Es ist bewiesen, dass Sensornetze des Internets der Dinge (IoT) die Effizienz verbessern können, indem sie Echtzeitdaten nutzen und durch vorausschauende Wartung Ausfallzeiten reduzieren.Damit werden die Spielregeln für die industrielle Automatisierung geändert.Da das System jedoch mit immer mehr drahtlosen Sensorknoten ausgestattet ist, ist es nicht möglich, dieDesigner stehen vor der Herausforderung, diese Netzwerke des industriellen Internets der Dinge (IIoT) in rauen Umgebungen zuverlässig auszubauen., wobei die Implementierungs- und Betriebskosten minimiert, Probleme mit Netzüberlastungen gelöst und die Sicherheit gewährleistet werden.
Dieser Artikel beschreibt die verschiedenen Probleme, mit denen Designer bei der Erweiterung von IIoT-Netzwerken konfrontiert sind.und erklären, wie die oben genannten Probleme mit diesen Produkten schnell und effektiv gelöst werden können.
Herausforderungen beim Ausbau der drahtlosen IoT-Infrastruktur
IIoT umfasst eine Vielzahl von Anwendungsbereichen, unter denen die Datenerhebung für eine Verbesserung der Effizienz und Vorhersagbarkeit von entscheidender Bedeutung ist.drahtlose Sensoren sammeln Umgebungslicht- und Belegschaftsdaten, die Nutzung in Echtzeit anpassen und Energieverbrauch und damit verbundene Kosten sparen.
In ähnlicher Weise nutzen Anwendungen für erneuerbare Energien Remote-IoT-Sensornetzwerke, um verschiedene Energiequellen wie Solar- und Windenergie zu überwachen.Diese Netzüberwachungssysteme überwachen den Zustand und die Leistung, Fehler vorhersagen und die Stromversorgung des Netzes dynamisch anpassen.
Wie in anderen Bereichen, in denen die industrielle Automatisierungstechnologie eingesetzt wird, ist das Sammeln von Daten aus beweglichen Teilen der Schlüssel zur Implementierung von vorausschauender Wartung.Durch die Installation von Hunderten drahtloser Sensoren im gesamten industriellen System können detaillierte Dateninformationen bereitgestellt werden, wodurch Prozesse optimiert, Wartungsarbeiten reduziert und Betriebskosten gesenkt werden.
Störungen: Industrielle Umgebungen sind typischerweise von elektromagnetischen Störungen (EMI) von hohem Niveau betroffen, die von Motoren, Schaltermodus-Stromversorgungen und Bogenschweißgeräten erzeugt werden.Diese EMI kann zu einer intermittierenden Verringerung der Datenübertragungsrate führen, was die wirksame Übermittlung von Daten ernsthaft beeinträchtigt.
Netzwerküberflutung: Der Betrieb mehrerer drahtloser Geräte in unmittelbarer Nähe kann zu einer Netzwerksättigung führen, was zu einer größeren Latenzzeit und Verbindungsunterbrechungen führt.die die Echtzeitdetektion behindern und den Stromverbrauch erhöhen können.
Sicherheit: Hackerangriffe sind eine große Bedrohung für kritische Infrastrukturen wie Energie oder Logistik, daher müssen Sensornetzwerke eine starke Sicherheit haben.Die Zahl der Schwachstellen nimmt ebenfalls zu..
Eine weitere Herausforderung besteht in der Integration drahtloser Sensoren in Standard-Industrieprotokolle.Diese Prozesse müssen an Geräten durchgeführt werden, und mit zunehmender Anzahl von Sensoren und Protokollen werden auch die Kosten und der Stromverbrauch rasch steigen.die Wartungsarbeiten immer komplexer machen, da eine nicht vorausschauende Wartung der Sensoren erforderlich ist, unabhängig davon, ob es sich um eine Fehlfunktion oder einfach um einen Akkuwechsel handelt.
