Internet de las Cosas. IoT multiplataforma: operaciones de dispositivos. Transición a un modelo de servicio
¡Hola Habr! IoT Hub Explorer es una herramienta multiplataforma basada en node.js para administrar dispositivos en su IoT Hub, que puede ejecutarse en Windows, Mac o Linux. Hoy hablaremos de ello como parte del diagnóstico y mejora de IoT Hub Azure. ¡Mira debajo del gato para más detalles!
Cabe señalar que la CLI de Azure IoT, que estaba dedicada a publicación anterior, también admite la administración de dispositivos y su funcionalidad se superpondrá con la de IoT Hub Explorer. Si esto sucede, la CLI de Azure se considerará la herramienta principal para controlar todas las operaciones de IoT Hub.
Usemos el navegador IoT Hub para crear y monitorear un dispositivo. Antes de poder hacer esto, debe instalarlo. Dado que se trata de un paquete de nodo, se puede instalar utilizando npm.
Instalación de npm -g iothub-explorer
Dado que IoT Hub Explorer es programa separado, primero debemos iniciar sesión utilizando la cadena de conexión de nuestro IoT Hub. Abra una terminal bash e ingrese lo siguiente:
Inicio de sesión de IoThub-explorer "HostName=yourhub.azure-devices.net;SharedAccessKeyName=iothubowner;SharedAccessKey=yourkey"
Si no tiene una cadena de conexión a mano, puede emitir el comando az iot hub show-connection-string -g yourresourcegroup descrito en la sección anterior para obtener la cadena de conexión de IoT Hub. El comando de autorización debe abrir una sesión temporal con una política de derechos de acceso asignada al centro IoT. De forma predeterminada, la duración de esta sesión es de 1 hora.
La sesión iniciada, expira el miércoles 15 de marzo de 2017 19:59:05 GMT-0500 (CDT) Archivo de sesión: /Users/niksac/Library/Application Support/iothub-explorer/config
Tenga en cuenta que el comando anterior utiliza la cadena de conexión para la política de propietario de iothub, que proporciona control total de su centro de IoT.
Creando un nuevo dispositivo
Para crear un nuevo dispositivo mediante IoT Hub Explorer, ingrese el siguiente comando:Explorador de youtube crear -a
El símbolo -a se utiliza para generar automáticamente la identificación del dispositivo y las credenciales cuando se crea. También puede especificar el ID del dispositivo usted mismo o agregar un archivo JSON del dispositivo para personalizar el proceso de creación. Hay otras formas de especificar credenciales, como clave simétrica y certificados X.509. Publicaremos un artículo separado sobre la seguridad de IoT Hub en el que analizaremos estos métodos. En en este momento Usamos credenciales estándar generadas por IoT Hub.
Si todo salió bien, deberías ver una respuesta como esta:
DeviceId: youdeviceId generateId: 63624558311459675 estado de conexión: estado desconectado: estado habilitado Motivo: tiempo de actualización de estado de conexión nulo: 0001-01-01T00:00:00 tiempo de actualización: 0001-01-01T00:00:00 último tiempo de actividad: 0001-01-01T00:00 :00 cloudToDeviceMessageCount: 0 autenticación: clave simétrica: clave primaria: clave simétrica1 = clave secundaria: clave simétrica2 = x509Thumprint: huella digital primaria: nula huella digital secundaria: nula cadena de conexión: HostName=youriothub.azure-devices.net;DeviceId=youdeviceId;SharedAccessKey=metrickey=
Hay algunas cosas importantes aquí, y una de ellas es obviamente connectString. Proporciona la cadena de conexión única del dispositivo y le permite comunicarse con él. Los privilegios para la cadena de conexión de un dispositivo se basan en la política definida para el dispositivo en IoT Hub y están limitados únicamente por la característica DeviceConnect. El acceso basado en políticas protege nuestros puntos finales y limita el alcance de uso a un dispositivo específico. Obtenga más información sobre la seguridad de los dispositivos IoT Hub aquí. También tenga en cuenta que el dispositivo está activado y el estado es deshabilitado. Esto significa que el dispositivo se registró correctamente en IoT Hub, pero no tiene conexiones activas.
Enviar y recibir mensajes
Iniciemos la conexión enviando una solicitud para aceptar el dispositivo. Hay varias formas de enviar y recibir mensajes en el navegador de IoT Hub. uno de opciones efectivas- comando de simulación de dispositivo. El comando simular dispositivo permite que la herramienta actúe como un simulador de comando de dispositivo y un simulador de recepción de dispositivo. Esto se puede utilizar para enviar mensajes o comandos de telemetría definidos por el usuario en nombre del dispositivo. La conveniencia de estas funcionalidades queda evidente al probar la integración de desarrollos en tu dispositivo, ya que esto reducirá la cantidad de código. Puede crear mensajes y monitorear el flujo de envío/recepción al mismo tiempo. El comando también proporciona capacidades como intervalo de envío, recuento de envío y recuento de recepción, que le permiten configurar la simulación. Tenga en cuenta que esta no es una herramienta de prueba de carga o penetración; puede usarse para realizar pruebas iniciales como precursor de pruebas más profundas. Enviemos un conjunto de mensajes al dispositivo que creamos (de la parte 1) y luego recibamos el mensaje con un comando.enviando un mensaje
El siguiente comando envía 5 mensajes cada 2 minutos a un dispositivo con una identificación específica.Niksac$ iothub-explorer simular-dispositivo --send "Hola desde IoT Hub Explorer" --device-connection-string "HostName=youriothubname.azure-devices.net;DeviceId=D1234;SharedAccessKey==" --send-count 5 --intervalo de envío 2000
El mensaje final se verá así:
Mensaje #0 enviado exitosamente Mensaje #1 enviado exitosamente Mensaje #2 enviado exitosamente Mensaje #3 enviado exitosamente Mensaje #4 enviado exitosamente Simulación del dispositivo finalizada.
Monitoreo de mensajes
Otra característica útil de IoT Hub Explorer es la capacidad de monitorear un evento en su dispositivo o en IoT Hub en su conjunto. Esto es muy útil si desea diagnosticar su instancia de IoT Hub. Por ejemplo, desea comprobar que los mensajes se entregan correctamente a IoT Hub. Puede utilizar el comando monitor-events para registrar todos los eventos relacionados con el dispositivo en la terminal; También puede usar el comando monitor-ops para monitorear el punto final de las operaciones en IoT Hub.Para monitorear eventos, ingrese lo siguiente:
Eventos de monitor de Iothub-explorer --login "HostName=youriothub.azure-devices.net;SharedAccessKeyName=iothubowner;SharedAccessKey=="
Esto crea un oyente que captura la actividad en todo el centro de IoT. Como se señaló anteriormente, puede especificar una cadena de conexión de dispositivo para monitorear un dispositivo específico.
Ahora, cuando envía un mensaje o comando a cualquier dispositivo en su IoT Hub resultado final se mostrará en la terminal. Por ejemplo, si abrió el detector de eventos de monitor en una ventana de terminal y luego volvió a ejecutar el comando simular-dispositivo --send, el siguiente resultado debería aparecer en la terminal:
Monitoreo de eventos desde todos los dispositivos... ==== De: D1234 ==== Hola desde IoT Hub Explorer ====== ==== De: D1234 ==== Hola desde IoT Hub Explorer ==== = ==== De: D1234 ==== Hola desde IoT Hub Explorer ==== ================ ==== De: D1234 ==== Hola desde IoT Hub Explorer =================== == ==== De: D1234 ==== Hola desde IoT Hub Explorer =========== =========
Hay muchos otros comandos disponibles en IoT Hub Explorer, como: importación/exportación de dispositivos, recreación de permisos SAS y comandos de administración de dispositivos. Debe intentar utilizar varias opciones y comandos de IoT Hub Explorer con fines informativos; esto le ayudará a evitar tener que escribir código para operaciones estándar.
Se espera que Internet de las cosas (IoT) ofrezca soluciones prometedoras a los problemas de transformación del funcionamiento y el papel de muchos sistemas industriales. Por ejemplo, IoT ya se está utilizando para crear sistemas de transporte inteligentes, que permiten rastrear la ubicación de cada vehículo, monitorear su movimiento y también predecir su ubicación futura y el probable tráfico en la carretera.
El término "Internet de las cosas" se propuso originalmente para referirse a la identificación única de objetos conectados a través de la tecnología de identificación por radiofrecuencia RFID. Posteriormente empezó a abarcar muchas más tecnologías, como sensores, actuadores, GPS y dispositivos móviles. Hoy en día, la definición generalmente aceptada de Internet de las cosas es la siguiente: una infraestructura de red global dinámica con autoconfiguración capacidades basadas en protocolos de comunicación estándar y compatibles, donde las “cosas” físicas y virtuales tienen identificadores, atributos físicos y personalidades virtuales, utilizan interfaces inteligentes y se integran fácilmente en la red de información.
