Se ha demostrado que las redes de sensores de Internet de las Cosas (IoT) pueden mejorar la eficiencia mediante la utilización de datos en tiempo real y reducir el tiempo de inactividad mediante el mantenimiento predictivo,cambiando así las reglas del juego para la automatización industrialSin embargo, a medida que el sistema está equipado con más y más nodos de sensores inalámbricos, el número de nodos de sensores en el sistema se está reduciendo.Los diseñadores se enfrentarán al desafío de cómo expandir de forma fiable estas redes de Internet Industrial de las Cosas (IIoT) en entornos adversos, al tiempo que se minimizan los costes de implementación y operación, se abordan los problemas de congestión de la red y se garantiza la seguridad.
Este artículo describe los diversos problemas que enfrentan los diseñadores al expandir las redes IIoT.y explicar cómo resolver rápidamente y eficazmente los problemas anteriores utilizando estos productos.
Desafíos en la expansión de la infraestructura de IoT inalámbrica
La IIoT implica una amplia gama de áreas de aplicación, entre las cuales la recopilación de datos es crucial para mejorar la eficiencia y la previsibilidad.Los sensores inalámbricos recogen datos de luz ambiental y ocupación, ajustar el uso en tiempo real y ahorrar consumo de energía y costes relacionados.
Del mismo modo, las aplicaciones de energía renovable utilizan redes de sensores IoT remotas para monitorear varias fuentes de energía como la energía solar y eólica.Estos sistemas de seguimiento de la red controlan el estado y el rendimiento, predecir fallos y ajustar dinámicamente el suministro de energía de la red.
Al igual que otros campos que utilizan tecnología de automatización industrial, la recopilación de datos de piezas móviles es clave para implementar el mantenimiento predictivo.La instalación de cientos de sensores inalámbricos en todo el sistema industrial puede proporcionar información de granos finosSin embargo, a medida que la escala de las redes de sensores se expande, pueden surgir problemas de rendimiento, como:
Interferencia: los entornos industriales suelen verse afectados por interferencias electromagnéticas de alto nivel (EMI) generadas por motores, fuentes de alimentación de modo de interrupción y equipos de soldadura por arco.Este EMI puede causar una reducción intermitente en la velocidad de transmisión de datos, lo que afecta seriamente a la transmisión efectiva de los datos.
Sobrepoblación de la red: el funcionamiento de varios dispositivos inalámbricos a corta distancia puede causar saturación de la red, lo que resulta en mayor latencia e interrupciones de conexión.que pueden obstaculizar la detección en tiempo real y aumentar el consumo de energía.
Seguridad: los ataques de hackers son una amenaza importante para infraestructuras críticas como la energía o la logística, por lo que las redes de sensores deben tener una seguridad sólida.el número de vulnerabilidades también aumenta.
Otro desafío es la integración de sensores inalámbricos con protocolos industriales estándar.estos procesos deben llevarse a cabo en dispositivos, y a medida que aumenta el número de sensores y protocolos, los costes y el consumo de energía también aumentarán rápidamente.haciendo que el trabajo de mantenimiento sea cada vez más complejo, ya que se requiere un mantenimiento no predictivo de los sensores, ya sea por un mal funcionamiento o simplemente por el reemplazo de la batería.
La tecnología Bluetooth brilla en la IIoT a gran escala
Entre los numerosos protocolos inalámbricos de IIoT, Bluetooth es una solución poderosa que puede resolver una serie de problemas a medida que las redes de sensores se expanden.La tecnología Bluetooth puede mejorar su capacidad antiinterferencia. AFH dividirá los datos en pequeños paquetes y los transmitirá a través de múltiples frecuencias, y luego los recombinará en el extremo receptor.Cualquier paquete de datos perdido será reenviado después de enviar un informe de pérdida para garantizar la fiabilidad de la comunicación y evitar la pérdida de información larga debido a interferencias electromagnéticas..
Para evitar una congestión excesiva de la red, la tecnología Bluetooth admite el control de la potencia de transmisión relativa al receptor después de que se establezca la conexión.ayuda a ahorrar energía al tiempo que minimiza la EMI, permitiendo que cientos de dispositivos inalámbricos funcionen en el mismo espacio.La tecnología Bluetooth también reduce las vulnerabilidades de seguridad mediante el uso de potentes protocolos de encriptación y verificación elástica.
En la implementación de IIoT, las redes de sensores Bluetooth a gran escala se comunican principalmente a través de pasarelas diseñadas específicamente para emparejarse con múltiples dispositivos.Los desarrolladores pueden lograr una interoperabilidad perfecta con teléfonos inteligentes y tabletas, simplificando el trabajo de instalación y diagnóstico y mejorando la eficiencia del mantenimiento.
Sin embargo, para que las redes inalámbricas se adapten a la IIoT, las redes de sensores Bluetooth también deben adaptarse de manera fiable a las duras condiciones de despliegue, reducir el consumo de energía, mejorar la rentabilidad,y simplificar el mantenimiento.
Construir una red IIoT utilizando módulos BLE de calidad industrial
Mediante el uso del módulo XBee 3 BLU BLE 5.4 de Digi y el kit de desarrollo, los diseñadores pueden implementar redes IIoT inalámbricas rápida y directamente.Este módulo tiene un rango de temperatura de grado industrial de -40 ° C a + 85 ° C y funciona en modo inactivo y de sueñoEl consumo actual del dispositivo XBee 3 BLU es de 7,5 miliamperios (mA) y 8 microamperios (μA), respectivamente.que puede apoyar la instalación a largo plazo de sensores remotos en lugares de difícil acceso, por lo que se puede obtener información valiosa sin necesidad de reemplazar la batería regularmente.
Otras características incluyen:
La velocidad máxima de transmisión de datos es de 2 megabits por segundo (Mb/s), lo que proporciona una comprensión detallada del funcionamiento de máquinas complejas
La potencia máxima de transmisión es de +8 decibelios milivatios (dBm), que puede lograr una comunicación de alta fidelidad en un rango de visión directa de hasta 15 metros en interiores o hasta 300 metros en exteriores
13 entradas digitales de E/S y 4 convertidores analógicos a digitales (ADC) de 10 bits, integración flexible con diferentes dispositivos e interfaces de sensores
1.71 V a 3.8 V de fuente de alimentación, selección flexible de fuente de alimentación
Digi TrustFence Seguridad para la protección de dispositivos y redes, incluyendo arranque seguro, puertos de hardware protegidos y autenticación de dispositivos
La programabilidad avanzada de MicroPython permite el rápido desarrollo de sistemas de procesamiento de datos y toma de decisiones en dispositivos
Obtención de certificaciones reguladoras completas de América del Norte (FCC, IC) y Europa (ETSI)