительностью активов.

Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность стремится реализовать значительные преимущества от использования приложений Интернета вещей. Помимо преимуществ применения Интернета вещей на производственных линиях, датчики могут обнаруживать приближающийся отказ оборудования в транспортных средствах, уже находящихся на дороге, и могут предупреждать водителя с подробностями и рекомендациями.Благодаря агрегированной информации, собираемой приложениями на основе Интернета вещей, производители и поставщики автомобилей могут узнать больше о том, как поддерживать работу автомобилей и информировать владельцев автомобилей.

Транспорт и логистика

Транспортные и логистические системы извлекают выгоду из множества приложений Интернета вещей. Парки автомобилей, грузовиков, кораблей и поездов, которые перевозят товарные запасы, могут быть перенаправлены в зависимости от погодных условий, наличия транспортного средства или доступности водителя благодаря данным датчиков IoT.Сам инвентарь также может быть оснащен датчиками для отслеживания и контроля температуры. Пищевая, цветочная и фармацевтическая промышленность часто имеют запасы, чувствительные к температуре, которые могут значительно выиграть от приложений мониторинга Интернета вещей, которые отправляют предупреждения, когда температура повышается или опускается до уровня, угрожающего продукту.

Розничная торговля

Приложения

IoT позволяют розничным компаниям управлять запасами, улучшать качество обслуживания клиентов, оптимизировать цепочку поставок и сокращать операционные расходы.Например, интеллектуальные полки, оснащенные датчиками веса, могут собирать информацию на основе RFID и отправлять данные на платформу IoT для автоматического отслеживания запасов и запуска предупреждений, если товары заканчиваются. Маячки могут продвигать целевые предложения и рекламные акции для клиентов, чтобы обеспечить интересный опыт.

Государственный сектор

Преимущества IoT в государственном секторе и других сферах, связанных с услугами, также широки. Например, государственные коммунальные предприятия могут использовать приложения на основе Интернета вещей для уведомления своих пользователей о массовых отключениях и даже о небольших перебоях в подаче воды, электроэнергии или канализации.Приложения IoT могут собирать данные о масштабах сбоя и развертывать ресурсы, чтобы помочь коммунальным предприятиям быстрее восстанавливаться после сбоев.

Здравоохранение

Мониторинг активов

IoT обеспечивает множество преимуществ для отрасли здравоохранения. Врачам, медсестрам и санитарам часто требуется знать точное местонахождение средств оказания помощи пациентам, таких как инвалидные коляски. Когда инвалидные коляски больницы оснащены датчиками Интернета вещей, их можно отслеживать с помощью приложения для мониторинга активов Интернета вещей, чтобы любой, кто ищет такое, мог быстро найти ближайшую доступную инвалидную коляску.Таким образом можно отслеживать многие активы больницы, чтобы обеспечить надлежащее использование, а также финансовый учет физических активов в каждом отделении.

Общая безопасность во всех отраслях

Помимо отслеживания физических активов, Интернет вещей может использоваться для повышения безопасности работников. Сотрудники в опасных средах, таких как шахты, нефтяные и газовые месторождения, химические и энергетические предприятия, например, должны знать о возникновении опасного события, которое может повлиять на них. Когда они подключены к приложениям, основанным на датчиках Интернета вещей, они могут быть уведомлены об авариях или спасены от них как можно быстрее.Приложения IoT также используются для носимых устройств, которые могут контролировать состояние здоровья человека и окружающей среды. Эти типы приложений не только помогают людям лучше понять свое здоровье, но и позволяют врачам удаленно контролировать пациентов.

Если Интернет вещей основан на зондировании, насколько хороши наши датчики?

Теоретически интеллектуальная технология делает то, что мы ей приказываем. Это может показаться очевидным в мире, где Alexa может по команде приглушать свет, манипулировать нашими термостатами или связывать нас с доставщиком, стучащимся в нашу дверь, но, учитывая, насколько мы начинаем воспринимать эти возможности как должное, давайте начнем с этого.

Конечно, качество наших устройств Интернета вещей (IoT) зависит от качества данных, собираемых их датчиками. Система Интернета вещей обычно включает в себя бесчисленное множество небольших встроенных датчиков, которые могут собирать и передавать данные через широкий спектр устройств. Эта информация предоставляется в режиме реального времени и является очень точной, что позволяет предприятиям четко видеть, где им может потребоваться внести изменения и улучшения в свои продукты и процессы.

Итак, стоит спросить: если датчики, собирающие данные, управляют IoT, насколько хороши наши датчики?

Какая технология датчиков делает правильно

Пожалуй, самые большие препятствия, с которыми сегодня сталкивается сенсорная технология для Интернета вещей, — это системная интеграция и производительность с течением времени.Сложности в этом процессе могут возникнуть по ряду причин.