En particular, la integración de sensores/actuadores, etiquetas RFID y tecnologías de la comunicación Sirve como base para el "Internet de las cosas" y explica cómo varios objetos y dispositivos físicos que nos rodean pueden conectarse a Internet, y también permite que estos objetos y dispositivos se comuniquen entre sí para lograr objetivos comunes.
Existe un interés creciente en el uso de la tecnología IoT en diversas industrias. Ya se han implementado proyectos para implementar el Internet de las cosas industrial en áreas como la agricultura, la industria alimentaria, la vigilancia medioambiental, la videovigilancia, etc. Mientras tanto, el número de publicaciones sobre el Internet de las cosas también está creciendo rápidamente. Los autores realizaron una extensa revisión de la literatura examinando artículos relevantes de cinco bases de datos académicas importantes (IEEE Xplore, Web of Knowledge, biblioteca digital ACM, INSPEC y ScienceDirect) para ayudar a los investigadores a comprender el estado actual de Internet de las cosas en la industria y las perspectivas de investigación. . respecto a su uso.
Antecedentes e investigación actual de IoT
El Internet de las cosas puede considerarse como una infraestructura de red global que consta de muchos dispositivos conectados que utilizan tecnologías de sensores, comunicación, redes e información. La tecnología fundamental para el Internet de las cosas es la tecnología RFID, que permite que los microchips transmitan de forma inalámbrica información de identificación a los lectores. Con la ayuda de lectores RFID, las personas pueden identificar, rastrear y controlar cualquier objeto conectado automáticamente mediante etiquetas RFID. La tecnología RFID se ha utilizado ampliamente en la logística, la fabricación farmacéutica, el comercio minorista y la gestión de la cadena de suministro desde la década de 1980. . Otra tecnología fundamental para IoT son las redes de sensores inalámbricos (WSN), que utilizan principalmente sensores inteligentes interoperables para colaboración y monitoreo. Su ámbito de aplicación incluye el seguimiento ambiente, seguimiento médico, control de producción, seguimiento del tráfico, etc. , .
Los avances en ambas tecnologías (RFID y WSN) han contribuido significativamente al desarrollo del Internet de las Cosas. Además, ahora también se están utilizando una variedad de otras tecnologías y dispositivos, como códigos de barras, teléfonos inteligentes, redes sociales y computación en la nube, para formar una amplia red de soporte de IoT (Figura 1).
Arroz. 1. Tecnologías relacionadas con IoT
Hoy en día, IoT también está ganando popularidad en la logística, diversas industrias, el comercio minorista y la industria farmacéutica. Con el desarrollo de las comunicaciones inalámbricas, los teléfonos inteligentes y las tecnologías de redes de sensores, cada vez más "cosas" u objetos "inteligentes" conectados en red participan en la IoT. Como resultado, todas estas tecnologías de IoT están teniendo un impacto significativo en las nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) y en las tecnologías de sistemas empresariales (Figura 2).
Arroz. 2. Tecnologías relacionadas con la IoT y su impacto en las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y los sistemas empresariales
para proporcionar alta calidad Deben desarrollarse servicios para usuarios finales en el marco de Internet de las cosas. normas técnicas, especificaciones que definen el intercambio y procesamiento de información, así como las conexiones entre las cosas. El éxito en el uso de IoT depende de la estandarización para garantizar la interoperabilidad, la compatibilidad, la confiabilidad y el funcionamiento eficiente a escala global. Muchos países y organizaciones están interesados en desarrollar estándares para IoT, ya que podría generar enormes beneficios económicos en el futuro. Hoy en día, la Unión Internacional de Telecomunicaciones, la Comisión Electrotécnica Internacional, la Organización Internacional de Normalización, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica, el Instituto de Normas Electrónicas de China y el Instituto Nacional de Normas Estadounidense están desarrollando diversas normas para Internet de las cosas. Al mismo tiempo, es necesario coordinar la estandarización de varias organizaciones con estándares internacionales, así como de organizaciones de estandarización nacionales y regionales. Al crear estándares comunes, los desarrolladores y consumidores podrán utilizar aplicaciones y servicios de IoT a escala manteniendo los costos de desarrollo y (mantenimiento) a largo plazo. La estandarización de las tecnologías de IoT también acelerará su adopción.
Hoy en día, muchos países están invirtiendo fuertemente en iniciativas de IoT. Por ejemplo, el gobierno del Reino Unido ha lanzado un proyecto de desarrollo de IoT por valor de £5 millones. En la UE, el FP7 del European IoT Research Cluster (IERC) (http://www.rfid-in-action.eu/cerp/) ha propuesto una serie de proyectos para el Internet de las cosas y también ha creado un International IoT Foro para desarrollar una estrategia conjunta y una visión técnica para el uso de IoT en Europa. A su vez, China pretende desempeñar un papel de liderazgo en el establecimiento de estándares internacionales para las tecnologías de Internet de las cosas. En Estados Unidos, IBM y la Fundación para la Innovación y la Tecnología de la Información (ITIF) informaron en 2009 que la IoT podría ser una forma eficaz de mejorar la infraestructura física y de tecnología de la información tradicional, y que también tendría un importante impacto positivo en la productividad y la innovación. Japón lanzó las estrategias u-Japan e i-Japan en 2008 y 2009. en consecuencia, para utilizar Internet de las cosas en la vida cotidiana.
Arquitectura Orientada a Servicios (SOA) para Internet de las Cosas (IoT)
Cómo tecnología clave Para la integración de sistemas o dispositivos heterogéneos, SOA se puede aplicar para soportar el Internet de las cosas. SOA se ha utilizado con éxito en áreas de investigación como la computación en la nube, las redes de sensores inalámbricos (WSN) y las redes de vehículos. Se han propuesto muchas ideas para crear arquitecturas SOA multicapa para Internet de las cosas de acuerdo con la tecnología elegida, las necesidades comerciales y requisitos técnicos. Por ejemplo, la arquitectura de IoT recomendada por la Unión Internacional de Telecomunicaciones consta de cinco capas (o capas) diferentes: descubrimiento, acceso, conectividad de red, middleware y capa de aplicación. Jia et al. y Domingo proponen dividir la arquitectura del sistema IoT en tres capas principales: la capa de percepción, la capa de red y la capa de servicio (o aplicación). Atzori et al. desarrollaron un modelo de arquitectura de tres capas para Internet de las cosas, que consta de una capa de aplicación, capa de red y capa sensora. Liu et al. propusieron un marco de aplicación de IoT que contiene una capa física, una capa de transporte, una capa de middleware y una capa de aplicación. La funcionalidad de una SOA de IoT de cuatro capas se resume en la Tabla 1. La Tabla 2 ilustra el diseño de una arquitectura de aplicación de Internet industrial de las cosas. En la figura. La Figura 3 muestra una SOA donde las cuatro capas interactúan entre sí.
| Nivel | Descripción |
| Nivel de detección | La capa está integrada con el hardware existente (RFID, sensores, actuadores, etc.) para detectar/monitorear el mundo físico y recopilar datos relevantes. |
| capa de red | La capa proporciona soporte de red básico y transmisión de datos a través de una red inalámbrica o cableada. |
| Nivel de servicio | En este nivel se crean y gestionan los servicios. |
| Capa de interfaz | La capa proporciona interacción entre usuarios y con aplicaciones de terceros. |
| Propósito del desarrollo | Descripción |
| Energía | ¿Cuánto tiempo pueden funcionar los dispositivos IoT con energía limitada? |
| tiempo de espera | ¿Cuánto tiempo se tarda en transmitir y procesar un mensaje? |
| Actuación | ¿Cuál es el máximo de datos que se pueden transmitir a través de la red? |
| Escalabilidad | ¿Cuántos dispositivos son compatibles? |
| Topología | ¿Quién debería interactuar con quién? |
| Fiabilidad y seguridad | ¿Qué tan confiable y segura es la aplicación? |
La arquitectura del Internet de las Cosas abarca redes y comunicaciones, objetos inteligentes, servicios y aplicaciones web, modelos de negocio y procesos relacionados, colaboración de datos, seguridad, etc. Desde un punto de vista tecnológico, al desarrollar una arquitectura del Internet de las Cosas, es Es necesario considerar su extensibilidad, escalabilidad, modularidad y la capacidad de interoperar dispositivos heterogéneos. Debido a que las “cosas” pueden moverse o necesitar interactuar con el entorno en tiempo real, la arquitectura adaptativa es necesaria. Además, la naturaleza descentralizada y heterogénea del Internet de las cosas requiere que su arquitectura proporcione una variedad de capacidades eficientes para eventos. Por tanto, SOA es un buen método para lograr la interoperabilidad entre dispositivos heterogéneos de muchas maneras diferentes.
