Умные вещи: как интернет меняет промышленность
Вопросы "Что делать и кто виноват?" актуальны практически всегда.
Кто в данном случае виноват, пока не очень ясно. А вот ответ на вопрос “Что делать?” здесь практически очевиден -- использовать ВСЕ составляющие концепции интернета вещей при создании систем мониторинга окружающей среды. Причем среды, окружающей не только города и населенные пункты, но и предприятия, являющиеся потенциальными загрязнителями атмосферы, воды и почвы...
Рискну предположить, что вложения в эти IoT-проекты достаточно быстро окупятся за счет штрафов с загрязнителей окружающей среды. Да и здоровье граждан немаловажно... Некоторые даже утверждают, что оно бесценно.
Однако ближе к делу. 5 января в ряде СМИ появились (со ссылкой на данные “Мосэкомониторинга”) сообщения типа того, которое вы видите ниже.
Интересно отметить, что на сайте “Мосэкомониторинга” какого-либо оперативного сообщения о возникновении в городе нештатной ситуации не было. Самое свежее новостное сообщение, которое все зимние каникулы висело на сайте этого ведомства, вы видите ниже. Оно датировано 19 декабря прошлого года и рассказывает о том, что разрешение на выбросы вредных (загрязняющих) веществ теперь можно оформить в электронном виде.
Рискну предположить, что данное сообщение интересно далеко не всем горожанам, а лишь тем, кто руководит предприятиями-загрязнителями и тем, кто отслеживает новости, связанные с внедрением в госучреждениях систем электронного документооборота (СЭД).
Основная же миссия “Мосэкомониторинга” – вовсе не выдача разрешений на выброс в атмосферу города вредных веществ. Напомню, что это ГПБУ (государственное природоохранное бюджетное учреждение) было создано в июне 2001 г. по решению Правительства Москвы и находится в подчинении Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы.
Основная деятельность данного ГПБУ - осуществление государственного экологического мониторинга на территории столицы. При этом информация готовится на основании данных автоматических станций контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА) и на основании результатов рейдов передвижных экологических лабораторий. В случае выявления превышений установленных нормативов информация направляется в федеральные или региональные органы исполнительной власти для принятия мер реагирования. Впрочем, сведения о превышении установленных нормативов при желании можно найти и на сайте “Мосэкомониторинга”. Но сделать это, увы, не так просто, как хотелось бы…
В то же время представители “Мосэкомониторинга” утверждают, что посредством сайта данного ГПБУ можно узнать:
Каким образом осуществляется экологический мониторинг на территории города Москвы, где расположены пункты наблюдения за состоянием различных природных сред, по каким показателям и с какой периодичностью проводятся наблюдения;
Подробную информацию о состоянии атмосферного воздуха, поверхностных водных объектов, почв, зеленых насаждений, уровней шума на территории города;
Информацию о текущих измерениях температуры и атмосферного давления на различных территориях города.
Подробную информацию о загрязняющих веществах, присутствующих в атмосферном воздухе, поверхностных водных объектах, почвах города Москвы, источниках их поступления и воздействии на здоровье людей.
Обратите внимание: “можно узнать” и “легко можно узнать” – разные вещи. Иногда очень даже разные.
Для полноты картины необходимо добавить, что столичная система мониторинга атмосферного воздуха начала создаваться (по решению Правительства Москвы) ещё в 1996 г. Естественно, она непрерывно видоизменяется и совершенствуется. Судя по сайту ведомства, в настоящее время информация об уровне загрязнения атмосферного воздуха поступает в данную систему с 56 автоматических станций контроля загрязнения атмосферы
(включая мобильные АСКЗА). АСКЗА расположены во всех округах Москвы, на разном удалении от центра города и охватывают различные функциональные зоны. Среди прочего, станции мониторинга размещаются на территориях вблизи автомагистралей, в том числе на Третьем транспортном кольце. Также организован мониторинг атмосферного воздуха на территории Новой Москвы.
На АСКЗА круглосуточно (в режиме Non-Stop), измеряются средние двадцатиминутные концентрации 26 химических веществ и метеорологические параметры, определяющие условия рассеивания примесей в атмосфере (скорость и направление ветра, температура, давление, влажность, вертикальная компонента скорости ветра).
Согласитесь, что снимаемая с этих датчиков информация имеет не такой уж большой объём, чтобы её оперативная обработка и представление в удобном графическом виде являлись непосильной техническую задачей. Трудности здесь скорее не технические, а организационные.
