IoT verstehen: Wie es funktioniert und warum es wichtig ist

Die Welt hat in den letzten zehn Jahren eine gewaltige wissenschaftliche Revolution erlebt. Konnektivität hat sich verbessert, Lieferungen werden nachverfolgt, Sicherheit und Schutz haben ein Upgrade erhalten. Dies wurde durch Technologie ermöglicht, primär IoT. Es hat Lücken geschlossen und ein Netzwerk etabliert, auf das man sich verlassen kann. Ein besserer Lebensstil und erfolgreiche Geschäftsvorhaben sind Realität dieses Lebens. Die Vision von Nikola Tesla und Alan Turing ist endlich in Erfüllung gegangen.

Inoffiziell gab es eine Reihe von Erfindungen seit den 1970ern, die mit der Idee von IoT experimentierten. Erstmals, 1982, erhielt ein bescheidener Cola-Automat ein IoT-Upgrade dank Wissenschaftlern der Carnegie-Mellon Computer Science Abteilung. Sie perfektionierten einen IoT-fähigen smarten Cola-Automaten mit Mikroschaltern. Diese Sensoren erfassten Daten zu Menge und Temperatur der Colaflaschen im Automaten. Das Gateway war ein Begleit-Statusabfrageprogramm. Da die Mikrosensoren an mehreren Reihen angebracht waren, gab es vollständige Informationen darüber, welche Reihe Colaflaschen enthielt und ob diese heiß, warm, kühl oder kalt waren.

Das oben genannte Beispiel war der erste von vielen Versuchen smarter Maschinen weltweit. Von einer australischen Universität 1992 bis zum MIT (Massachusetts Institute of Technology) gibt es Aufzeichnungen von über 20 IoT-fähigen smarten Cola-Automaten bis 2003!

Was genau ist diese Technologie? Was lässt IoT ticken? Was bringt Menschen dazu, mit Vintage-Cola-Automaten oder sogar ihren Alltagsgeräten wie Schlössern, Ventilatoren oder ihrem Auto zu experimentieren? Die Antwort ist ziemlich einfach: Konnektivität. Mit IoT haben sie es geschafft, sich mit ihren Häusern, Lieben oder Geschäften zu verbinden. Mit diesem Blog teilen wir einen tiefen Einblick, wie IoT funktioniert.

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Die Vorteile von IoT

Einfach erklärt: IoT-Integration hilft bei Planung, Steuerung, Kontrolle und Ausführung von Geschäftsoperationen, dem täglichen Pendeln des Nachwuchses und sogar der Pflege eines kranken Angehörigen und mehr! Weitere Vorteile von IoT:

• Digitalisiert industrielle Abläufe
• Vereinfacht Management
• Steigert Qualitätskontrolle
• Erhöht Offline-Sicherheit und -Schutz
• Überwacht Produktionsfluss
• Optimiert Verpackung, Logistik und Supply Chain Management
• Fördert kürzere Feedback-Schleifen und responsive Services
• Entschlüsselt Kundenverhalten

Was für Organisationen und Privatsektoren wie ein komplizierter Einrichtungsprozess erscheinen mag, ist leicht anpassbar.

Wie es beginnt

Um Teil von IoT-fähigen Smart Homes oder Smart Transport zu werden, muss man ein IoT-fähiges Gerät oder einen Sensor beschaffen. Diese werden entweder an einem privaten Auto oder einer Flotte, Haushaltsgeräten oder Personen angebracht. Erst dann sammeln sie Daten, speichern sie in einer Cloud. Von dort werden sie analysiert und bei Bedarf übertragen. Lassen Sie uns einen tiefen Blick in die ganz neue Welt von IoT werfen.

