Úvod do IoT a IIoT

Typografie
  • Nejmenší Malé Střední Velké Největší
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times

V posledních zhruba deseti letech dochází ke změně paradigmatu, kdy se běžné předměty mění na připojená zařízení pomocí všudypřítomného připojení k internetu. Internet věcí již změnil způsob, jakým se lidé spojují se zařízeními kolem sebe.

Vzhledem k tomu, že se pro IoT rozhoduje stále více lidí, spotřebitelské aplikace nacházejí stále novější a inovativnější způsoby, jak bezpečněji a spolehlivěji ovládat domácí spotřebiče, gadgety atd. V poslední době stejné výhody pronikají i do průmyslové sféry pro lepší kontrolu procesů při nižších nákladech, přičemž preventivní údržba nákladných přístrojů vede ke snížení prostojů ve výrobních procesech. To, co se obvykle označuje jako IoT, by se dalo lépe pojmenovat jako spotřebitelský IoT, zatímco jeho průmyslový protějšek - IIoT - se týká použití IoT v průmyslovém odvětví. IIoT je tak podmnožinou internetu věcí.

Spotřebitelský IoT je zaměřen na člověka a připojené "věci", jako jsou inteligentní spotřební elektronická zařízení. Cílem IIoT je integrovat oblasti informační technologie (IT) a provozní technologie (OT), které tvoří základ inteligentní a digitální výroby.
Propojení OT a IT usnadňuje přímý přístup k datům z provozních přístrojů do cloudového prostředí, což umožňuje cloudové výpočty a analýzu velkých dat (obrovský objem dat) a komunikaci M2M (Machine to Machine). Toto přemostění přináší obrovskou výhodu pro IIoT. Pro získání skutečného přínosu IIoT je zapotřebí správná koordinace mezi síťovými, analytickými, aplikačními a cloudovými platformami.
V konvenční síti pro řízení procesů jsou provozní data shromažďována řídicím systémem a zpracovávána servery. Řídicí jednotky pak na základě těchto dat provádějí příslušné akce. V IIoT jsou provozní data odesílána do cloudu prostřednictvím inteligentních bran. Data mohou být uložena v cloudu, analyzována a mohou být provedeny následné akce. Použití více senzorů v IIoT vede ke zvýšení dostupnosti dat a využití analýzy dat by v konečném důsledku snížilo náklady na měření a monitorování.

uvod iiot 2023 1
Průmyslová automatizační a řídicí technika (IACS), často označovaná jako OT, se uplatňuje v různých průmyslových odvětvích, jako je výroba, řízení procesů v oblasti ropy a plynu, ocelářství, energetiky, farmaceutického průmyslu a v řadě dalších odvětví. Propojení průmyslových strojů, inteligentních zařízení a procesů s internetem zajišťuje lepší bezpečnost a udržitelnost a umožňuje lepší koordinaci mezi fyzickým světem a jeho digitálním protějškem, běžně označovaným jako kybernetické fyzické systémy (CPS).

Evoluce IIoT

Vznik technologie cloud computingu vynesl do popředí koncept IIoT. Cloud computing umožnil ukládání dat pro vyhodnocování historických trendů, zatímco protokol OPC UA umožnil bezpečnou vzdálenou komunikaci mezi zařízeními, programy a zdroji dat bez jakéhokoli lidského zásahu nebo rozhraní. Časová osa vývoje IIoT je znázorněna na obrázku 1.