Arroz. 3. Arquitectura orientada a servicios para IoT
Nivel de detección
Se puede considerar el Internet de las cosas como una red física mundial en la que todo puede conectarse y controlarse de forma remota. A medida que más y más dispositivos están equipados con RFID o sensores inteligentes, conectar "cosas" es cada vez más fácil. A nivel de detección, los sistemas inteligentes inalámbricos con etiquetas o sensores ahora pueden reconocerse automáticamente y comunicarse con varios dispositivos. Algunas industrias ya han implementado esquemas de servicios inteligentes y universales. identificadores únicos(UUID) se asignan a cada servicio o dispositivo requerido. Un dispositivo con un UUID se puede descubrir e identificar fácilmente, por lo que los UUID son fundamentales para la implementación exitosa de servicios en una vasta red como Internet de las cosas.
capa de red
La función de la capa de red es conectar todas las "cosas" entre sí y permitir que los dispositivos compartan información con otras "cosas" conectadas. Además, la capa de red es capaz de agregar información de infraestructuras de TI existentes (por ejemplo, sistemas comerciales, sistemas de transporte, redes eléctricas, sistemas de atención médica, sistemas de información y comunicación, etc.). En una Internet de las cosas orientada a servicios, los servicios proporcionados por las “cosas” normalmente se implementan en una red heterogénea, y todas las “cosas” conectadas se incluyen en los servicios de Internet. Este proceso puede incluir servicios de gestión y control de calidad de servicio (QoS) según los requisitos del usuario o de la aplicación. Por otro lado, la detección automática y el mapeo del mapa de "cosas" en la red es importante para una red que cambia dinámicamente. A los dispositivos se les deben asignar automáticamente roles de implementación, administración y planificación de comportamiento para que puedan cambiar a cualquier otro rol en cualquier momento según sea necesario. Estas capacidades permiten que los dispositivos realicen tareas juntos. Al diseñar la capa de red de Internet de las cosas, los desarrolladores deben considerar la elección de la tecnología de gestión de red para redes heterogéneas (por ejemplo, fijas, inalámbricas, móviles, etc.), la eficiencia energética en las redes, los requisitos de QoS (calidad de servicio), servicios de descubrimiento y extracción de datos y procesamiento de señales, y seguridad y privacidad.
Nivel de servicio
El nivel de servicio se basa en tecnología middleware, que proporciona funcionalidad para integrar servicios y aplicaciones en el campo de IoT. La tecnología middleware proporciona al Internet de las cosas una plataforma rentable donde se pueden reutilizar las plataformas de hardware y software. Actualmente, varias organizaciones están desarrollando especificaciones de servicios para middleware. Una capa de servicio diseñada adecuadamente podrá definir los requisitos generales y también proporcionar interfaces de programación de aplicaciones (API) y protocolos para soportar servicios necesarios, aplicaciones y necesidades de los usuarios. Esta capa también maneja todas las cuestiones orientadas a los servicios, incluido el intercambio de información y el almacenamiento de datos, la gestión de datos, motores de búsqueda y comunicaciones. También incluye los siguientes componentes:
- Descubrimiento de servicios: encontrar instalaciones que puedan proporcionar los servicios y la información necesarios de la manera más eficiente.
- Composición del servicio: permitir la interacción y comunicación entre “cosas” relacionadas (dispositivos). Utilizando las relaciones entre diferentes dispositivos establecidas durante la fase de descubrimiento, este componente encuentra el servicio requerido y la composición de componentes del servicio para programar o recrear los servicios más adecuados para satisfacer la solicitud.
- Gestión de confiabilidad: define los mecanismos de focalización y reputación que le permitirán evaluar y utilizar la información proporcionada por otros servicios para crear el sistema más confiable.
- Servicios API (Interfaz de programación de aplicaciones): soporte para la interacción entre los servicios requeridos en IoT, .
Capa de interfaz
La mayoría de los dispositivos de IoT son desarrollados por diferentes fabricantes/proveedores y no siempre cumplen con los mismos estándares y protocolos. Debido a esta heterogeneidad, surgen problemas de interoperabilidad relacionados con el intercambio de información, el establecimiento de comunicación entre dispositivos y el procesamiento conjunto de eventos por diferentes “cosas”. Además, la constante evolución de los dispositivos que participan en el Internet de las Cosas hace que sea más difícil conectarlos, interactuar, controlarlos y desconectarlos dinámicamente. Un perfil de interfaz (IFP) puede considerarse como un subconjunto de estándares de servicio que admiten la interacción con aplicaciones implementadas en una red.
Un buen perfil de interfaz se basa en una implementación Universal Plug and Play (UPnP) que define un protocolo para simplificar la interacción con los servicios proporcionados por varios dispositivos. Los servicios en la capa de servicio se ejecutan directamente en la infraestructura de red restringida para descubrir de manera eficiente nuevos servicios para las aplicaciones a medida que se conectan. Recientemente se ha propuesto la arquitectura de integración SOCRADES (SIA, del proyecto de investigación europeo SOCRADES) para la interacción eficiente entre aplicaciones y servicios. Tradicionalmente, la capa de servicio la proporciona una API universal para aplicaciones. Sin embargo, investigaciones recientes sobre la Internet de las cosas orientada a servicios sugieren que el proceso de aprovisionamiento de servicios (SPP) también puede permitir de manera efectiva la interoperabilidad entre aplicaciones y servicios. SPP primero realiza una "solicitud de modelo" que solicita un servicio utilizando un formato WSDL (lenguaje de descripción de servicios web) genérico y luego utiliza un mecanismo de "búsqueda de candidatos" para descubrir un servicio potencial. Según la información del "contexto de la aplicación" y la "calidad de servicio" (QoS), se clasifican todas las instancias de servicio y se puede utilizar el aprovisionamiento de servicios bajo demanda para identificar la instancia de servicio que satisface los requisitos de la aplicación. Finalmente, la Evaluación de Procesos se utiliza para determinar la calidad del proceso.
Tecnologías clave
Tecnologías de identificación y seguimiento.
Las tecnologías de identificación y seguimiento utilizadas en IoT incluyen sistemas RFID, códigos de barras y sensores inteligentes. Un sistema RFID simple consta de un lector RFID y una etiqueta RFID. Debido a la capacidad del sistema para identificar y rastrear dispositivos y objetos físicos, se utiliza cada vez más en sectores industriales como la logística, la gestión de la cadena de suministro y los servicios de seguimiento de la salud. Otro beneficio de un sistema RFID es que proporciona información precisa y en tiempo real sobre los dispositivos conectados, reduciendo así los costos. mano de obra, simplificar los procesos comerciales, mejorar la precisión de la información del equipo y, en última instancia, mejorar la rentabilidad general.
Actualmente, el desarrollo de las tecnologías RFID se centra en los siguientes aspectos: 1) sistemas RFID activos con un espectro de transmisión ampliado; 2) Tecnología de gestión de aplicaciones RFID.
También existen muchas oportunidades para el desarrollo de aplicaciones RFID. Por ejemplo, la tecnología RFID se puede integrar con WSN para identificar mejor "cosas" y rastrearlas en tiempo real. Las tecnologías emergentes de sensores inteligentes inalámbricos, como sensores electromagnéticos, biosensores, sensores integrados, sensores de etiquetas, etiquetas independientes y dispositivos de detección, facilitarán aún más la adopción y el despliegue de servicios y aplicaciones de fabricación. Al integrar los datos obtenidos de sensores inteligentes mediante RFID, se pueden crear aplicaciones de IoT más potentes y adecuadas para entornos industriales.
Tecnologías de la comunicación en IoT
Una implementación del Internet de las Cosas puede contener muchos dispositivos electrónicos, dispositivos móviles y equipos industriales. Las diferentes “cosas” que se pueden conectar a las tecnologías de redes y comunicaciones corresponden a diferentes formas de comunicarse, conectarse a través de una red, procesar y almacenar datos y transmitir electricidad. Por ejemplo, muchos teléfonos inteligentes ya cuentan con comunicaciones de alta calidad, ricas capacidades de conexión en red y métodos para procesar y almacenar datos, mientras que los monitores de frecuencia cardíaca sólo tienen capacidades limitadas de comunicación e informática.
El Internet de las cosas incluye una serie de redes heterogéneas, como WSN, redes de malla inalámbricas, WLAN, etc., que ayudan a las "cosas" del IoT a intercambiar información. Puerta de enlace de red es capaz de facilitar la comunicación o interacción de diferentes dispositivos a través de Internet, y también puede utilizar su "red de conocimiento" para ejecutar localmente algoritmos de optimización, lo que permite su uso en el manejo de muchos aspectos complejos de la comunicación en red.