Однако хорошая новость заключается в том, что сенсорная технология зарекомендовала себя стойко, несмотря на эти проблемы. Например, датчики должны быть эластичными и прочными перед лицом суровых условий. Технология, которая отслеживает температуру, жидкости и газы, вибрацию и звук или даже свет, может быть подвержена потенциальному физическому повреждению, оставляя слепое пятно в предполагаемой целостной системе, которую влечет за собой IoT. Но с появлением мощных сенсорных материалов, особенно различных наноматериалов, наши сенсоры стали более устойчивыми, чем когда-либо.

Универсальность датчиков IoT является еще одним требованием для их эффективного использования, хотя, как вы можете догадаться, мы уже используем широкий спектр датчиков для отдельных отраслей и областей. От химических датчиков до датчиков приближения или изображений — эта технология уже используется повсеместно. Следующим шагом будет объединение этих датчиков в единую систему.

Пожалуй, самым большим преимуществом датчиков в настоящее время с точки зрения внедрения является их быстро снижающаяся стоимость.С 2004 по 2014 год средняя стоимость датчиков для систем IoT упала более чем наполовину, с 1,30 долл. США до 60 центов, и, как ожидается, к 2020 г. упадет до 38 центов. Более дешевые датчики означают, что в систему IoT можно упаковать больше , повышая качество и количество больших данных, поступающих из системы для анализа.

Число компаний, разрабатывающих сенсорные технологии, должно расти вместе с ростом развертывания устройств IoT, при этом увеличение числа разработчиков сенсоров приведет к усилению конкуренции и развитию инноваций.Например, уменьшение размеров датчиков позволяет легче встраивать их в существующие системы, а это означает, что рабочим местам не нужно тратить столько денег и усилий, чтобы приспособить эти новые дополнения.

Там, где сенсорная технология сталкивается с препятствиями

Конечно, сенсорная техника не без сбоев. Естественно, системы, в которых работают датчики, должны быть защищены; мы должны серьезно подумать о том, как мы собираемся обеспечить конфиденциальность и безопасность данных.

Для потенциальных инфраструктур Интернета вещей, таких как транспорт, взлом датчика может стать катастрофой для всей системы.Несмотря на то, что разнообразие технологий и типов датчиков является сильной стороной Интернета вещей, оно также позволяет совершать самые разные кибератаки. Вдобавок ко всему, серийно выпускаемые встраиваемые устройства позволят легко воспроизвести единичное нарушение на многих устройствах. Сенсорные сети, вероятно, должны будут копировать функции других операционных систем, с возможностью обновления программного обеспечения, чтобы можно было вносить исправления для улучшения функциональности и борьбы с все более сложными кибератаками.

По данным Всемирного экономического форума, удаление только одного облачного провайдера может привести к экономическому ущербу до 120 миллиардов долларов.В связи с огромным потенциальным нарушением безопасности усилия по обеспечению безопасности и конфиденциальности данных в сетях IoT становятся главным приоритетом.

Сенсорные сети в IoT также повысят спрос на использование Интернета. Текущие интернет-провайдеры ориентированы на высокую скорость для потоковой передачи, электронной почты и других личных и деловых целей. Для датчиков и Интернета вещей потребуются постоянно работающие решения с низкой пропускной способностью. Компании, предлагающие решения в виде точек доступа для постоянно включенных устройств, потенциально могут предоставить альтернативы и / или подтолкнуть действующих интернет-провайдеров к предложению решений, подходящих для датчиков и Интернета вещей.

Как компании должны подходить к Sensor Tech

От того, насколько хорошо работают датчики, зависит общая полезность и долговечность Интернета вещей. Итак, для компаний, которые заявляют, что Интернет вещей является наиболее важной новой технологией, оценка качества датчиков является фундаментальным аспектом развертывания полнофункциональной системы. Бизнес-расходы на IoT достигли 964 миллиарда долларов в 2017 году, и, хотя сами датчики составляют небольшую часть этой стоимости, любые потенциальные проблемы могут означать необходимость повторной интеграции новых датчиков или, в некоторых случаях, полной замены устройств для работы с совместимыми датчиками.

Но предприятия могут преодолеть эти проблемы благодаря правильному планированию и должной осмотрительности. Передовой опыт важен для внедрения этой новой технологии. Такие практики включают участие ИТ-директора, в том числе внешних поставщиков, в группах IoT и использование сторонних платформ для размещения операций IoT. В частности, прямое участие поставщиков внешних датчиков IoT может обеспечить более плавный процесс интеграции и, возможно, даже сэкономить время и деньги компании в случае возникновения проблем с внедрением, повреждениями или безопасностью.

Проблемы реализации IoT запутаны в большом стеке технологий. Сенсорная технология не лишена недостатков, но в ее нынешнем виде датчики хорошо развиты и уверенно движутся в будущее.