Smart Sensing:Schnelles Wachstum der IoT- und IIoT-Infrastruktur vorantreiben

Wenn sie mit intelligenten Sensorlösungen verbunden sind, können wichtige Datenpunkte Unternehmen dabei helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen, um die Leistung zu optimieren, Probleme zu verhindern und zu lösen, Wartung vorherzusagen und die Effizienz zu steigern.

Unabhängig davon, ob Sie in Ihrer Branchenanwendung ein oder mehrere Dinge überwachen müssen, ist der Einsatz einer vielseitigen Smart-Sensing-Plattform sinnvoll. Eine Plattform, die verschiedene Sensortypen mit mehreren Konnektivitätsoptionen und Cloud- oder lokaler Überwachung bietet, bietet eine bessere Möglichkeit, alle Arten kritischer Betriebsdaten zu erfassen.

Es ist möglich, mehrere IoT-Erkennungs- und Konnektivitätsplattformen in einer zu haben; zum Beispiel Hardware und Firmware (Sensoren, Gateways und Zubehör) mit Cloud- und On-Premise-Konnektivität und Software. Nach der Bereitstellung können Sie IoT-Sensordaten effizient erfassen, sicher empfangen und schnell darauf reagieren.

Eine breite Palette von Sensoren kann nahezu jede gängige oder ungewöhnliche Industrieanwendung überwachen. Erwägen Sie Sensoren, die die Bananenreifung, die Temperatur des Deponieabfalls, die Beseitigung von Bettwanzen durch Hitze oder die Luftgeschwindigkeit im HVAC-System einer Lebensmittelverarbeitungsanlage verfolgen.

Wi-Fi, Power over Ethernet und Mobilfunksensoren können Umgebungsbedingungen, Strom, Bewegung, Temperatur, Licht, Luftfeuchtigkeit, Wasser, Vibration, Strom, Druck, Bewegung, Gase, Zugang und mehr überwachen.

Abbildung 1. Einige der häufigsten und ungewöhnlichen IoT-Anwendungen. (Bild:Mit freundlicher Genehmigung von Monnit)

Wie drahtlose Sensoren funktionieren

Die ALTA-Funksensoren von Monnit beispielsweise werden mit geringem Stromverbrauch betrieben, verfügen über einen Mehrfrequenzfunk mit großer Reichweite und einen flexiblen Mikrocontroller mit Störfestigkeit. Sie senden Daten über Mobilfunk- oder Ethernet-Gateways an Cloud-Software, sodass Sie viele Vorgänge aus der Ferne konfigurieren, überwachen und automatisieren können.

Fast jeder dieser Sensoren überwacht die Temperatur sowie deren primäre Messung. Einige, wie das fortschrittliche Vibrationsmessgerät, erfassen mehrere Datenpunkte. Es misst Vibrationsfrequenz, Scheitelfaktor, Geschwindigkeit, Verschiebung, Beschleunigung, Arbeitszyklus und Temperatur.

Als Beispiele für die Vielseitigkeit dessen, was intelligente Sensoren bieten können:

• Drahtlose Konnektivität in bis zu 2.000 Fuß Entfernung durch mehr als 18 Wände oder Böden bei Verbindung mit dem Monnit ALTA XL Gateway.

• Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS)-Integration für größere Funkreichweite und intelligente Signalstörungstoleranz mit Immunität gegen Beeinträchtigungen durch physische Hindernisse, externe Hochfrequenzsysteme und elektromagnetische Störungen (EMI).

• Elliptic Curve Diffie-Hellman 256-Bit-Schlüsselaustausch, 128-Bit Advanced Encryption Standard (AES), 256-Bit Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) und Cipher Block Chaining (CBC) Sicherheit.

• Datenprotokollierung von 2.000 bis 4.000 Messwerten, wenn die Gateway-Verbindung verloren geht (nichtflüchtiger Blitz, bleibt auch beim Ein- und Ausschalten bestehen).

• Stellen Sie Firmware-Over-the-Air-Updates (FOTA) und Konfiguration der Sensoreinstellungen über die Cloud bereit.

Abbildung 2. Mehrere Sensortypen und Konnektivität – drahtlos, Mobilfunk, Wi-Fi und Power over Ethernet – bieten die Flexibilität, unterschiedliche Anwendungen zu erfüllen. (Bild:Mit freundlicher Genehmigung von Monnit)

Mit einem Site Survey Tool können Sie den besten Standort mit dem stärksten und qualitativ hochwertigsten Signal für die Sensorplatzierung ermitteln. Monnit hilft Kunden dabei, die Zertifizierung des National Institute of Standards and Technology (NIST) für unsere Standardtemperatur-, Niedertemperatur- und Feuchtigkeitssensoren zu erreichen.