Datenerfassung (Data Ingestion)

IoT-fähige Geräte oder Sensoren sammeln Daten. Von verschiedenen Situationen wie Wetterschwankungen bis zu Temperatur- oder Feuchtigkeitsänderungen. Von Fahrzeug-/Flotten- und Frachttracking. Automatisierung von Haushaltsgeräten per Knopfdruck. Dies sind nur einige Beispiele. Sobald Daten von Gerät/Sensor erfasst wurden, werden sie in einer Cloud gespeichert. Glaubt man Berichten, erzeugen IoT-Geräte fast 5 Trillionen Bytes Daten pro Tag. Diese riesige Datenmenge wird fein aufgeschlüsselt, analysiert und über diverse Gateways weltweit übertragen. Zum Schutz dieser sensiblen Daten vor Missbrauch arbeiten Protokolle wie Bluetooth, Sigfox, LoRa, NB-IoT, ZigBee, COAP, REST, DDS, MQTT, XMPP etc., um höchste Datensicherheit und Privatsphäre zu gewährleisten.

Datenübertragung (Data Transmission)

Nach der Erfassung werden Daten über Gateways in die Cloud übertragen. Sie werden auch als Telemetrie-Geräte bezeichnet. Telemetrie ist die drahtlose, gemessene Datenübertragung von entfernten Quellen. Sie ermöglichen schnellere Datenerfassung, geringere Hardwarekosten und Informationsaustausch bei Bedarf. IoT-Experten haben zellulare und satellitengestützte Kommunikations-Gateways für erfolgreiche Datenübertragung genutzt.

Datenverarbeitung (Data Processing)

Nun, da wir die riesige Datenmenge in der Cloud kennen, ist das globale Teilen in Echtzeit keine leichte Aufgabe. Datenanalytik spielt hier eine entscheidende Rolle. Diese Daten werden als BIG DATA bezeichnet. Sie haben 4 populäre Merkmale: 4Vs – Value (Wert), Variety (Vielfalt), Velocity (Geschwindigkeit) und Volume (Volumen), basierend auf denen sie später verarbeitet werden. Datenumfang, Datenformen, Analyse des Datenflusses und schließlich die richtigen Fragen stellen. Sobald Big Data basierend auf den 4Vs sortiert ist, wird sie weltweit in Echtzeit hochgeladen. Die Skala von Big Data ist so groß, dass bis heute nur 5 % aller je gesammelten Daten verarbeitet wurden. Wenn schon ein Bruchteil dieser Daten Abläufe glatter und Leben sicherer gemacht hat – stellen Sie sich das Potenzial vor, in die gewaltigen Mengen von Big Data einzutauchen!

Datenvisualisierung (Data Visualization)

Der letzte Schritt von IoT-fähigen Daten ist die Visualisierung auf Applikationen und Software für den Endnutzer. Mit einer einfach zu bedienenden Schnittstelle, die hartes Coding der Entwickler involvierte, erntet der Endnutzer die Vorteile der Daten in Echtzeit. Genau! Alle oben genannten Prozesse wurden in Echtzeit abgeschlossen, was zu individuellen interaktiven Displays führt. Diese involvieren oft multiple Komponententypen, nicht beschränkt auf Tabellen, Charts und Messgeräte.

Wie das Internet der Dinge in verschiedenen Branchen funktioniert

IoT-Ursprünge, der beteiligte Prozess und vor allem die vielen Vorteile sind in diesem Blog abgedeckt. Diese Technologie hat das Potenzial, aktuelle Protokolle zu disrupten und eine revolutionäre Transformation herbeizuführen. Ein Schlüsselfaktor, den man im Hinterkopf behalten sollte: IoT ermöglicht bessere Kommunikation. Mit Sensoren und Modulen wird diese Aufgabe einfacher. Paul J. Meyer, Pionier der Selbstverbesserungsindustrie, sagte: „Kommunikation – die menschliche Verbindung – ist der Schlüssel zu persönlichem und beruflichem Erfolg.“ Diesem vorbildlichen Beispiel folgend, wird IoT nun in mehreren Sektoren implementiert. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.