uvod iiot 2023 2

Co je IoT

Internet věcí je síť fyzických objektů, které obsahují vestavěnou technologii pro komunikaci a snímání nebo interakci s jejich vnitřním stavem nebo vnějším prostředím.
Termín "věci" v IoT označuje objekty/zařízení s vestavěnou technologií, která jim pomáhá komunikovat s vnitřními stavy nebo vnějším prostředím podle okolností, a která pomáhá při rozhodování. Zařízení internetu věcí má jedinečnou IP adresu a je schopno shromažďovat data a přenášet je po síti bez jakékoli vnější pomoci.
Pokud jde o paradigma internetu věcí, kontext a rozsah internetu se rozšířil za hranice počítačů a výpočetních zařízení. Zahrnuje počítače, výpočetní zařízení a "věci" - mohou to být vypínače, elektrické ventilátory, ledničky, mikrovlnné trouby, snímače, akční členy, lidé, budovy, továrny, stroje. Předpokládá propojení "věcí" prostřednictvím internetu.
Propojení jakéhokoli zařízení, kohokoli, jakéhokoli podniku kdykoli a kdekoli prostřednictvím jakékoli sítě je rys, který má internet věcí.
Internet věcí se vyvinul z konceptu komunikace M2M - tj. stroj komunikuje s jiným strojem bez zásahu člověka. IoT využívá možnosti cloud computingu a analýzy dat pro smysluplné získávání informací.
Všechny systémy IoT mají několik společných komponent, kterými jsou snímače/zařízení, konektivita, zpracování dat a uživatelské rozhraní. Na jedné straně se nachází brána IoT se senzory a na druhé straně cloud. Data ze snímačů jsou nejprve doručena do brány prostřednictvím datových nebo přenosových protokolů, jako jsou Wi-Fi, mobilní sítě, Bluetooth low-energy (BLE), NFC, nízkoenergetické rozsáhlé sítě (LPWAN) atd. Spotřeba energie, dosah a šířka pásma určují typ protokolu, který se v dané situaci použije. Z brány je pak doručováno do cloudu prostřednictvím síťových protokolů, jako je MQTT, Constrained Application Protocol (CoAP), AMQP, Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP) atd.

uvod iiot 2023 3
Brány jsou umístěny strategicky v těsné blízkosti senzorů/zařízení. Data tak k bráně putují na kratší vzdálenost, což zvyšuje výdrž baterie. Senzory/zařízení někdy generují ohromné množství dat, která nemusí být potřebná. Brány mohou taková data před odesláním do cloudu předem zpracovat a filtrovat, čímž se sníží nároky na přenos, zpracování a ukládání. Předběžné zpracování dat na bráně pomáhá snížit latenci, která je zásadní pro časově kritické aplikace, jako jsou rychle jedoucí automobily a časově omezená zdravotnická zařízení potřebná pro pacienta. Brána funguje jako most mezi zařízením a cloudem. Senzor/zařízení komunikuje s bránou a brána zase s cloudem.
Nakonec v rámci cloudu běží různé programy a je potřeba, aby spolu komunikovaly. Rozhraní API (Application Program Interfaces) pomáhají programům napsaným v různých jazycích překonat "jazykovou bariéru" a pomáhají různým programům vzájemně komunikovat.
Sítě IoT mohou být různých typů v závislosti na překonávané vzdálenosti a jsou znázorněny na obrázku 2. Síť, která pokrývá minimální oblast, je NANO a maximální pokrytí spadá pod síť WAN.

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.

Časopis vychází 1x měsíčně.

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl

ElektroPrůmysl.cz, leden 2023

Číslo je zaměřené na Průmysl 4.0, Internet věcí a průmyslové komunikační sítě.

Zajímavé odkazy

Decentralizovaná automatizace, žádná řídicí skříň Přejděte do praxe, decentralizujte, modularizujte, kombinujte technologie, jednejte efektivněji ve spotřebě energií, omezujte a zjednodušujte složitost a nacházejte chytrá řešení.
Již 30 let měříte s námi - Blue Panther Dodávky měřicích přístrojů, multimetry, osciloskopy, termokamery, revizní přístroje, zkoušečky, analyzátory a jiné od výrobců Fluke, Kyoritsu, Chauvin Arnoux, Teledyne LeCroy, Schleich, Elspec, Extech a dalších.
Špičkové nástroje pro odvíjení, protahování a tažení kabelů Profesionální nástroje a pomůcky, které maximálně zefektivní práci a zklidní nervy každého elektromontéra a elektrikáře. Ať se jedná o elektrikářská protahovací pera, odvíječky kabelů a cívek nebo tažení kabelů, vždy máme pořádná esa v rukávu!

Najdete nás na Facebooku