Flexible drahtlose Konnektivität mit großer Reichweite

Die Enterprise- und Industrial IoT-Mobilfunk-Gateways ALTA und ALTA XL kombinieren eine 4G LTE CAT-M1/NB2-Engine und eine Enterprise-Ethernet-Plattform mit dem drahtlosen Zugangspunktnetzwerk von Monnit, um Sensordaten zu aggregieren und zu kommunizieren.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

• IoT-Gateways kommunizieren mit Sensoren bis zu einer Meile (Sichtlinie) und mehr als 1.200 Fuß durch mehr als 12 Wände (ohne Sichtlinie).

• IoT-Gateways (1-Watt-Übertragungsstärke) empfangen und senden Daten über 2.000 Fuß durch mehr als 18 Wände in gewerblichen Gebäudeumgebungen.

• Sicherheit durch Diffie-Hellman 256-Bit-Schlüsselaustausch und AES-128 CBC.

• Unterstützt bis zu 100 Sensoren pro Gateway.

• Ununterbrochene Datenerfassung über den integrierten Speicher, der nach einem Internetausfall bis zu 32.000 Sensormeldungen speichert und sendet.

• LTE CAT-M1/NB2 für den weltweiten Einsatz in den Bändern 1–5, 8, 12, 13, 18–20, 25–28, 66, 71 und 85.

• Firmware-Over-the-Air-Software-Updates (FOTA).

• Standorterkennungs-Zusatzdienst von einem GNSS-Chipsatz, der GPS-, GLONASS-, BeiDou-, Galileo- und QZSS-Satelliten unterstützt, um Daten zu sammeln, die über eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) verteilt werden können.

Monnit-Ethernet-Gateways ermöglichen ALTA-Sensoren die Kommunikation mit der iMonnit™-Software ohne PC und ermöglichen so verschiedene drahtlose IoT-Anwendungen. Stellen Sie Strom bereit und schließen Sie ein Gateway an einen offenen Ethernet-Port mit Internetverbindung an. Es stellt dann automatisch eine Verbindung zu unseren Online-Servern her.

Anpassung des ALTA-Frameworks an verschiedene Anwendungen

Unser softwaredefiniertes drahtloses Sensor-Framework mit großer Reichweite basiert auf dem Kelly Real-Time Operating System (KRTOS). Sein Code verwaltet die Echtzeit- und nicht-zeitkritischen Prozesse für Sensoren und Gateways. Wie andere eingebettete Betriebssysteme bietet KRTOS spezifische Regeln für verschiedene Prozesswahlen, Privilegien und Zugriffsebenen von Prozessorressourcen.

Unser Framework verwaltet zwei primäre Prozesstypen:einen für das Radio und einen für die anwendungsspezifische Verarbeitung. Der Funkprozess erfordert Mikrosekundenanforderungen für Echtzeitoperationen, um die Sequenzierung und das Timing des Frequenzsprung-Spreizspektrums (FHSS) zu unterstützen.

Unsere Anwendungsprofilprozesse sind relativ allgemein geschrieben, sodass alle ALTA Sensors regelmäßig Datenpunkte messen und erstellen können. Einige Sensoranwendungen erfordern strenge zeitkritische Vorgänge, die von Sensor zu Sensor unterschiedlich sind. Diese Vorgänge können aufgrund der Steuerung, die unsere Hardware und KRTOS ermöglichen, effizient durchgeführt werden.

Abbildung 3. Die Temperaturüberwachung von begehbaren Kühlschränken in Restaurants gehört zu den häufigsten IoT-Anwendungen. (Bild:Mit freundlicher Genehmigung von Monnit)

Darüber hinaus gibt es ein Anwendungsframework mit KRTOS für präzise zeitgesteuerte Prozesse. Es kann verschiedene Sensoranwendungen verarbeiten und erleichtert die Integration in die ALTA-Plattform.

Von unseren Sensoren verwendete allgemeine Funktionen, Methoden und Vorgänge werden unterstützt. Dies hilft Ingenieuren dabei, neue Sensoranwendungen an die Plattform anzupassen und eine Standard-Management-Softwareschnittstelle mit vertrauter Funktionalität bereitzustellen.

