Wie IoT-Sensoren Branchen revolutionieren: Von Schädlingsbekämpfung bis Klimamonitoring

Wenn Sie Leuten erzählen, dass Kammerjäger Temperatursensoren zur Beseitigung von Bettwanzen einsetzen, wirft das Fragen auf, und die Leute wollen mehr wissen. Die gleiche Reaktion erhalten Sie, wenn Sie erwähnen, dass Deponien, Entomologie-Labore und Bananenreifungs-Manager Sensordaten nutzen, um ihre Abläufe zu automatisieren und zu optimieren.

So verläuft es, wenn man über Sensoren und die ganze Bandbreite ihrer Anwendungen spricht – von der Analyse der Lagertemperatur von COVID-19-Impfstoffen bis zur Überwachung von Wassertemperaturen in exotischen Fischfarmen. Diese manchmal seltsam klingenden Sensoranwendungen verdanken einen Großteil ihres Erfolgs den Menschen, die das Internet der Dinge (IoT) möglich machen.

Verpassen Sie nicht sich schnell entwickelnde IoT-Sensoranwendungen

Jeder – von Ingenieuren über Geschäftsführer bis hin zu Produktionsmitarbeitern – kann innovative Sensoranwendungsideen in leistungsstarke IoT-Lösungen umwandeln. Es ist leicht, viele IoT-Technologien zu übersehen, weil sie sich schnell entwickeln, schnell auf den Markt kommen und oft im Hintergrund arbeiten.

Sensoren helfen, branchenverändernde Innovationen zu produzieren und geschäftskritische Aktivitäten zu straffen – alles mit einem günstigen ROI. Es gibt einen Sensor für fast alles – Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, Druck, Luftqualität, Stromverbrauch, Bewegung, Wasser und vieles mehr. Man sieht IoT-Sensoren bei der Vorhersage von Maschinenwartung, Optimierung von Außendiensteinsätzen, Steigerung der Versorgereffizienz, Erzeugung von Präzisionsbewässerung, Erhaltung der Impfstoffwirksamkeit, Automatisierung der Fabrikproduktion und vielem mehr.

Die meisten IoT-Sensoranwendungen oder Use Cases beginnen damit, dass jemand einfach fragt: „Wie können wir das IoT nutzen, um dieses Problem zu lösen?“ Oder kreativer gefragt: „Wie können wir dieses Ding zum Sprechen bringen?“ Dann geht es los, die besten IoT-Sensoren für datengestützte Lösungen zu entwickeln. Das tun Sensoren für uns – sie lassen Dinge, die wichtig sind, sprechen. Sensoren liefern die umsetzbaren Daten, die uns helfen, eine ganze Reihe von Problemen in jeder Branche zu lösen.

Sensoren machen das IoT für Sie nutzbar

Man könnte argumentieren, dass Sensoren die essentielle (und oft übersehene) Variable in der IoT-Gleichung sind. Um das IoT funktionieren zu lassen, müssen Sie etwas erfassen.

Ja, Sie brauchen den Multiplikatoreffekt der Konnektivität von einem Sensor zu einem Gateway zur Cloud für Datenanalysen. Aber es ist das Erfassen, Messen, Überwachen, das industrielle Anwendungen intelligent und innovativ macht. Sensoren erwecken das IoT für das Geschäft zum Leben.

Bevor wir den Begriff IoT im alltäglichen Gespräch verwendeten, sprachen wir von eingebetteten Systemen oder Machine-to-Machine (M2M) Kommunikation und setzten sie in vielen Branchen ein. Jetzt ist es das Zeitalter von Industrie 4.0, in dem wir erstaunliche Automatisierung durch laufende IoT-Fortschritte für schnelle Datenverarbeitung und -analyse sehen.

Diese vielversprechende Revolution unterstützt viele neue IoT-Sensoranwendungen für Unternehmen, die bereit sind, die kombinierten Vorteile von sowohl dem allgegenwärtigen IoT als auch dem Industrial IoT (IIoT) zu nutzen. Die zunehmende Beliebtheit von Industrie 4.0 und IIoT-Anwendungen und die steigende Nachfrage nach Automatisierung und Robotik treiben exponentielles Wachstum im Sensormarkt voran.