1. Öl und Gas

Der Nahe Osten wird von vielen als goldener Vogel betrachtet. Noch heute hat der Nahe Osten viele unerschlossene Ressourcen im Öl- und Gassektor. Die meisten stehen unter lokalem Staatsschutz und werden als Reserven gehalten. Konzerne strömen taubenartig herbei, um ein Stück vom Kuchen zu bekommen. Doch die Erfolgreichen nutzen IoT in ihren Operationen. IoT hilft dem Öl- und Gassektor durch folgende Lösungen:

1. Leckageerkennungslösung – Ressourcen sind kostbar. Jedes Leck, egal in welcher Menge, muss in Echtzeit mit vollständiger Effektivität kontrolliert werden.
2. Ölbohrloch-/Tanker-Überwachungslösung – Dauert es wirklich X Zeit und Y Kraftstoff, um einen Tanker von A nach B zu transportieren? Zudem muss der Füllstand des Ölbohrlochs gut überwacht werden. Vorsicht ist geboten, um Abschöpfung zu verhindern.
3. Anlagenzustandsprüfung und vorbeugende Wartung – Geplante Checks der Anlagen sind notwendig. Durch Hinzufügen von IoT-Sensoren und Datenmonitoring-Lösungen kann man kosteneffizient und agil durch Proaktivität sein.

Dies sind nur einige Lösungen, die, in den Öl- und Gassektor implementiert, höhere Gewinne, mehr Agilität und Ressourcenschonung bringen.

2. Transport

Transport ist das Rückgrat jeder Industrie. Es gibt viele Wege, Produktivität zu steigern und gleichzeitig einen reibungsloseren Betrieb zu haben. Einige IoT-fähige Lösungen:

1. Fahrzeugtracking und Flottenmonitoring: Konzerne verfügen über riesige Fahrzeugflotten. Zudem gibt es viele einzelne Anhänger, die angehängt sein können. Für Logistikmanager ist dies zur Spitzenlast ein Albtraum. Tracking dieser Fahrzeuge ist paradigmatisch, um sicherzustellen, dass jedes Fahrzeug pünktlich am Ziel ankommt und Fristen einhält.
2. Lkw/Anhänger-Gewichtsmessung – Wenn Fracht auf ein Fahrzeug geladen wird, zeigt es ein spezifisches Gewicht. Bei Lieferung muss dieses Gewicht exakt dem beim Verladen entsprechen. So maximiert man Beladung und stopft Gewinnlecks im Keim. Zudem kann Überladung zu Bußgeldern führen.
3. Last-Mile-Transport – Diese Lösung generiert fortgeschrittene Analytik der gesamten Reise. Vom Trip-Management des Fahrzeugs bis zum mobilen Liefernachweis liefern Sensoren Echtzeitdaten. Routenplanung und Verbindung zu Kunden, um sie auf dem Laufenden zu halten, wird ebenfalls leicht gemacht.
4. Smart Contract – Ein Smart Contract ist ein rechtlich bindendes BoL (Bill of Lading), das über eine IoT-fähige Applikation erstellt wird. Zudem beinhalten Bedingungen auch Verbrauchs- und Zollgebühren. Das macht die Abwicklung von Lieferungen einfach, da es Wartezeit reduziert und die Gesamtproduktivität erhöht.

Dies sind einige IoT-basierte Lösungen, die den Transportsektor transformieren können.

3. Wasser

Das wertvollste Gut aller, Wasser als Ressource, muss bestmöglich gespeichert und genutzt werden. IoT-fähige Sensoren und Zähler bieten folgende Lösungen:

1. Automatische Zählerablesung (AMR) – Diese Lösung erhöht die Abrechnungsgenauigkeit durch bessere Wassernutzungsmanagementsysteme. Sie hilft auch, Nachfrage im Verhältnis zum Angebot abzugleichen.
2. Wasserleckerkennung – Eine der beliebtesten IoT-Lösungen: Sie erkennt Pipeline-Lecks in Echtzeit. Mit Echtzeit-Benachrichtigungen kann man auch unterirdische Leitungen überwachen und Wasserverluste reduzieren.
3. Wasserqualitätsmonitoring – Diese Lösung hat globale Relevanz, da Statistiken besagen, dass bis 2025 weltweiter Trinkwassermangel herrschen wird. Dafür ist es wichtig, Leitfähigkeitsmessung der Wasserqualität sicherzustellen. Dazu gehören Salinität, pH-Balance und TDS-Messung.