В “Википедии” в статье “Экологический мониторинг”
читаем: “Обычно на территории уже имеется ряд сетей наблюдений, принадлежащих различным службам, и которые ведомственно разобщены, не скоординированы в хронологическом, параметрическом и других аспектах. Поэтому задача подготовки оценок, прогнозов, критериев альтернатив выбора управленческих решений на базе имеющихся в регионе ведомственных данных становится, в общем случае, неопределенной. В связи с этим, центральными проблемами организации экологического мониторинга являются эколого-хозяйственное районирование и выбор «информативных показателей» экологического состояния территорий с проверкой их системной достаточности”
.
Золотые слова. Они, видимо, относятся и к рассматриваемой нами ситуации. Обратите внимание: на публикации в СМИ о превышении в 28 раз уровня загрязнения столичного воздуха в районе Марьино отреагировали не сотрудники “Мосэкомониторинга”, а специалисты Роспотребнадзора, в распоряжении которых, видимо, тоже имеются средства контроля окружающей среды.
Источник: сайт Роспотребнадзора, январь 2017 г.
В то же время некоторые СМИ сообщили, что столичные прокуроры начали проверку в связи с превышением количества сероводорода на юго-востоке Москвы. Им предстоит установить источник загрязнения и его последствия.
Теперь смотрите: на сайте «Мосэкомониторинга» особое внимание обращается на то, что данное ГПБУ “не является органом исполнительной власти, уполномоченным на осуществление государственного экологического надзора. В случае выявления превышений установленных нормативов информация направляется по компетенции в федеральные или региональные органы исполнительной власти для принятия мер реагирования”.
И что в результате происходит на практике? Граждане собственными носами чувствуют не очень приятные запахи и начинают обращаться в различные инстанции. Роспотребнадзор и прокуратура, несмотря на зимние каникулы, реагируют на жалобы трудящихся и начинают выяснять ситуацию, дабы выявить и, возможно, наказать виновных.
Ситуацию, при которой население интересуется у властей, чем вызваны необычные состояния окружающей среды, нельзя назвать нормальной!
При правильной постановке дела власти (через СМИ или каким-либо иным образом) должны оперативно доносить до населения информацию о том, что в таком-то регионе концентрация в воздухе такого- то вещества во столько-то раз превысила норму!
Вернемся к сайту “Мосэкомониторинга”. Рискну предположить, что гоcтям и жителям столицы интересны не столько места расположения станций контроля, сколько значения параметров окружающей среды, регистрируемых этими станциями.
И даже не сами значения, а то, выходят они за пределы нормы или не выходят.
На мой взгляд, сайт “Мосэкомониторинга” необходимо оснастить интерактивной картой администативно-территориального деления Москвы (типа той, которую вы видите ниже), на которой каждый из округов оперативно (раз а 20 минут) раскрашивался бы в один из трех цветов: “зеленый” (все 26 регистрируемых параметров в норме); “красный” (хотя бы один из 26 регистрируемых параметров выше нормы), “желтый” (ситуация близка к критической). Кроме того, должен быть инструмент, позволяющий любому желающему посмотреть вид этой карты в любой из интересующих его дней и часов и, при необходимости, выяснить, какие именно параметры в тот или иной интервал времени превышали предельно допустимый уровень и во сколько раз.
Карта администативно-территориального деления Москвы
Облачный сервис получает данные о скорости тысяч автомобилей и строит карту загруженности дорог города, помогая автомобилистам найти быстрый маршрут. Браслет на ноге юноши-футболиста отслеживает его активность во время тренировки и загружает данные в приложение, отбирающее наиболее успешных юниоров в национальную сборную по футболу. «Умные» счетчики передают показания онлайн, сообщают об утечках, помогают сэкономить на ресурсах и снизить оплату ЖКХ. А конвейеры с интеллектуальной начинкой предупреждают оператора о симптомах приближающегося износа агрегата, предотвращают остановку производства и снижают издержки на ремонт.
Все это - «Интернет вещей» или Internet of Things (IoT).
Как появился «Интернет вещей»
Концепция Интернета вещей была предугадана в начале XX века Николой Тесла - физик пророчил радиоволнам роль нейронов «большого мозга», управляющего всеми предметами. А инструменты его контроля должны будут легко умещаться в кармане. Великий изобретатель не был фантастом, просто он понимал то, что его современники не могли и представить.