Las “cosas” pueden tener diferentes requisitos de calidad de servicio (requisitos de QoS, calidad de servicio en inglés) en términos de rendimiento, eficiencia energética y seguridad. Por ejemplo, muchos dispositivos requieren baterías para funcionar, por lo que reducir el consumo de energía es uno de los principales problemas para ellos. Por el contrario, para dispositivos con nutrición constante Mejorar la eficiencia energética a menudo no es una prioridad absoluta. IoT también se beneficiará enormemente del uso de protocolos de Internet existentes, como IPv6, ya que esto permitirá acceder directamente a cualquier cantidad de "cosas" necesarias a través de Internet. Los principales protocolos y estándares de comunicación incluyen RFID (por ejemplo, ISO 18000 6c EPC Clase 1 Gen 2), NFC, IEEE 802.11 (WLAN), IEEE 802.15.4 (ZigBee), IEEE 802.15.1 (Bluetooth), sensores inalámbricos multisalto y redes de malla. Redes espaciales personales inalámbricas de baja potencia del IETF (6LoWPAN), máquina a máquina (M2M) y tecnologías IP tradicionales (IP, IPv6, etc.).
Redes para IoT
Para las redes inalámbricas, existen bastantes capas de protocolos superpuestos, como redes de actuación y sensores inalámbricos (WSAN) o redes ad-hoc (AHN). Sin embargo, es necesario rediseñarlos antes de que sean aptos para su uso en el Internet de las cosas. La razón es que las “cosas” en la IoT a menudo tienen capacidades informáticas y de comunicación muy diferentes, así como también diferentes requisitos de calidad de servicio (QoS). Los nodos de una WSN suelen tener requisitos de red de comunicación y hardware similares. Además, una red de IoT utiliza Internet para respaldar el intercambio de información, pero a diferencia de WSN y AHN, no es necesario "encender" Internet para habilitar la conexión.
Gestión de servicios en IoT
La gestión de servicios en Internet de las cosas se ocupa de la implementación y la calidad de los servicios que satisfacen las necesidades de los usuarios y las aplicaciones. La arquitectura orientada a servicios (SOA) se puede utilizar para encapsular servicios ocultando sus detalles de implementación, como los protocolos utilizados. Esto permite separar los componentes del sistema y, por tanto, ocultar la heterogeneidad a los usuarios finales. La arquitectura orientada a servicios de Internet de las cosas permite que las aplicaciones utilicen objetos heterogéneos, como servicios interoperables.
Además, la naturaleza dinámica de las aplicaciones de IoT requiere que proporcionen servicios confiables de manera constante. Una arquitectura eficaz orientada a servicios puede minimizar consecuencias negativas causado por el movimiento del dispositivo o falla de la batería. Un buen ejemplo es la plataforma Open Services Gateway Initiative (OSGi), que utiliza una arquitectura SOA dinámica para implementar servicios inteligentes. Para ello, OSGi se utiliza en diversos contextos, por ejemplo, aplicaciones moviles, complementos, servidores de aplicaciones, etc. En Internet de las cosas, la composición de servicios basados en la plataforma OSGi se puede implementar utilizando Apache Felix iPoJo.
El servicio representa la recopilación de datos, así como los modos necesarios para realizar una determinada función, reparar el dispositivo o sus partes. Un servicio puede proporcionarse de diversas formas: por ejemplo, puede hacer referencia a otros servicios primarios o secundarios y/o a un conjunto de características del servicio. Los servicios se pueden dividir en dos tipos: primarios y secundarios. Los primeros realizan funciones primarias en un nodo de IoT y pueden considerarse componentes centrales de un servicio que pueden incluirse en otro servicio. Estos últimos podrán proporcionar funciones auxiliares del servicio principal u otras. servicios adicionales. Un servicio puede tener uno o más atributos que definen estructuras de datos, permisos, descriptores y otros atributos del servicio. En una IoT orientada a servicios, los servicios se pueden crear e implementar en etapas: 1) desarrollo de una plataforma estructural de servicios; 2) resumir las capacidades funcionales y de comunicación de los dispositivos; 3) prestación de un conjunto unificado de servicios. El servicio de gestión de identidad incluye gestión de contexto y clasificación de objetos. El Internet de las cosas también permite crear un espejo para cada objeto real del IoT. Además, IoT tiene una arquitectura conectada y orientada a servicios en la que los objetos virtuales y físicos pueden interactuar entre sí. El IoT orientado a servicios permite que cada componente ofrezca su funcionalidad como servicios estándar, lo que mejora significativamente la eficiencia tanto de los dispositivos como de las redes que participan en el Internet de las Cosas.
Aplicaciones clave de IoT en la industria
Las aplicaciones de IoT todavía se encuentran en una etapa relativamente temprana de desarrollo. Sin embargo, el Internet de las cosas se utiliza cada vez con más frecuencia. Se están desarrollando y/o ya en uso un buen número de aplicaciones de IoT para monitoreo ambiental, servicios de salud, gestión de inventarios y productos, así como en las áreas de alimentación, transporte, soporte en el lugar de trabajo y en el hogar, seguridad y videovigilancia. Los trabajos ofrecen una visión general de la aplicación del Internet de las cosas en diversos campos. En nuestra discusión, nos centramos específicamente en las aplicaciones industriales de IoT, cuyo desarrollo requiere resolver varios problemas. Dependiendo de la aplicación prevista, los diseñadores deben encontrar algún compromiso para lograr un equilibrio entre costos y beneficios. A continuación se muestran algunas aplicaciones de IoT en la industria.
Usando IoT en minería
Garantizar la seguridad en las minas es gran problema para muchos países debido a las condiciones laborales en las minas subterráneas. Para prevenir y reducir el número de accidentes, es necesario utilizar tecnologías IoT que puedan recibir señales de emergencia de la mina. Mediante el uso de RFID, Wi-Fi y otras tecnologías y dispositivos inalámbricos que permiten una comunicación fluida entre la superficie y el subsuelo, las empresas mineras podrán rastrear la ubicación de los mineros y analizar datos de seguridad críticos recopilados por sensores. Otra aplicación útil son los sensores químicos y biológicos utilizados para el diagnóstico y detección temprana de enfermedades en mineros, lo cual es especialmente importante porque trabajan en condiciones peligrosas. Estos sensores se pueden utilizar para obtener información biológica sobre el estado del cuerpo y los órganos humanos, para detectar polvo peligroso, gases nocivos y otros factores ambientales que pueden provocar accidentes. El problema con el uso de todas estas tecnologías es que dispositivos inalámbricos Se necesita energía, lo que podría provocar una explosión de gas en la mina. Por lo tanto, se necesita más investigación sobre las características de seguridad de los dispositivos IoT utilizados en la industria minera. 
Uso de IoT en la atención sanitaria
El Internet de las cosas ofrece nuevas oportunidades para mejorar la atención sanitaria. Con el apoyo generalizado de las capacidades de identificación, detección y comunicación del Internet de las cosas, todos los objetos del sistema de salud (personas, equipos, medicamentos, etc.) pueden monitorearse y controlarse constantemente. Conectividad global El Internet de las Cosas permite recopilar, procesar y utilizar de forma eficaz toda la información médica (prestación, diagnóstico, terapia, recuperación, medicamentos, gestión, finanzas e incluso actividad diaria). Por ejemplo, la frecuencia cardíaca de un paciente se puede medir mediante sensores y luego enviarla al consultorio del médico. Con el uso de dispositivos informáticos personales (portátiles, teléfonos móviles, tabletas, etc.) y el acceso móvil a Internet (Wi-Fi, 3G, LTE, etc.), los servicios de salud basados en IoT se vuelven móviles y personales. Amplia distribución de servicios. Internet móvil acelera el desarrollo de servicios de salud en el hogar basados en Internet de las cosas. Pero hasta ahora esto se ha visto obstaculizado por preocupaciones de seguridad y privacidad.
