Las redes de sensores de Internet de las Cosas (IoT) han demostrado cambiar el juego de la automatización industrial,las energías renovables y los sistemas de iluminación inteligentes mediante la mejora de la eficiencia con datos en tiempo real y la reducción de los tiempos de inactividad mediante el mantenimiento predictivoSin embargo, a medida que los sistemas están equipados con más y más nodos de sensores inalámbricos,Los diseñadores se enfrentarán al desafío de expandir de forma fiable estas redes de Internet Industrial de las Cosas (IIoT) en entornos difíciles al tiempo que minimizan los costos de implementación y operación, abordando la congestión de la red y garantizando la seguridad.
Este documento ofrece una visión general de los diversos problemas que enfrentan los diseñadores en la expansión de las redes IIoT.El módulo Bluetooth de baja potencia (BLE) y el kit de desarrollo de Digi se presentan para ilustrar cómo estos productos pueden resolver de manera rápida y efectiva los problemas anteriores.
Desafíos en la expansión de la infraestructura de IoT inalámbrica
La IIoT abarca una amplia gama de aplicaciones en las que la adquisición de datos es esencial para mejorar la eficiencia y la previsibilidad.Los sensores inalámbricos recopilan datos sobre la luz ambiente y la ocupación, y ajustar el uso en tiempo real para ahorrar consumo de energía y costes relacionados.
Del mismo modo, las aplicaciones de energía renovable utilizan una red de sensores IOT remota para monitorear varias fuentes de energía como la energía solar y eólica.Estas redes monitorean el estado y el rendimiento del sistema, predecir fallos y regular dinámicamente el suministro de la red.
Al igual que en otras áreas donde se utiliza la tecnología de automatización industrial, la recopilación de datos de piezas móviles es clave para realizar el mantenimiento predictivo.Cientos de sensores inalámbricos están instalados en todo el sistema industrial, proporcionando información de datos de grano fino para optimizar los procesos, reducir el mantenimiento y reducir los costos operativos.puede haber problemas que afectan el rendimiento, como por ejemplo
Disturbios: Los entornos industriales a menudo se ven afectados por altos niveles de interferencia electromagnética (EMI) generados por motores, fuentes de alimentación de modo de conmutación y equipos de soldadura por arco.Este EMI provoca una reducción intermitente de la velocidad de transmisión de datos, lo que puede afectar gravemente a la transmisión efectiva de datos.
Sobrepoblación de la red: el funcionamiento de varios dispositivos inalámbricos en las proximidades puede causar saturación de la red, lo que resulta en mayor latencia y interrupciones de conexión,que pueden impedir la detección en tiempo real y aumentar el consumo de energía.- g.
Seguridad: los ataques de hackers son un peligro 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 aumenta.
Otro desafío es la integración de sensores inalámbricos con protocolos industriales estándar.estos procesos deben realizarse en el dispositivo, y los costes y el consumo de energía aumentan rápidamente a medida que aumenta el número de sensores y protocolos.El creciente número de sensores en el campo ha llevado a un mantenimiento cada vez más complejo debido a la imprevisibilidad del mantenimiento de los sensores, si se trata de un fallo o simplemente el reemplazo de la batería.
Tecnología Bluetooth en IIoT a gran escala
Entre los muchos protocolos inalámbricos IIoT, Bluetooth es una poderosa solución para resolver una serie de problemas a medida que la red de sensores se expande.La tecnología Bluetooth mejora la inmunidadEl AFH divide los datos en pequeños paquetes y los transmite a través de múltiples frecuencias y luego los recombina en el extremo receptor.Cualquier paquete perdido se retransmite después de que se envía un informe de pérdida para garantizar la fiabilidad de la comunicación y evitar la pérdida de información larga debido a interferencias electromagnéticas.
Para evitar el hacinamiento de la red, la tecnología Bluetooth admite el control de la potencia de transmisión relativa al receptor después de que se establezca la conexión.contribuye al ahorro de energía al tiempo que minimiza la IEM, permitiendo que cientos de dispositivos inalámbricos operen en el mismo espacio.La tecnología Bluetooth reduce las vulnerabilidades de seguridad mediante el uso de potentes protocolos de cifrado y verificación resistentes.
En las implementaciones de IIoT, la red de sensores Bluetooth a gran escala se comunica principalmente a través de pasarelas diseñadas para aparearse con múltiples dispositivos.Los desarrolladores pueden realizar una interoperabilidad perfecta con teléfonos inteligentes y tabletas, simplificando así la instalación y el 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, aumentar la rentabilidad,y simplificar el mantenimiento.
Construcción de redes IIoT con módulos BLE de grado industrial
Utilizando el módulo XBee 3 BLU BLE 5.4 y el kit de desarrollo de Digi, los diseñadores pueden implementar redes IIoT inalámbricas rápida y directamente.El módulo tiene un rango de temperatura industrial de - 40 ° C a + 85 ° C y utiliza modos de funcionamiento inactivo y inactivo para cumplir con los requisitos de fiabilidad y consumo de energíaEl consumo de corriente del dispositivo XBee 3 BLU es de 7,5 mA (mA) y 8 microamperios (μA), respectivamente, lo que puede apoyar la instalación a largo plazo de sensores remotos en lugares difíciles,Así que se puede obtener información valiosa sin reemplazo periódico de la batería.
Otras características incluyen:
La velocidad máxima de transmisión de datos es de 2 megabits por segundo (Mb/s), lo que proporciona información detallada sobre el funcionamiento de máquinas complejas
La potencia máxima de transmisión es de +8 dB milivatios (dBm), lo que puede lograr una comunicación de alta fidelidad dentro del rango de visión directa de 15 metros (m) en interiores o 300 metros en exteriores
Entrada/salida digital y 4 entradas ADC de 10 bits para una integración flexible con diferentes interfaces de dispositivos y sensores
Fuente de alimentación de V a 3,8 V, selección de potencia flexible
Digi TrustFence Seguridad para la protección de dispositivos y redes, incluyendo arranque seguro, puertos de hardware protegidos y verificación de dispositivos
Microprogramabilidad de última generación para el rápido desarrollo de sistemas de procesamiento de datos y de decisión en el dispositivo
Completamente regulado en América del Norte (FCC, IC) y Europa (ETSI)