Сто лет спустя термин «Интернет вещей» ввел в широкий оборот сотрудник исследовательского агентства при Массачусетском технологическом институте Кевин Эштон. Он предложил увеличить эффективность логистических процессов без вмешательства человека: с помощью радиодатчиков собирать информацию о наличии товаров на складах предприятия и отслеживать их движение к торговым точкам. Каждая метка отправляла в сеть данные о своем местонахождении в настоящий момент времени. Использование RFID-меток ускорило реакцию поставщиков и ритейлеров на изменение спроса и предложения: товары не лежали на складе, а отправлялись туда, где они действительно необходимы. Эффект от введения маркировки оценили, и с января 2007 года все поставщики крупнейшей американской розничной сети производят товары только с радиометками.
Концепция Интернета вещей базируется на принципе межмашинного общения: без вмешательства человека электронные устройства «общаются» между собой. Интернет вещей - это автоматизация, но более высокого уровня. В отличие от «умных» домов узлы системы используют TCP/IP-протоколы для обмена данными через каналы глобальной сети Интернет.
Такой метод коммуникации дает серьезное преимущество - возможность объединять системы между собой, строить «сеть сетей». Это позволяет изменить бизнес-модели отраслей и даже экономики целых стран.
Интернет вещей не только меняет существующие правила, но и формирует новые правила экономики совместного использования» (shared economy), исключая посредников из бизнес-модели.
Менее чем за 20 лет Интернет вещей стал трендом рынка информационных технологий. Аналитики прогнозируют колоссальное количество IoT устройств через несколько лет - свыше 50 миллиардов. Развитие производства электронных компонентов позволяет «штамповать» миллионы дешевых чипов для всевозможных устройств. От радиочипов, нанесенных на складские коробки, IoT трансформировался в глобальную «интернетизацию» окружающих нас предметов, воспринимаемый людьми как глобальная «оцифровка» реальности.
Интернет вещей «на пальцах»
Для широкой публики Интернет вещей - это холодильник, публикующий фото ваших продуктов в Instagram, или стиральная машина, которая постит в Facebook: «У меня была сегодня чумовая стирка». Из 28 миллиардов ожидаемых подключений менее половины придется на пользовательские гаджеты, которые составляют «customer IoT»: смартфоны и планшеты, носимые датчики для фитнеса и амбулаторной медицины.
Более 15 миллиардов устройств будут работать в бизнесе и промышленности: разнообразные датчики для оборудования, терминалы для продаж, сенсоры на производственных агрегатах и общественном транспорте.
Интернет вещей станет тем инструментом, с помощью которого можно дешево, быстро и масштабно решать конкретные бизнес-задачи в конкретных отраслях.
Промышленный IoT (Industrial IoT, IIoT) объединяет концепцию межмашинного общения, использование BigData и проверенные технологии автоматизации производства. Ключевая идея IIoT в превосходстве «умной» машины над человеком в точном, постоянном и безошибочном сборе информации. Интернет вещей повысит уровень контроля качества продукции, выстроит процесс бережливого и экологичного производства, обеспечит надежные поставки сырья и оптимизирует работу заводского конвейера.
Интернет людей - всемирная паутина, которая «высасывает» не только наши деньги, но и время. Мы проводим по несколько часов в неделю в соцсетях, онлайн-играх или на сайтах. Покупаем в интернет-магазинах вещи, которые нам зачастую не нужны, просто потому, что это легко и доступно - в два клика.
В отличие от традиционного «человеческого» интернета IoT применяется для рационального и практичного подхода. Его ключевая задача - автоматизация, оптимизация, сокращение материальных и временных затрат.
Применение IoT в промышленной индустрии и транспорте сокращает затраты за счет снижения аварийности, уменьшения потерь сырья и количества использованных ресурсов. В сфере энергетики - повышает эффективность выработки и распределения электроэнергии.
Интернет вещей экономит не только деньги, но и время: машины заменили человека на рутинной работе и освободили от выполнения рискованных или стандартных задач. Интеллектуальные системы следят за промышленным конвейером, считают товар на складах и регулируют движение вместо человека. В любую погоду, круглосуточно и без выходных.
Нас окружают разнообразные «подключенные» устройства: на улице работают системы безопасности и экомониторинга. Интернет вещей начинает использоваться в быту, в ЖКХ и индустриальной сфере, транспорте, сельском хозяйстве и медицине.
Пример 1. Яндекс.Навигатор - тоже IoT
Знакомый всем пример - Яндекс.Навигатор. Водители по всей России и СНГ пользуются этим сервисом. Смартфоны и планшеты передают координаты, направление движения и скорость в службу Яндекс, а принятая от пользователей информация анализируется на сервере компании. Получив сведения о заторе, приложение автоматически предлагает водителю варианты объезда и отображает маршрут на экране телефона или планшета. Мобильные устройства, центры обработки данных и приложение Яндекса обмениваются данными без вмешательства человека, являя собой отличный пример Интернета вещей.