Uso de IoT en las cadenas de suministro de alimentos
Hoy en día, las Cadenas de Suministro de Alimentos (FSC) están muy extendidas. Tienen flujos de trabajo complejos, grandes escalas geográficas y temporales, y pueden implicar gran número participantes. Su complejidad planteó muchas preguntas sobre la gestión de la calidad, la eficiencia operativa y la seguridad alimentaria pública. Las tecnologías IoT ofrecen un gran potencial para resolver problemas de trazabilidad, transparencia y control. Pueden proteger las redes FSC en las llamadas cadenas de la granja al plato: desde la agricultura de precisión hasta la producción, el procesamiento, el almacenamiento, la distribución y el consumo de alimentos. En el futuro, podemos esperar FSC más seguros, más eficaces y sostenibles. Una solución típica de IoT para FSC (también conocida como IoT de alimentos) consta de tres partes: a) dispositivos de campo como nodos de red de sensores inalámbricos (WSN), lectores de etiquetas RFID, terminales interfaz de usuario etc.; b) un sistema troncal, que incluye bases de datos, servidores y terminales de muchos tipos, conectados a redes distribuidas redes informáticas etc.; c) Infraestructuras de comunicación como redes de área local inalámbrica (WLAN), celulares, satélites, líneas eléctricas, Ethernet, etc. Aparte de esto, IoT también proporciona funciones de detección efectivas para monitorear y controlar los procesos de producción de alimentos.
Uso de IoT en transporte y logística
El papel del Internet de las cosas en los sectores del transporte y la logística es cada vez más importante. A medida que cada vez más objetos físicos están equipados con códigos de barras, etiquetas RFID o sensores, las empresas de transporte y logística pueden rastrear en tiempo real el movimiento de los objetos físicos desde el origen hasta el destino a lo largo de la cadena de suministro, monitoreando la producción, entrega, distribución, etc. Además, se espera que IoT proporcione soluciones prometedoras para transformar los sistemas de transporte y los servicios automotrices. A medida que los vehículos tienen capacidades de redes, comunicación, detección y procesamiento de datos cada vez más potentes, el Internet de las cosas se puede utilizar para mejorarlos y compartir recursos infrautilizados con otros vehículos en un estacionamiento o en la carretera.
Por ejemplo, el Sistema de Información Inteligente (iDrive), desarrollado recientemente por BMW, utiliza varios sensores y etiquetas para monitorear la situación, como rastrear la ubicación del vehículo y proporcionar direcciones de manejo. El equipo del autor desarrolló un sistema de monitoreo inteligente para controlar la temperatura y la humedad dentro de camiones frigoríficos utilizando etiquetas RFID, sensores y tecnologías de comunicación inalámbrica. En un futuro próximo, veremos el desarrollo de vehículos autónomos que podrán detectar peatones u otros vehículos y maniobrar de tal manera que eviten una colisión. Además, para el uso generalizado del Internet de las cosas en el ámbito del transporte y la logística, la seguridad y la protección de la privacidad son importantes, ya que muchos conductores temen la filtración de información y la invasión de la privacidad. Serán necesarios esfuerzos razonables a través de la tecnología, las leyes y las regulaciones para evitar el acceso no autorizado o la divulgación de datos confidenciales.
Uso de IoT para la extinción de incendios
El Internet de las cosas ya se está utilizando en el campo de la seguridad contra incendios para detectar incendios y alertar tempranamente de posibles desastres relacionados con ellos. En China, las etiquetas RFID y/o códigos de barras están vinculados a los equipos de extinción de incendios para establecer una base de datos y sistemas de gestión de información sobre extinción de incendios a nivel nacional. Mediante el uso de etiquetas RFID, lectores RFID móviles, así como cámaras de video inteligentes, sensores y redes inalámbricas, los departamentos de bomberos y organizaciones relacionadas pueden realizar diagnósticos automáticos para proporcionar monitoreo ambiental en tiempo real para una alerta temprana de incendios y la respuesta de emergencia necesaria. medidas de rescate. Los investigadores en China también están utilizando tecnologías de IoT para llevar los sistemas automáticos de alerta de incendios al siguiente nivel para mejorar la gestión de incendios y otras emergencias. Ji y Qi demostraron recientemente la infraestructura de aplicaciones de IoT que se utilizan para la gestión de emergencias en China. La infraestructura de estas aplicaciones de IoT contiene capas de detección, transmisión, soporte, plataforma y aplicación. La infraestructura de IoT está diseñada para integrar sistemas locales y específicos de la industria. Actualmente, en esta área es relevante el problema de crear estándares para la seguridad contra incendios "Internet de las cosas".
Temas de investigación y tendencias futuras
Es ampliamente aceptado que las tecnologías y aplicaciones de Internet de las cosas aún están en su infancia. Todavía existen muchos desafíos científicos en la implementación de IoT en la industria en términos de tecnología, estandarización, seguridad y privacidad. En el futuro, es necesario esforzarse por resolverlos estudiando las características de diversas industrias para garantizar una implementación óptima de los dispositivos IoT en entornos industriales. Se deben comprender las características específicas de la industria y los requisitos de factores como el costo, la seguridad, la privacidad y el riesgo antes de que Internet de las cosas comience a usarse ampliamente en la industria.
Problemas técnicos
Aunque ya se han realizado muchas investigaciones sobre las tecnologías de IoT, todavía quedan bastantes desafíos técnicos por resolver.
- El diseño de una arquitectura orientada a servicios (SOA) para IoT presenta desafíos porque las “cosas” orientadas a servicios pueden verse afectadas en términos de rendimiento y costos. Además, a medida que se conectan cada vez más objetos físicos a la red, a menudo surgen problemas de escalabilidad en varios niveles, incluida la transferencia de datos y la creación de redes, el procesamiento y la gestión de datos y el suministro de servicios.
- El Internet de las Cosas es una red heterogénea de alta complejidad que incluye conexiones entre diferentes tipos de redes que utilizan diferentes tecnologías de comunicación. Actualmente, no existe una plataforma única generalmente aceptada que oculte la heterogeneidad de las tecnologías de redes/comunicaciones dedicadas y proporcione visibilidad de los servicios nombrados en diferentes aplicaciones. Transferir grandes cantidades de datos a través de la red al mismo tiempo también puede provocar retrasos frecuentes, conflictos y problemas de comunicación. Este problema se puede resolver recopilando datos utilizando una gran cantidad de dispositivos. Gestionar “cosas” conectadas desde el punto de vista de facilitar la interacción de los sujetos y administrar dispositivos de direccionamiento, identificación y optimización a nivel arquitectónico y de protocolo es uno de los problemas de investigación importantes.
- La falta de un lenguaje de descripción generalmente aceptado dificulta el desarrollo de servicios y complica la integración de recursos de objetos físicos en servicios que generan ingresos adicionales (servicios VAS). Los servicios desarrollados pueden ser incompatibles con diferentes entornos de comunicación e implementación. Además, se deben desarrollar potentes técnicas de descubrimiento de servicios y servicios de denominación de objetos para la proliferación de la tecnología IoT.
- Dado que Internet de las cosas a menudo se desarrolla sobre la base de entornos de TIC tradicionales y está influenciado por todo lo que está conectado a la red, se requerirá mucho trabajo para integrar IoT con los sistemas de TI existentes, incluidos los heredados, en una única infraestructura de información. Además de esto, gran número Las “cosas” conectadas a Internet reproducirán automáticamente en tiempo real un enorme flujo de datos que tendrá poco significado a menos que las personas puedan encontrar una manera eficiente de analizarlos y comprenderlos. Analizar o dar sentido a los grandes volúmenes de datos generados tanto por las aplicaciones de IoT como por los sistemas de TI existentes requerirá habilidades significativas y puede ser un desafío para muchos usuarios finales. Además, la integración de dispositivos de IoT con recursos externos, como sistemas de software y servicios web existentes, requiere el desarrollo de diversos middleware, ya que las aplicaciones varían ampliamente entre industrias. Crear aplicaciones prácticas que combinen datos heterogéneos y dependientes de IoT con datos convencionales puede ser un desafío para una variedad de industrias.
Normalización
El rápido desarrollo del Internet de las cosas complica la estandarización. Sin embargo, es precisamente esta tecnología la que juega un papel importante en el futuro desarrollo y difusión del Internet de las cosas. La estandarización en IoT está diseñada para reducir las barreras de entrada para nuevos proveedores y usuarios de servicios, mejorar la interoperabilidad de diferentes aplicaciones y servicios y proporcionar productos o servicios de mejor calidad a un nivel superior. Una coordinación suficiente de los esfuerzos en el proceso de estandarización garantizará que los dispositivos y aplicaciones de diferentes países puedan intercambiar información. Los diversos estándares utilizados en IoT (por ejemplo, estándares de seguridad, comunicación e identidad) pueden resultar factores clave para la difusión y el desarrollo de las tecnologías de IoT. Las cuestiones específicas en el campo de la estandarización de Internet de las cosas incluyen cuestiones de interoperabilidad, nivel de acceso de radio, interoperabilidad semántica, así como seguridad y privacidad. Además, se recomienda desarrollar estándares o instrucciones industriales para simplificar la integración de diversos servicios al introducir el Internet de las cosas en la industria.
Seguridad de la información y protección de la privacidad.
