Der heutige Produktentwicklungs- und Supportzyklus ist schnell. Embedded products detect software and hardware failures and provide insight into user behavior to provide engineers with the data needed to ensure equipment is operating properly and continually improving.
Nicht alle industriellen Geräte können leicht angeschlossen werden, um diese eingebetteten Produkte zu unterstützen.Auch für das Internet der Dinge (IoT) konzipierte Produkte haben Verbindungsprobleme wie elektromagnetische Störungen (EMI), Bandbreitenbeschränkungen und lange Kabel.
Das Aufkommen der Bluetooth-fähigen System-on-Chip-Technologie (SoC) bietet Ingenieuren nahtlose Konnektivität und Mikroprozessorleistung für die Unterstützung von maschinellem Lernen (ML).Die Kombination von Konnektivität mit intelligenter Analyse ist ein wichtiges Instrument im Entwurfs- und Unterstützungszyklus von passiv zu proaktiv.
Intelligente Datenerhebung verändert Produktentwicklung und -unterstützung
Erfolgreiche Produktentwicklung und -unterstützung erfordern den Einsatz von Daten.welche Funktionen umständlich sind oder Schwachstellen haben, kann es schwierig finden, das Produkt iterativ auf das vom Benutzer gewünschte Niveau zu aktualisieren.Umweltbedingungen, und andere kritische Daten vor oder zum Zeitpunkt des Problems.
Produkte mit moderner eingebauter Konnektivität und Analysemöglichkeiten können Design-Iterationen und Support effektiver machen.Eingebettete Produkte und intelligente Beacons können Umgebungsbedingungen wie Temperatur erkennen, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck, und kann mehrsachsige Beschleunigung, Umgebungslicht und Magnetfelder wahrnehmen.Der Zeitstempel der Echtzeituhr (RTC) erlaubt es, Daten mit anderen Systemereignissen zu verknüpfen, wenn man On-Board-Analysen verwendet oder wenn sie über Bluetooth auf einen Cloud-Server übertragen werden.
Zum Beispiel kann ein intelligentes Leuchtfeuer, das mit einem linearen Bewegungssystem in einer industriellen Umgebung verbunden ist, eine erhöhte Vibration beim Anstieg der Luftfeuchtigkeit erkennen.Der eingebaute Prozessor kann dann den Wartungstechniker auf die Notwendigkeit einer zusätzlichen Schmierung hinweisenDiese proaktive Fehlerdiagnose kann Ausfallzeiten und Wartungskosten von Geräten reduzieren.
Produktdesigner können auch aufgezeichnete Vibrations- und Umweltdaten verwenden, um zukünftige Versionen von linearen Bewegungssystemen zu verbessern.Sie empfehlen möglicherweise ein anderes Schmiermittel, das bei nassem Wetter länger hältSie können auch das Schmiersystem neu gestalten, um es besser vor äußeren Einflüssen zu schützen.
Durchführungsprobleme und Lösungen
Um den Vorteil einer verbesserten Datenerhebung in der IoT-Umgebung zu realisieren, müssen Ingenieure die Datenerhebung und -analyse optimieren.Die Übertragung von Informationen zur Analyse in die Cloud ist von Natur aus verzögert und reduziert die DatensicherheitEingebettete Systeme und intelligente Beacons lösen dieses Problem, indem sie KI- und ML-Fähigkeiten in das Gerät selbst integrieren.Diese Edge AI- und TinyML-Systeme enthalten skalierbare Software-Modelle, die es dem Prozessor ermöglichen, auf Basis der empfangenen realen Daten intelligent zu extrapolieren.
An Bord von ML-Funktionen kann es einfach sein, Vibrationsdaten, Umweltdaten und globale Zeitstempel abzugleichen, oder kompliziert, um Wartungsanforderungen basierend auf Datentrends vorherzusagen.Das ML-Modul kann Daten in Echtzeit empfangen und verarbeiten, ohne Netzwerkressourcen zu benötigen., so dass Änderungen rechtzeitig erkannt und der Energieverbrauch minimiert werden kann.
Letztendlich müssen Smart Beacons und eingebettete Systeme jedoch über das Netzwerk den Status mit anderen Geräten oder Servern kommunizieren.Viele herkömmliche Systemdesigns haben kabelgebundene serielle Verbindungen über Protokolle wie PROFIBUS, DeviceNet, CANOpen und Modbus RTUs. Moderne Geräte setzen auf Ethernet-Protokolle mit geringer Latenz wie PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP oder Ethernet POWER.sowohl die serielle als auch die Ethernet-Kommunikation erfordern Daten- und Stromkabel, die in der Werkstatt gelegt werden müssen, und die folgenden Herausforderungen umfassen EMI, Signalschwäche bei langer Kabelübertragung,und Investitionen in Einrichtungen, die erforderlich sind, um die Abstoßungsgefahren zu mindern und den Zugang für fahrende oder selbstfahrende Fahrzeuge zu ermöglichen.
Die Kurzstreckenfunkfrequenz (RF) -Kommunikation mit dem Bluetooth-Protokoll überwindet viele dieser Herausforderungen.Nutzen Sie die Leistung einer Knopfbatterie, um starke Signale in einer Entfernung von 150 Metern zu senden., wodurch die Notwendigkeit von Strom- und Datenleitungen beseitigt wird.
Das BLE-Signal arbeitet im 2,4 GHz-Band, das auch einige Mobilfunk- und Wi-Fi-Netzwerke unterstützt.Sie sind die zuverlässigsten Bänder, um Sichtbarrieren wie Wände und Geräte zu überwinden.. Um LOS und Störprobleme zu überwinden, können viele BLE-Systeme Mesh-Netzwerke verwenden, indem sie Internet-Protokoll-Version 6 (IPv6) verwenden, um BLE-Geräte miteinander zu verbinden und an die Cloud anzuschließen (Abbildung 1).Die strategische Platzierung von Bluetooth-Hotspots erhöht auch die Signalstärke und -integrität innerhalb des Mesh-Netzwerks.