Как результат - водители тратят меньше времени в пробках, выбирая оптимальные маршруты объезда.
Еще немного и искусственный интеллект Яндекса начнёт перераспределять нагрузку на дорогах городов. Учитывая накопленную статистику, он будет предлагать такие маршруты, которые оптимально загрузят магистрали и минимизируют пробки.
Пример 2. Спортивный IoT
В спорте Интернет вещей используют для накопления статистики и анализа данных. Применение IoT-решений разнообразно: от мобильных приложений для любителей утренних пробежек, следящих за расходом калорий, до производительных информационно-вычислительных систем в профессиональном спорте.
Командное IoT-решение отслеживает состояние отдельных спортсменов и всего коллектива. Информация о перемещении, пульсе считываются датчиками, встроенными в жилет, надетый игроком. Координаты и медицинская телеметрия отправляются на облачную платформу, снабжая оперативной информацией руководство и вспомогательные службы команды. Тренер строит тактику игры, не дожидаясь тайм-аута для оценки состояния коллектива и переигрывает соперников за счет быстрого реагирования на окружающую обстановку.
Ранее у тренерского состава и спортивных аналитиков не было иного выбора, кроме как просматривать после игры заметки и десятки часов видеозаписи для оценки поведения игрока на поле и его работоспособности. Теперь информация предоставляется онлайн и голевой момент матча всегда можно «вытащить» из хранилища и проанализировать. Интернет вещей обрел популярность не только среди тренеров, но и у медиков - бригады оказания первой помощи мгновенно реагируют на критические показания здоровья подопечных.
Пример 3. «Умные» счетчики
В жилищно-коммунальном хозяйстве IoT-технологии нашли применение в системах интеллектуальной диспетчеризации - «умных» приборов учета ресурсов . Подключенные к Интернету счетчики передают показания в «облако», а диспетчер видит расход воды, электричества или газа в отдельном доме, квартале или в целом городе. Это дает возможность, не заглядывая в квартиры собственников, в режиме реального времени, иметь полную картину потребления ресурсов, удаленно управлять приборами учета, оперативно выставлять счета жильцам. Без обходчиков, без обработчиков и без временных потерь.
Такой подход позволит изменить механизм учета ресурсов. Сегодня управляющие компании собирают показания с приборов учета, обрабатывают данные, выставляют счета и собирают оплату за ЖКУ. В случае внедрения «умных» счетчиков в масштабах города, структуры, обслуживающие жилые дома, превращаются в ненужных посредников и «выходят из игры». Что сегодня мы и наблюдаем в некоторых регионах России, где водоканалы переходят на прямые договоры с жильцами. Электросетевые компании, кстати, уже давно применяют такую схему расчетов, но по инерции нанимают обходчиков или требуют данные с жильцов.
Прямой диалог между счетчиками в домах и «ресурсниками» стал возможен благодаря IoT-решениям - беспроводной автоматизированной диспетчеризации. Это отличный пример того, как Интернет вещей меняет бизнес-модель в отрасли.
Аналогично - UBER, который за счет концепции Интернета вещей исключил таксомоторные компании из бизнес-модели частного извоза. Крупные структуры стали просто не нужны и сейчас клиент напрямую общается с водителем.
За счет точного учета, оповещениях о перерасходе ресурсов или авариях подключенные к Интернету приборы учета ЖКХ сохраняют до 30% ресурсов в каждом многоквартирном доме. А помимо удобства, дополнительное преимущество для конечного потребителя - сэкономленные на содержании ненужной «прослойки» деньги.
Диспетчеризация приборов учета воды и удаленного съема показаний - один из наиболее удачных примеров применения технологии Интернета вещей в сфере жилищно-коммунального хозяйства.
Организации, внедрившие IoT-решения для управления многоквартирными жилыми домами, получили эффективный инструмент контроля и учета ресурсов. Такая система автоматизирует трудоемкие операции по сбору и обработке показаний, которые ранее требовали участия половины штата сотрудников. Имея на руках прозрачные данные, управляющая компания выявляет потери и минимизирует расходы на общедомовые нужды (ОДН).
Пример 4. Сельское хозяйство
Более половины производителей томатов и треть хлопководов Израиля используют систему для мониторинга влажности, температуры грунта и других характеристик почвы . Датчик, «закрепленный» за отдельным растением или участком с посевами, отправляет информацию на облачный сервер, откуда данные поступают оператору, выводя на экран состояние саженца и рекомендации по улучшению его плодоносных свойств.