La adopción generalizada de nuevas tecnologías y servicios de Internet de las cosas se basará en gran medida en la seguridad de la información y la protección de la privacidad de los datos, que se vuelven problemáticas en la IoT debido a la naturaleza de su implementación, movilidad y complejidad. Muchas de las tecnologías disponibles hoy en día están disponibles para uso doméstico, pero no son adecuadas para aplicaciones industriales que tienen altos requisitos de seguridad. Las tecnologías de cifrado existentes, derivadas de WSN (red de sensores inalámbricos) u otras redes, deben probarse exhaustivamente antes de utilizarlas para proteger la información en la implementación del Internet de las cosas. Dado que IoT permite rastrear, monitorear y vincular muchas cosas cotidianas, se puede recopilar automáticamente una cantidad significativa de información personal y privada. La protección de la privacidad en el entorno de Internet de las cosas será más grave que en el entorno de TIC tradicional, ya que es probable que el número de vectores de ataque contra las “cosas” de IoT sea mucho mayor. Por ejemplo, un monitor de salud recopilaría datos del paciente, como la frecuencia cardíaca y los niveles de azúcar en sangre, y luego enviaría la información directamente al consultorio del médico a través de la red. Sin embargo, puede ser robado o pirateado. Otro ejemplo es un biosensor utilizado en la industria alimentaria. Puede utilizarse para controlar la temperatura y la composición bacteriana de los alimentos almacenados en un frigorífico. Cuando algo sale mal, los datos al respecto se envían a la empresa a través de la red. Sin embargo, dicha información debe mantenerse estrictamente confidencial para proteger la reputación de la empresa de alimentos. Cabe señalar que algunas cuestiones, como la definición de privacidad en IoT y su interpretación legal, aún no están claramente definidas. Aunque ya existen tecnologías de seguridad de redes, aún queda mucho trabajo por hacer para sentar las bases de la privacidad y la seguridad en IoT. En primer lugar, es necesario estudiar los siguientes aspectos: 1) la definición de seguridad y privacidad desde el punto de vista social, jurídico y cultural; 2) mecanismo de confianza y reputación; 3) seguridad de las comunicaciones, en particular, cifrado de extremo a extremo; 4) confidencialidad de la correspondencia y de los datos de los usuarios; 5) protección de servicios y aplicaciones.
Direcciones de investigación
El enfoque para desarrollar la infraestructura de Internet de las cosas se realizará por etapas, incluida la expansión de los métodos de identificación existentes, como RFID. Al mismo tiempo, se requiere cooperación internacional y un alto nivel de perspectiva sistémica para resolver muchos de los problemas descritos anteriormente. En este sentido, hemos identificado, además de las ya señaladas, algunas áreas de investigación.
- Integración redes sociales con soluciones de IoT. Recientemente, ha habido mucho interés en utilizar las redes sociales para mejorar las comunicaciones entre varias "cosas de IoT". Recientemente, un grupo de científicos propuso un nuevo paradigma: el Internet social de las cosas (SIoT). También hay una tendencia de transición del "Internet de las cosas" a una nueva dirección llamada "Web de las cosas", que permitirá que los objetos de IoT se conviertan en actores y participantes iguales en los procesos en World Wide Web.
- Desarrollo de tecnologías IoT “verdes”. Dado que el Internet de las cosas incluye miles de millones de dispositivos conectados red inalámbrica sensores de comunicación, su consumo de energía es motivo de gran preocupación y limita el uso del Internet de las cosas. Mejorar la eficiencia energética debería ser un objetivo fundamental para los desarrolladores de dispositivos IoT, especialmente sensores inalámbricos.
- Desarrollar soluciones de middleware de IoT sensibles al contexto. Cuando miles de millones de sensores están conectados a Internet, resulta imposible para los humanos procesar todos los datos recopilados por estos sensores. Las técnicas informáticas sensibles al contexto, como el middleware de IoT, están diseñadas para comprender mejor los datos de los sensores y ayudar a seleccionar la información para su procesamiento. Actualmente, la mayoría del middleware de IoT no tiene capacidades de reconocimiento del contexto. La Unión Europea ha identificado la conciencia del contexto como un área importante de la investigación de IoT y ha especificado un marco temporal (2015-2020) para la investigación informática y el desarrollo de una "Internet de las cosas" consciente del contexto.
- Aplicación de métodos de inteligencia artificial para crear “cosas” inteligentes. Algunos investigadores proponen crear una “Internet de las cosas inteligentes” llevando la inteligencia artificial a las “cosas” y a las redes de comunicación. Según ellos, los futuros sistemas de IoT deberían tener características como "autoconfiguración, autooptimización, autoprotección y autoreparación". En el futuro, las cosas "inteligentes" serán aún más inteligentes, sensibles al contexto, tendrán una gran memoria y amplias posibilidades procesamiento, así como la capacidad de razonar.
- Combinando el Internet de las Cosas y computación en la nube. Las nubes son una buena forma de conectar “cosas”, pueden darnos acceso a varias “cosas” a través de Internet. Las investigaciones futuras se centrarán en la introducción de nuevos modelos y plataformas que permitan la “detección como servicio” en las nubes.
Conclusión
Como sistema ciberfísico complejo, Internet de las cosas combina varios dispositivos equipados con capacidades de detección, identificación, procesamiento de datos, comunicación y creación de redes. En particular, los sensores y actuadores son cada vez más potentes, más baratos y más pequeños, lo que lleva a su uso generalizado. La industria tiene un gran interés en implementar dispositivos IoT para desarrollar aplicaciones industriales como monitoreo, control, gestión, operación y mantenimiento automatizados. Debido al rápido desarrollo de la tecnología y la infraestructura industrial, se espera que Internet de las cosas se utilice ampliamente en la industria. Por ejemplo, en la industria alimentaria, la integración de redes de sensores inalámbricos (WSN) e identificación por radiofrecuencia (RFID) sirve para construir sistemas automatizados para controlar, monitorear y rastrear la calidad de los alimentos a lo largo de toda la cadena de suministro.
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Las soluciones CROC basadas en tecnologías de Internet de las cosas abren ricas oportunidades para comprender los negocios, desarrollar servicios innovadores y gestionar infraestructuras complejas de software y hardware.
Las tecnologías en las que se basa el Internet de las cosas (IoT) incluyen sensores, etiquetas RFID que transmiten datos mediante señales de radio, dispositivos telemáticos de máquina a máquina (M2M), tecnologías en la nube para almacenamiento y procesamiento, y mucho más. Los analistas de la industria estiman que para 2020, el número de dispositivos conectados a Internet podría alcanzar los 50 mil millones. Hoy en día ya se están incorporando sensores inteligentes sistemas de ingenieria y equipos para empresas industriales, energéticas, de petróleo y gas. En las “ciudades inteligentes”, los sistemas de IoT permiten monitorear el transporte público y la regulación del tráfico, ayudan a monitorear el estado de las viviendas y la infraestructura comunitaria y monitorean la seguridad pública.
Soluciones CROC en IoT
Aplicación de IoT en diferentes industrias
Los sensores automáticos ayudan a optimizar el funcionamiento de grandes turbinas y equipos complejos y a reducir los costos de combustible. El diagnóstico predictivo reduce la cantidad de fallas y averías en la empresa. La medición comercial inteligente reduce los costos de energía.
control automatizado Los modos de operación tecnológicos de los equipos de petróleo y gas incluyen el arranque y cambio entre modos al comando del despachador con un "botón", el mantenimiento de los equipos tecnológicos en el área de sus características, el seguimiento de la implementación de las normas de mantenimiento y reparación.
La introducción de mecanismos de diagnóstico predictivo reduce los costes de mantenimiento y reparación y, al mismo tiempo, reduce el número de averías. Esto extiende la vida útil del equipo y reduce el costo del producto final.
CROC ofrece a sus clientes sistemas para automatizar el control de motoniveladoras, bulldozers, máquinas de instalación de pilotes, tendido de comunicaciones submarinas, etc. equipo de construcción. La computadora de a bordo regula la posición de la parte de trabajo del equipo en tiempo real, y los receptores láser, ópticos y GPS/GLONASS de alta precisión garantizan un cumplimiento preciso del plan.
Más sobre las soluciones CROC
CROC ofrece a sus clientes soluciones basadas en Internet de las cosas utilizando productos de desarrolladores líderes: Intel, General Electric. Si es necesario, los sistemas inteligentes pueden integrarse perfectamente con la infraestructura existente e integrarse en procesos que ya están en ejecución. Las soluciones especializadas en seguridad de la información protegen contra la intervención de ciberdelincuentes, interceptación, robo de información y otras amenazas específicas.