Um Wasser als Ressource zu schützen, ist es entscheidend, diese Wasserlösungen zu implementieren. Jeder gesparte Tropfen ist ein Tropfen, der künftigen Generationen zugutekommt.

4. Hotellerie

Auch wenn die Wirtschaft im Keller ist, blüht der Dienstleistungssektor. Das verdankt sich der Kombination aus Erlebnis und Einrichtungen, die Gästen geboten werden. Die folgenden Lösungen im Hotelsektor sorgen für Umsatzüberschüsse bei Eigentümern und machen den Aufenthalt für Gäste unvergesslich.

1. Gästezimmer-Automatisierung – Gäste wollen heute die Option haben, beste Einrichtungen und IoT-Vorteile in ihrem Zimmer zu nutzen. Deshalb verknüpfen viele Gäste ihren persönlichen Netflix-Account mit dem Smart-TV im Zimmer. Zudem wird der Aufenthalt mit smarten Gadgets komfortabler und luxuriöser.
2. Konferenzraum-Automatisierung – Viele Konzerne mieten Hotels als unabhängige Veranstaltungsorte für Firmenevents. Sie sind eine perfekte Lösung, da so das Hotel seine besten IoT-fähigen Lösungen präsentieren kann. Ein IoT-betriebener Konferenzraum bietet größere Konnektivität, startet Portale für virtuelle Gäste und spart vor allem Zeit der Teilnehmer, indem Bedürfnisse in Echtzeit adressiert werden. Beispiel: Wenn einem Gast das Wasser ausgeht, wird per Knopfdruck das Personal benachrichtigt. Kein Herumlaufen mehr, um Wasser zu bitten!
3. Inter-Property-Verknüpfung – In einer großen Anlage gibt es viele Annehmlichkeiten für Gäste. Für bessere Koordination kommt IoT zur Rettung. Oft ist das Poolhaus gebucht, aber die Rezeption nicht aktualisiert. Um solche unangenehmen Situationen zu vermeiden, sind smarte Lösungen die beste Wahl.

Weiterlesen: Wie smarte Hotellösungen den Hotelsektor aufgewertet haben

5. Landwirtschaft

Ein aufstrebender Sektor, der IoT voll ausschöpft, ist Landwirtschaft. Für ertragreiche Ernten helfen IoT-Smart-Farming-Lösungen Landwirten, ihr Wissen in Gewinn umzuwandeln. Gesamtqualität und -menge von Erzeugnissen, Vieh und Geflügel verbessern sich dank Geofencing, Tracking, Drohnenmonitoring und automatischen Sprinkleranlagen. Dies sind Schlüsselfunktionen, die mit Smart Farming möglich sind. Die nahtlose End-to-End-Lösung unterstützt intelligente Operationen und verbessert Landwirtschafts- und Geschäftsprozesse, um spezifische Ziele zu erreichen. Zusätzlich helfen IoT-fähige Smart-Farming-Lösungen bei:

1. Smartes Schädlingsmanagement: Pestizide verhindern Befall. Aber falsche Mengen vernichten Ernten. Um solche Situationen zu vermeiden, liefert IoT detaillierte Analytik, die Schwarmmuster vorhersagt und Warnungen zur Pflanzengesundheit gibt. Diese Daten werden mit smarten Geräten und Sensoren analysiert, die ständig Wettermuster im Blick behalten. Ein Heuschreckenschwarm hat schon viele Ernten vernichtet und Millionenverluste verursacht.
2. Klimamonitoring und -vorhersage: Natur ist ein launischer Freund der Landwirte. Außerhalb der Saison fallender Regen mag viele willkommen heißen, aber für Landwirte mit Hektarfeldern kann unzeitiger Regen oder extreme Sommer/Winter den Ernteverlust bedeuten. Für fail-safe Maßnahmen spielt IoT eine große Rolle. Klimawandel, Wettervorhersagen sind jetzt Schlüsselfunktionen im Precision Farming. Sie warnen den Landwirt vor drohenden Veränderungen und helfen, Präventivmaßnahmen zu ergreifen. Mit Sensoren zur Vorhersage und Analyse des Wetters können Ernten vor Zerstörung bewahrt werden.
3. Statistiken zu Viehfütterung und Ertrag: Fütterungsmuster der Rinder sagen oft voraus, ob Krankheit droht. Qualitätserzeugnisse von Milch und Protein hängen von Menge und Qualität der Futteraufnahme ab. Smarte Sensoren stellen sicher, dass Vieh ausreichend frisst. Das ist möglich mit IoT-fähigen smarten Geräten, die Futterpellets wiegen und dosieren. Fressen die Tiere nicht die reguläre Dosis, wird sofort ein Alarm an den Verantwortlichen im Stall gesendet.