Bluetooth-Technologie in groß angelegten IIoT
Unter zahlreichen IIoT-Wireless-Protokollen ist Bluetooth eine leistungsstarke Lösung, die eine Reihe von Problemen lösen kann, wenn Sensornetzwerke expandieren.Die Bluetooth-Technologie kann ihre Störungssicherung verbessernAFH teilt die Daten in kleine Pakete und sendet sie über mehrere Frequenzen und kombiniert sie dann am Empfänger.Jedes verlorene Datenpaket wird nach dem Senden eines Verlustberichts erneut gesendet, um die Zuverlässigkeit der Kommunikation zu gewährleisten und den Verlust langer Informationen durch elektromagnetische Störungen zu verhindern..
Um übermäßige Netzwerküberlastungen zu vermeiden, unterstützt die Bluetooth-Technologie die Steuerung der Übertragungsleistung im Verhältnis zum Empfänger, nachdem die Verbindung hergestellt wurde.hilft, Energie zu sparen und gleichzeitig EMI zu minimieren, so dass Hunderte von drahtlosen Geräten im selben Raum arbeiten können.Bluetooth-Technologie verringert auch Sicherheitslücken durch die Verwendung leistungsfähiger Verschlüsselungs- und elastischer Verifizierungsprotokolle.
In der IIoT-Einführung kommunizieren groß angelegte Bluetooth-Sensornetzwerke hauptsächlich über Gateways, die speziell für die Verbindung mit mehreren Geräten entwickelt wurden.Entwickler können nahtlose Interoperabilität mit Smartphones und Tablets erreichen, die Einrichtung und Diagnose vereinfachen und die Wartungsleistung verbessern.
Damit sich drahtlose Netze jedoch an das IIoT anpassen können, müssen sich Bluetooth-Sensornetzwerke auch zuverlässig an raue Einsatzbedingungen anpassen, den Stromverbrauch reduzieren, die Wirtschaftlichkeit verbessern,und die Wartung zu vereinfachen.
Aufbau eines IIoT-Netzwerks mit BLE-Modulen in industrieller Qualität
Durch die Verwendung des XBee 3 BLU BLE 5.4-Moduls und des Entwicklungskits von Digi können Designer drahtlose IIoT-Netzwerke schnell und direkt bereitstellen.Dieses Modul hat einen industriellen Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C und arbeitet im Leerlauf und im RuhezustandDer Stromverbrauch des XBee 3 BLU-Geräts beträgt 7,5 Milliampere (mA) bzw. 8 Mikroampere (μA).die die langfristige Installation von Fernsensoren an schwer zugänglichen Orten unterstützen kann, so daß wertvolle Informationen ohne regelmäßigen Batteriewechsel erhalten werden können.
Weitere Merkmale sind:
Die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit beträgt 2 Megabit pro Sekunde (Mb/s), was ein detailliertes Verständnis für den Betrieb komplexer Maschinen ermöglicht
Die maximale Übertragungsleistung beträgt +8 Dezibel Milliwatt (dBm), wodurch eine hochauflösende Kommunikation innerhalb eines direkten Sichtbereichs von bis zu 15 Metern in Innenräumen oder bis zu 300 Metern im Freien erreicht werden kann
13 digitale E/A-Eingänge und 4 10-Bit-Analog-Digital-Wandler (ADCs), flexible Integration mit verschiedenen Geräten und Sensor-Schnittstellen
1.71 V bis 3.8 V Stromversorgung, flexible Wahl der Stromversorgung
Digi TrustFence Sicherheit für den Schutz von Geräten und Netzwerken, einschließlich sicheren Booten, geschützten Hardware-Ports und Geräte-Authentifizierung
Erweiterte MicroPython-Programmierbarkeit ermöglicht die schnelle Entwicklung von Datenverarbeitungs- und Entscheidungssystemen auf Geräten
Erhaltene umfassende Zertifizierungen der Regulierungsbehörden Nordamerikas (FCC, IC) und Europas (ETSI)