Aber nicht irgendein Sensor reicht

Die Sensoren, die den bedeutendsten Einfluss haben, basieren auf agilen Plattformen und sind in mehreren Umgebungen effektiv – Enterprise, Commercial und Industrial. Wenn Sie eine vielseitige Sensorplattform haben, haben Sie globale Interoperabilität. Mit einem Langstrecken-, Mehrfrequenz-Funk und einem flexiblen Mikrocontroller können Sie einen Sensor für praktisch jede Industrieanwendung schnell einsetzen.

Mit dem Fortschreiten digitaler Steuerungssysteme und der Steigerung der Gesamtkompetenz fordern Anwender Fortschritte in Sensorzuverlässigkeit, Reichweite, Ansprechzeit, Leistung, Überlebensfähigkeit, einfacher Integration und Kommunikationsfähigkeiten. Letztendlich sind die Hauptmerkmale eines idealen Sensors:

• Einfache Installation und Verwendung
• Niedriger Stromverbrauch
• Vielseitige Form und Funktion
• Kostengünstig

Sensoren müssen in einer Vielzahl von Umgebungen und Situationen einfach zu installieren und zu verwenden sein. Idealerweise dauert die Sensoreinrichtung etwa 15 Minuten und ist so einfach wie:

• Befestigen Sie es an oder in der Nähe dessen, was Sie steuern oder überwachen möchten.
• Schließen Sie es an eine Stromquelle an und schalten Sie es ein.
• Konfigurieren Sie es schnell mit einem Smartphone oder Computer.

Ein Sensor, der nur läuft, wenn er kommunizieren muss, benötigt die geringste Leistung. So können Sensoren 10+ Jahre Batterielebensdauer erreichen. Andere Wege, die Batterielebensdauer zu verlängern – sogar für die stromhungrigsten Sensoren – sind die Nutzung neuester Batterietechnologie oder Umgebungsenergieernte wie Solar- und Piezoelektrizität oder sogar eine Kombination aus beidem.

Große kabellose Reichweite und Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS) können die Zuverlässigkeit eines Sensors erheblich verstärken. Er wird eine stärkere Immunität gegen physische Hindernisse, externe Funkfrequenzsysteme und elektromagnetische Störungen (EMI) haben.

Die physische Robustheit eines Sensors ist entscheidend. Ist er flexibel genug, in mehreren Umgebungen platziert zu werden, viele verschiedene industrielle Anwendungen zu bewältigen, eine Vielzahl von Komplikationen zu managen und trotzdem die kritischen Daten zu sammeln, zu speichern und zu senden, die Sie brauchen? Außerdem bietet ein robuster Sensor die günstigste und beste Art der Versicherung – Prävention. Sensoren können helfen, Probleme wie Anlagen- und Produktschäden oder Ausfallzeiten von Assets zu verhindern. Sie ermöglichen es Ihnen, zu erkennen, wann ein System oder eine Maschine anfängt zu versagen, solange das Problem noch kostengünstig zu beheben ist.

Sensordaten sicher halten durch Risikoeliminierung

Sind Ihre Sensoren unhackbar? Sensorsysteme, die Verschlüsselungsfunktionen mit dem Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch-Algorithmus und 128-Bit Advanced Encryption Standard (AES-128) Cipher Block Chaining (CBC) symmetrischer Schlüsselverschlüsselung beinhalten, können übertragene Daten vor Verletzungen schützen. Und zum Schutz von Webservern und Browsern, die mit einem Sensornetzwerk verbunden sind, können Sie Transport Layer Security (TLS) Verschlüsselung verwenden.

Zusätzlich zu diesen Datensicherheitsstandards benötigen Sensoren eine zusätzliche Sicherheitsebene. Für vollständige Sicherheit können Sie eine Authentifizierungsebene für mehr Schutz während der Datenerzeugung bis hin zum Verbrauch mit 256-Bit Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) hinzufügen.

Die 256-Bit SHA-3-Authentifizierung kann Ihre Sensordaten mit einem einzigartigen globalen Schlüssel oder Fingerabdruck schützen. Diese Datenauthentifizierung umfasst die quellengenerierte Datenverifikation auf der Software- oder Anwendungsebene. So wird beim Senden von Daten vom Sensor automatisch ein Authentifizierungstoken generiert. Und wenn die Software die Daten empfängt, wird das Token durch eine kryptografische Hash-Funktion mit einem benutzerdefinierten sensorischen Geheimschlüssel analysiert. Auf diese Weise wird Sicherheit an allen Kommunikationspunkten aufrechterhalten, z. B. zwischen Sensor, Gateway, Netzwerk, Netzwerkcontroller und Cloud.