Circle™ Mobilfunk-IoT-Sensoren

Diese Sensoren kombinieren Sensor- und Gateway-Engines in einem Gerät und einem Chipsatz, um Anwendungen über Mobilfunkdienste mit dem IoT zu verbinden. Die Sensoren sind für Anwendungen an abgelegenen Standorten ohne Internet-Infrastruktur konzipiert.

Low-Power-Mobilfunk-IoT-Sensoren:

• Führen Sie es in den CAT-M1- oder NB-IoT-Netzwerken aus, um eine direkte Kommunikation mit der Cloud zu ermöglichen.

• Messen und senden Sie zwei oder mehr Datenpunkte mithilfe verschiedener abnehmbarer Kabel.

• Verfügen über ein robustes Mobilfunkmodul und einen Edge-Datenprozessor.

Next™ Wi-Fi-Sensoren

Unsere WLAN-Sensoren der zweiten Generation bieten eine große Netzwerkreichweite und ein starkes Signal.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

• Daten von acht verschiedenen Sensortypen in einer Entfernung von bis zu 125 Fuß durch fünf Wände.

• Protokoll:802.11 b.

• Reichweite:125 Fuß durch fünf Wände oder 500 Fuß Sichtlinie.

• Frequenzband:2,412–2,484 GHz.

• Sicherheit:Open, WPA, WPA2, WPA3 und Advanced Encryption Standard (AES)-128 Cipher Block Chaining (CBC) für Sensordatennachrichten.

• Netzwerkeinstellungen:Auto DHCP/DNS oder Statisch.

• Datenrate:Automatische Konfiguration auf die beste Rate für maximale Reichweite.

Abbildung 4. Intelligente Sensoren ermöglichen Edge Computing, was der Schlüssel zu einem effizienten Sensorsystem ist. (Bild:VectorMine/Adobe Stock)

PoE•X-Sensoren

Elf verschiedene PoE•X-Sensoren werden an die Power over Ethernet (PoE)-Infrastruktur eines Gebäudes angeschlossen und überwachen kritische Systeme aus der Ferne. Diese Daten liefern Einblicke in intelligente Gebäude, um den Betrieb durch Ressourcenschonung und gleichzeitigen Komfort zu optimieren.

Die Sensoren verwenden dasselbe PoE-Kabel, um Strom zu empfangen und Daten zu übertragen. Diese Zwei-in-Eins-Funktion optimiert die Raumnutzung und erfüllt breite Layoutanforderungen und Sensornetzwerke mit hoher Dichte, beispielsweise für Rechenzentren.

Fortschritte, die Smart Sensing beeinflussen

Technologien, die einst als futuristisch galten, werden zunehmend zum Mainstream und tragen dazu bei, die intelligente Sensorik in vielen Branchen voranzutreiben.

• Künstliche Intelligenz (KI), Computer Vision (CV) und maschinelles Lernen (ML) ermöglichen Echtzeit-Datenverarbeitung, erweiterte Mustererkennung und prädiktive Analysen und führen so zu intelligenterer Automatisierung, optimierter Effizienz und fundierter Entscheidungsfindung.

• Virtuelle, erweiterte und gemischte Realität (VR, AR und MR) sowie digitale Zwillinge verbessern die immersive Datenvisualisierung, Echtzeit-Fernüberwachung und interaktive Steuerung in IoT-Anwendungen.

• CAT-M1-, NB-IoT-, Edge-Processing- und 5G-Mobilfunktechnologien bieten schnellere, zuverlässigere und energieeffizientere Konnektivität und unterstützen Echtzeit-Datenverarbeitung, größere Gerätereichweite und erweiterte Automatisierung.

• Plug-and-Play-Multisensoren und Mikrosensoren bieten nahtlose Integration und Konnektivität und machen die IoT-Entwicklung und -Bereitstellung effizienter und anpassbarer.

• Energiebeschaffung, -gewinnung und Batterieinnovationen fördern autarke Geräte und verlängern die Lebensdauer von Sensoren, was zu nachhaltigeren und effizienteren IoT-Einsätzen führt.

Smart Sensing zeichnet sich durch die Weiterentwicklung dieser und anderer komplementärer Technologien aus. Eine vielseitige Smart-Sensing-Plattform kann Ungleichheiten verhindern und die Interoperabilität, Anpassungsfähigkeit und Anpassbarkeit fördern, sodass Sie sie an eine oder mehrere IoT-Anwendungen anpassen können.

Dieser Artikel wurde von Brad Walters, Gründer und CEO von Monnit, verfasst. Weitere Informationen finden Sie hier oder kontaktieren Sie Herrn Walters unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie es sehen können.