Internet industrial de las cosas
La dirección industrial de IoT garantiza la interacción de sistemas ciberfísicos en la ingeniería mecánica moderna y la producción de ensamblaje de alta tecnología. Estas tecnologías se utilizan en sistemas de control de procesos de producción, monitoreo continuo y diagnóstico en línea del estado de los equipos industriales, especialmente los altamente cargados: bombas, transportadores, compresores, generadores, etc.
Medición inteligente
Los sistemas de medición de electricidad de múltiples niveles () brindan una confiabilidad y precisión cualitativamente nuevas en la medición de los recursos energéticos, aumentando el control sobre su suministro, transporte y consumo. Solución completa incluye medidores de nueva generación, sistemas de primer nivel que brindan recolección, procesamiento y análisis de información desde cualquier número de puntos de medición, redes modernas que permiten la transferencia de grandes cantidades de información tanto del proveedor al usuario como en sentido contrario.
Análisis de vídeo
Las cámaras de vídeo inteligentes se encargan de procesar transmisiones de vídeo y detectar eventos importantes. Las organizaciones comerciales los utilizan para analizar el comportamiento de los clientes y empleados en la tienda, rastrear el efecto de las campañas de marketing y optimizar el funcionamiento de las cajas registradoras. La integración con un sistema de gestión y control de acceso (ACS) le permite reconocer a los empleados visualmente, calcular automáticamente el tiempo presente en el lugar de trabajo y evitar que personas no autorizadas ingresen a áreas restringidas.
Análisis de WiFi
Una plataforma especializada utiliza señales de los módulos WiFi de los teléfonos inteligentes para rastrear el comportamiento de los visitantes de los centros comerciales y responder preguntas: ¿cuántos de los clientes que pasan entran al centro comercial o a una tienda específica?
¿Cuánto tiempo pasan en el sitio? ¿Cuál es la proporción de visitantes recurrentes? ¿A dónde más van? Como resultado, el cliente puede ajustar sus campañas de marketing y crear ofertas individuales para los clientes teniendo en cuenta sus necesidades personales.
, monitorización, gestión centralizada y actualización de dispositivos finales.
para coordinar los servicios operativos.
Gestión de almacenes y archivos.
Se prevé que el volumen global de datos crezca hasta 163 zettabytes en 2025. Esto es 10 veces más que toda la gama global de información generada en 2016. Según los analistas, más del 95% de los datos se transmitirán en tiempo real mediante dispositivos conectados a una red: el Internet de las cosas (IoT).
Cien años de historia
Acumulación de un conjunto crítico de datos, miles de millones de sensores y máquinas conectados, desarrollo tecnologías de la nube y plataformas de software: todo esto genera un mayor interés en el tema de Internet de las cosas. La información se está convirtiendo en el principal “elemento vital” de la economía y la industria.
El Internet de las cosas en sí no es un invento revolucionario. La telemecánica existe desde hace más de 100 años: a principios del siglo pasado se utilizaban sistemas de telemetría para controlar los niveles del agua, la temperatura y la carga de la red eléctrica. El moderno Internet de las cosas es el resultado de la evolución de estas tecnologías, así como de los sistemas de fabricación eficiente, la organización científica del trabajo, la teoría de la resolución de problemas inventivos y el conocido “ACS” (sistema automatizado de control de procesos). nuestros ingenieros.
Si todas estas soluciones se conocen desde hace mucho tiempo, ¿por qué se habla ahora de un nuevo paso revolucionario? Lo que pasa es que ahora todas estas decisiones han comenzado a convertirse en modelos de negocio fundamentalmente nuevos.
Salto Cualitativo
Equipar un equipo con un sensor no es ninguna ciencia espacial. Pero crear un nuevo modelo de negocio basado en esto ya es una nueva etapa de evolución. La cantidad se convierte en calidad. El término "uberización" tampoco significa la aparición de nuevas tecnologías innovadoras, sino un cambio en los modelos de negocio.
Uno de los primeros segmentos donde se comenzaron a implementar activamente los componentes de Internet de las Cosas fue, por razones obvias, el de la energía. El análisis inteligente es especialmente necesario cuando las instalaciones industriales operan de forma autónoma, están distribuidas en diferentes territorios y son vulnerables a diversas amenazas externas. Hoy en día, el desarrollo de casi todas las ramas de la ingeniería mecánica, principalmente la infraestructura, depende en gran medida del grado de implementación del Internet de las cosas.
El mercado de IoT en Rusia se forma mediante el desarrollo y desarrollo de productos de software específicos para resolver problemas específicos. Ya ahora, esto permite, por ejemplo, conectar equipos de turbinas de gas en centrales eléctricas ubicadas en diferentes ciudades rusas (Perm, Izhevsk, Kirov, Vladimir) a un sistema unificado de pronóstico y monitoreo remoto, construyendo modelos digitales del funcionamiento de la energía. plantas.
Transición a un modelo de servicio
La siguiente etapa es la comercialización de este tipo de soluciones. Y hoy en día, las empresas serias ya están creando equipos separados cuya tarea es desarrollar e implementar no productos innovadores, sino modelos de negocios innovadores como principal ventaja competitiva de las empresas a largo plazo.
No hay futuro para la industria tradicional y engorrosa que sólo produce hardware. La industria moderna habla en otros términos, como "aplicaciones" y "servicios" (aplicaciones y servicios). Y para una carrera exitosa en nuevas empresas, lo que se requiere en primer lugar no son las habilidades artesanales de las habilidades duras, sino más bien las competencias supraprofesionales y flexibles de las habilidades blandas. El Internet de las cosas es una historia sobre las nuevas comunicaciones industriales.
En el futuro, las tecnologías de “agricultura de precisión” podrán proporcionar a la humanidad volúmenes de cosecha sin precedentes. El mayor desarrollo de las formas de pago sin contacto llevará el comercio minorista a un nuevo nivel. Monitoreo remoto de la salud humana y control de equipos críticos: el nivel de medicina.
Como en el caso de , en el campo del IoT, la importancia clave no es el producto en sí ni siquiera el servicio, sino el uso del producto en el marco de un modelo de servicio para resolver un problema específico.
internet para maquinas
Las empresas industriales buscan nichos relevantes y prometedores junto con las empresas de TI y los fabricantes de software. Y esta es una tendencia mundial. Por ejemplo, los invitados a la exposición industrial internacional “Innoprom-2017” en Ekaterimburgo pudieron notar que entre sus participantes había casi más representantes del sector de TI que los fabricantes directos de hierro industrial clásico.
En la exposición internacional de equipos para trabajar metales JIMTOF, que se celebra anualmente en Japón, las máquinas diferentes fabricantes se demuestran en un único espacio y no en stands separados. Esto se debe a que todos están unidos por un único ciclo tecnológico y de software, todos los elementos productivos están interconectados;
Equipar una antigua fábrica soviética con sensores de capacidad no significa que haya llegado la Industria 4.0. A la informatización de los equipos y los lugares de trabajo debería ir seguida de la creación de un entorno de información unificado, cuando procesos de producción integrarse con otras soluciones informáticas, no solo productivas, sino también financieras.
Además, el desarrollo del Internet de las cosas también supone un desafío para la administración pública. Por ejemplo, en el marco del programa de subvenciones a I+D, el Ministerio de Industria y Comercio de Rusia recibe cada vez más solicitudes para el desarrollo de nuevos sistemas que no pueden clasificarse claramente como hardware o software. Cuando el resultado del desarrollo es un producto que se encuentra en la confluencia de dos direcciones fundamentalmente diferentes, esto también representa un desafío para el sistema estatal, que aún no tiene la experiencia adecuada en la gestión de tales estructuras.
Problemas de seguridad
Las tecnologías de Internet de las cosas también conllevan riesgos asociados con amenazas a la seguridad: fugas de información, acceso no autorizado a la gestión de instalaciones, desactivación deliberada de equipos, ataques a infraestructuras críticas.
Pero las empresas que antes se centraban en la protección con contraseña información personal y cuentas bancarias de clientes, ahora ofrecen sus soluciones para proteger la infraestructura industrial: empresas, centrales eléctricas, oleoductos. Por lo tanto, gradualmente se están formando nuevos mercados competitivos adyacentes en el ámbito de IoT.
Es la industria la que hoy constituye el principal interés en las tecnologías de Internet de las cosas. IDC, en su informe “Russia Internet of Things Market 2017-2021”, esperaba la mayor inversión en Internet de las cosas en 2017 por parte de empresas industriales: 183 mil millones de dólares. Luego vienen los sectores del transporte (85 mil millones de dólares) y los servicios públicos (66 dólares). mil millones). Los expertos estiman que las inversiones interindustriales en Internet de las cosas ascienden aproximadamente a 86 mil millones de dólares.
Se espera que las inversiones en hardware, software y servicios para tecnologías IoT crezcan en Rusia a una tasa anual superior al 20% durante los próximos cuatro años. El consiguiente replanteamiento de los modelos de negocio permitirá hablar del efecto multiplicador real de estas inversiones.