6. Energie

IoT wirkt Wunder. Nirgendwo mehr als im Energiesektor. Mit täglichen Innovationen und Anpassungen haben IoT-Implementierungen die altgediente Infrastruktur des Energiesektors erschüttert. Mit verbesserter Produktivität und Konnektivität hat IoT ein smartes Energiemanagementsystem geschaffen. Damit erreicht man größere Bequemlichkeit für Unternehmen und Endkunden. Mit Daten von IoT-fähigen Geräten und Machine-Learning-Protokollen hat sich dieser Sektor komplett transformiert. Er hat folgende Bereiche beeinflusst:

1. IoT Maschinen-Uptime-Monitoring: Eine Herausforderung bei der Energieeffizienz ist das plötzliche, oft unzeitige Abschalten von Anlagen. Mit smarten Geräten erhält man Echtzeit-Updates, sobald eine Maschine Probleme hat. Zudem hilft dies, vorherzusagen, wann Maschinen fällig für Check-up oder Generalüberholung sind.
2. Anlagen-Energiemanagement: Eine maßgeschneiderte, integrierte smarte Lösung hat das Potenzial, operative und Energieeffizienz zu verbessern. Mit unterstützten und geforderten Nachhaltigkeitszielen hilft ein automatisiertes Backup-System, Kosten durch Energiemanagement-Lösungen zu senken.
3. Smart Grids: Wenn IoT-fähige Smart Meter mit einem Netzwerk von Grids verbunden sind, entsteht ein Gridsystem, das Energieeffizienz sicherstellt. Sie helfen, Stromausfälle zu reduzieren – was weniger Downtime bedeutet.

7. Gesundheitswesen

Einer der wichtigsten Sektoren, in denen wir IoT-basierte Lösungen anbieten, ist das Gesundheitswesen. Mit Leben auf dem Spiel kann IoT Ärzten, Pflegekräften und sogar Rettungssanitätern helfen. IoT-Lösungen regulieren nicht nur präzise Anweisungen, sondern teilen auch Informationen in Echtzeit während lebensrettender Operationen.

Weiterlesen: IoT-Anwendungen und Gadgets für die Gesundheitsbranche

Fazit

Wir haben gerade eine vereinfachte, kurze Reise durch die Funktionsweise des Internets der Dinge und die Sektoren, in denen es implementiert wird, hinter uns. Doch wir würden versäumen, wenn wir nicht über Predictive Analytics oder Machine Learning sprechen. Dank IoT-fähiger Daten haben Maschinen, Applikationen und Software jetzt die Fähigkeit, sich neuen Umständen anzupassen und Muster basierend auf vorherigen Datenalgorithmen zu erkennen. Ein Beispiel ist Uber: Einmal einen Uber von einem bestimmten Ort gebucht, schlägt der predictive Text beim nächsten Einloggen denselben Ort vor! Wir leben derzeit in der futuristischen Welt, die wir als Kinder in Zeichentrickfilmen gesehen haben (außer fliegende Autos). IoT hat diese futuristische Fantasiewelt zu unserer täglichen Realität gemacht. Jetzt brauchen wir nur noch die fliegenden Autos, und wir wären nicht weniger als die Jetsons!