Letztendlich kombinieren diese Verschlüsselungs- und Authentifizierungsebenen zu einer starken Sensorsicherheitsplattform. Wenn Ihre Sensoren alle in einer solchen End-to-End-IoT-Datensicherheitsplattform gesperrt sind – umso besser.

Der Sensor-Boom ist ein Segen für datengestützte Entscheidungen

Mit dem zunehmenden Wachstum von Sensoren, die zu Milliarden vernetzter Geräte werden, könnten Unternehmen leicht von Milliarden, wenn nicht mehr Datenpunkten überwältigt werden. Ob Ihre Sensoren Daten nur periodisch bei Parameteränderungen oder in Echtzeit-Streams zur Verarbeitung in einem Rechenzentrum, der Cloud oder am Netzwerkrand übertragen – Sie benötigen eine vielseitige Softwareplattform, um Sinn in die potenziell beispiellose Datenmenge zu bringen.

Die Hauptvorteile von Sensoren kommen nicht nur in ihren Datenerfassungsfähigkeiten, sondern auch in ihrer Aktivierung agiler Datenanalyse. Die Kombination von Sensormanagement, Datenaggregation und -speicherung sowie Alarmen in einer cloudbasierten oder lokalen Plattform mit anpassbaren APIs für Analytics-Software-Integration kann der Schlüssel zu schnellen datengestützten Entscheidungen sein.

Zukunftsprognose: Es ist rosig für Sensoren

Die Sensoren, die Ingenieure heute entwerfen, werden sich weiterentwickeln, um neue und verfeinerte Ideen für zukünftige Anwendungen zu schaffen. Wie wir gesehen haben, treten einst futuristische Technologien wie künstliche Intelligenz (KI) und das Spektrum der Realitäten – virtuell, erweitert und gemischt – in vielen Facetten unseres Arbeits- und Privatlebens in den Mainstream ein.

Sensoren spielen eine zentrale Rolle in den Anwendungen dieser Fortschritte. Und Sensoren werden helfen, die nahende Zukunft der ultraschnellen Datenverarbeitung und -analyse zu speisen, angetrieben durch 5G, KI, Computer Vision, Sensorfusion und Multi-Access Edge Computing. Es ist leicht vorherzusagen, dass Sensoren sich für noch ungedachte Anwendungen weiterentwickeln werden, aufgrund dieser Innovationen und dem Wachstum von Smart Cities bis Smart Factories zu Smart Cars.

• Flexible Plug-and-Play-Sensoren werden neue Form- und Funktionsstandards setzen, sogar über einen Kombisensor hinaus, der nur zwei Parameter misst, z. B. Bodenfeuchte und Temperatur.
• Innovationen werden kommen, da wir weiterhin viele Bedingungen mit einem vielseitigen Sensorsystem für viele Remote-Monitoring-Lösungen erfassen.
• Industrielle Steuerungsautomatisierung, angetrieben durch Sensoren und KI, wird weiterhin innovative Möglichkeiten schaffen, Fertigungsprozesse voranzutreiben.
• Satellitenkommunikation und GPS-Fortschritte werden sich verbinden, um zu verbessern, wie Sensoren Assets in ultra-entlegenen Standorten überwachen.
• Sensor-Energieversorgung wird sich durch Batteriefortschritte und selbstversorgende oder Energy-Harvesting-Optionen verbessern.
• Da Sensoren immer vollständiger in drahtlose Netzwerke integriert werden und Hardwarekonfigurationen ersetzen, werden wir Kostensenkungen und geringeren Stromverbrauch sehen.

Sie können darauf zählen, dass Sensoren dieses Industrie-4.0-Zeitalter und darüber hinaus kontinuierlich transformieren.

Dieser Artikel wurde von Brad Walters, Founder and CEO of Monnit, verfasst. Für weitere Informationen kontaktieren Sie Herrn Walters unter dieser E-Mail-Adresse (JavaScript erforderlich) oder besuchen Sie hier.