Preguntas "¿Qué hacer y quién tiene la culpa?" Casi siempre relevante.
¿Quién está dentro? en este caso culpable, no muy claro todavía. Y aquí está la respuesta a la pregunta "¿Qué hacer?" Aquí es casi obvio: utilizar TODOS los componentes del concepto de Internet de las cosas al crear sistemas de monitoreo ambiental. Además, el entorno que rodea no sólo a las ciudades y pueblos, sino también a las empresas que son potencialmente contaminantes de la atmósfera, el agua y el suelo...
Me atrevería a sugerir que las inversiones en estos proyectos de IoT se amortizarán rápidamente debido a las multas impuestas por los contaminadores ambientales. Y la salud de los ciudadanos es importante... Algunos incluso argumentan que no tiene precio.
Sin embargo, más cerca del punto. El 5 de enero aparecieron en varios medios de comunicación mensajes como el que ve a continuación (con referencia a los datos de Mosekomonitoring).
Es interesante notar que en el sitio web Mosekomonitoring no apareció ningún mensaje inmediato sobre la aparición de una situación de emergencia en la ciudad. El último mensaje de noticias, que se publicó en el sitio web del departamento durante las vacaciones de invierno, se puede ver a continuación. Está fechado el 19 de diciembre del año pasado y dice que los permisos para la emisión de sustancias nocivas (contaminantes) ahora se pueden emitir electrónicamente.
Me atrevería a sugerir que este mensaje no es de interés para todos los ciudadanos, sino sólo para quienes gestionan empresas contaminantes y quienes siguen las noticias relacionadas con la implementación de sistemas de gestión de documentos electrónicos (EDMS) en las agencias gubernamentales.
La misión principal de Mosekomonitoring no es en absoluto emitir permisos para la emisión de sustancias nocivas a la atmósfera de la ciudad. Permítanme recordarles que esta GPBU (institución presupuestaria ambiental estatal) fue creada en junio de 2001 por decisión del Gobierno de Moscú y está subordinada al Departamento de Recursos Naturales y Protección Ambiental de la ciudad de Moscú.
La principal actividad de esta Institución Presupuestaria del Estado es la implementación del monitoreo ambiental estatal en la capital. Al mismo tiempo, la información se prepara a partir de los datos de las estaciones automáticas de vigilancia de la contaminación del aire (ASPC) y de los resultados de las incursiones en los laboratorios ambientales móviles. Si se detectan excesos de los estándares establecidos, se envía información a las autoridades ejecutivas federales o regionales para que tomen medidas de respuesta. Sin embargo, si lo desea, también puede encontrar información sobre cómo superar los estándares establecidos en el sitio web de Mosekomonitoring. Pero, lamentablemente, esto no es tan fácil de hacer como nos gustaría...
Al mismo tiempo, representantes de Mosekomonitoring afirman que a través del sitio web de esta Institución Presupuestaria del Estado se puede conocer:
¿Cómo se lleva a cabo el seguimiento ambiental en el territorio de la ciudad de Moscú, dónde se ubican los puntos de observación del estado de diversos entornos naturales, con qué indicadores y con qué frecuencia se realizan las observaciones?
Información detallada sobre el estado del aire atmosférico, cuerpos de agua superficiales, suelos, espacios verdes, niveles de ruido en la ciudad;
Información sobre mediciones actuales de temperatura y presión atmosférica en diversas zonas de la ciudad.
Información detallada sobre los contaminantes presentes en el aire atmosférico, las masas de agua superficiales, los suelos de la ciudad de Moscú, sus fuentes y su impacto en la salud humana.
Tenga en cuenta: "puede averiguarlo" y "puede descubrirlo fácilmente" son cosas diferentes. A veces son muy diferentes.
Para completar el panorama, es necesario agregar que el sistema de monitoreo del aire atmosférico de la capital comenzó a crearse (por decisión del Gobierno de Moscú) en 1996. Naturalmente, se modifica y mejora continuamente. A juzgar por el sitio web del departamento, actualmente la información sobre el nivel de contaminación del aire llega a este sistema desde 56 estaciones automáticas de monitoreo de la contaminación del aire (incluida la ASKZA móvil). ASKZA está ubicado en todos los distritos de Moscú, a diferentes distancias del centro de la ciudad y cubre varias áreas funcionales. Entre otras cosas, las estaciones de monitoreo están ubicadas en áreas cercanas a las autopistas, incluida la tercera circunvalación. En el territorio de Nueva Moscú también se organizó el control del aire atmosférico.
En ASKZA las 24 horas (en modo Non-Stop), se concentran en promedio veinte minutos 26 sustancias químicas y parámetros meteorológicos que determinan las condiciones para la dispersión de impurezas en la atmósfera (velocidad y dirección del viento, temperatura, presión, humedad, vertical). componente de la velocidad del viento).
Estamos de acuerdo en que la información recopilada por estos sensores no es tan grande como para que su rápido procesamiento y presentación en una forma gráfica conveniente sea una tarea técnica imposible. Las dificultades aquí probablemente no sean técnicas sino organizativas.
En el artículo de Wikipedia “Monitoreo ambiental” leemos: “Por lo general, un territorio ya cuenta con una serie de redes de observación pertenecientes a diversos servicios, que están separadas departamentalmente y no coordinadas en aspectos cronológicos, paramétricos y de otro tipo. Por lo tanto, la tarea de elaborar evaluaciones, pronósticos y criterios de alternativas para la elección de decisiones de manejo con base en los datos departamentales disponibles en la región se torna, en general, incierta. En este sentido, los problemas centrales de la organización del seguimiento ambiental son la zonificación ecológica y económica y la selección de “indicadores informativos” del estado ecológico de los territorios con verificación de su suficiencia sistémica”..
Palabras de oro. Aparentemente se aplican a la situación que estamos considerando. Tenga en cuenta: no fueron los empleados de Mosekomonitoring los que reaccionaron a las publicaciones de los medios sobre el nivel de contaminación del aire de la capital en la región de Maryino que supera las 28 veces, sino los especialistas de Rospotrebnadzor, que aparentemente también tienen a su disposición medios de control ambiental.
Fuente: sitio web de Rospotrebnadzor, enero de 2017.
Al mismo tiempo, algunos medios informaron que los fiscales de la capital iniciaron una investigación por exceso de sulfuro de hidrógeno en el sureste de Moscú. Tendrán que determinar la fuente de la contaminación y sus consecuencias.
Mire ahora: en el sitio web Mosekomonitoring se llama especialmente la atención sobre el hecho de que esta Institución Presupuestaria del Estado “no es un órgano ejecutivo autorizado para llevar a cabo la supervisión ambiental estatal. En caso de que se detecten excesos de las normas establecidas, se envía información dentro de la competencia de las autoridades ejecutivas federales o regionales para tomar medidas de respuesta”.
¿Y qué sucede como resultado en la práctica? Los ciudadanos huelen olores no muy agradables con sus propias narices y comienzan a contactar con diversas autoridades. Rospotrebnadzor y la fiscalía, a pesar de las vacaciones de invierno, están respondiendo a las quejas de los trabajadores y comienzan a aclarar la situación para identificar y, posiblemente, castigar a los responsables.
¡Una situación en la que la población pregunta a las autoridades qué causó condiciones ambientales inusuales no puede considerarse normal!
Si la situación se plantea correctamente, las autoridades (a través de los medios de comunicación o de cualquier otro modo) deben informar rápidamente a la población de que en tal o cual región la concentración en el aire de tal o cual sustancia es muchas veces mayor. que la norma!
Volvamos al sitio web de Mosekomonitoring. Me atrevería a sugerir que los huéspedes y residentes de la capital no están interesados tanto en la ubicación de las estaciones de monitoreo como en los valores de los parámetros ambientales registrados por estas estaciones.
Y ni siquiera los valores en sí, sino si van más allá de la norma o no.
En mi opinión, el sitio web de Mosekomonitoring debe estar equipado con mapa interactivo una división administrativo-territorial de Moscú (como la que ve a continuación), en la que cada uno de los distritos se pintaría puntualmente (cada 20 minutos) en uno de tres colores: “verde” (los 26 parámetros registrados son normales); “rojo” (al menos uno de los 26 parámetros registrados está por encima de lo normal), “amarillo” (la situación es casi crítica). Además, debería existir una herramienta que permita a cualquier persona ver el aspecto de este mapa en cualquiera de los días y horas de interés y, si es necesario, averiguar qué parámetros en un intervalo de tiempo determinado excedieron el nivel máximo permitido y en cuántos veces.
Mapa de la división administrativo-territorial de Moscú.