В США сформировали интересный симбиоз такой «пахучей» сферы агротехники как удобрение полей и IoT. Фермер оснастил трактора-распрыскиватели, обслуживающие угодья в радиусе 121 километра от станции, решением на базе беспроводных технологий. Водитель-оператор насосной установки удаленно отслеживает и распределяет подачу органических удобрений на поля, а владелец контролирует расход с экрана своего смартфона.
Пример 5. «Умные» заводы
Зарубежные владельцы заводов уже осознали преимущества IoT в сокращении расходов и увеличении прибыльности индустриального бизнеса. В электроэнергетике и легкой промышленности интерес к применению Интернета вещей есть. С помощью IoT-технологий операторы морских ветрогенераторов удаленно контролируют износ роторов и турбин, отслеживают их производительность. За счет своевременного обслуживания минимизируется риск остановки «ветряков» и отпадает необходимость в отправке бригад на удаленные морские платформы.
Швейцарская компания, выпускающая станки и двигатели, реализовала мечту производственных инженеров - проведение упреждающего техобслуживания (ТО).
Более 5000 единиц оборудования на производственных площадках подключили к IoT-платформе изготовителя, сигнализирующей о необходимости ТО для профилактики возможной поломки. Несколько лет назад компания командировала выездные бригады техников для диагностики на местах.
Сейчас эксплуатант станка или электродвигателя отслеживает состояние оборудования онлайн и вовремя узнает о возможных авариях. Такой «проактивный» мониторинг сократил расходы за счет снижения издержек и ликвидации простоев. Традиционно, ППР (планово-предупредительные ремонты) требовали остановки производственных линий и организовывались по графику, независимо от того, была в них необходимость или нет.
Внедрение IoT-технологии позволило проводить упреждающее техобслуживание тогда, когда оно действительно нужно, и ремонтировать машины до того, как они сломаются. Интернет вещей обеспечил не только непрерывность производства, но и сэкономил на планировании предупредительных работ - затраты на планирование составляют 30-40% от объема ремонтного фонда предприятия.
В ближайшее время бизнес станет первым и основным потребителем IoT-технологий. Топ-менеджеры корпораций рассматривают Интернет вещей в первую очередь как инструмент для снижения расходов и увеличения производительности. Предприниматели хотят использовать инновационную концепцию для вхождения в новые рынки и расширить свой ассортимент за счет использования подключенных устройств.
Промышленники понимают: новые технологии оптимизируют производственный процесс и уберут из него человеческий фактор, а вместе с ним и лишние риски.
Пример 6. «Носимый» IoT
Крупные ИТ-компании начали инвестировать в развитие медицинского Интернета вещей. Одно из таких решений отслеживает динамику болезни и выздоровления пациентов в режиме 24/7 посредством носимого на теле датчика. Мониторинг происходит в режиме реального времени, начиная от сбора показаний в стационаре и дома, завершая направлением данных лечащему врачу и в лаборатории для анализа и принятия решений.
В медицине есть проекты, развернутые в рамках лечебного учреждения и предупреждающие персонал об истощении запаса медикаментов или инструментов.
В обеспечении физической безопасности применение IoT-концепции скорее экзотично, чем привычно. В октябре 2016 года технологию Интернета вещей в прямом смысле «взяла на вооружение» оборонная промышленность - для охраны Крымской военно-морской базы Минобороны РФ закупило комплекс охраны «Часовой-1».
Комплекс, в состав которого входят вибробраслеты, гарантирует безопасность бойцов, охраняющих объекты и проверяющих автотранспорт на «блоках». Каждый браслет оснащен датчиком «неподвижности». Как только часовой прекращает движение более чем на 30 секунд, система посылает на его браслет вибросигнал. Если в течение 15 секунд после предупреждения боец не «оживет» - в караульном помещении объявляется тревога.
IoT - это новый этап развития сети Интернет, который проникает в ранее недоступные сферы, привнося качественные изменения, делая жизнь людей проще, а работу компаний - эффективней.
Интернет вещей будущего
IoT стал всемирным трендом, и скоро возможность «интернетизации» станет обязательным требованием для продуктов и услуг широкого потребления. Устройства будут выходить с конвейера с уже встроенными интеллектуальными и коммуникационными возможностями.
За счет увеличения масштаба производства и удешевления компонентной базы стоимость умных устройств снизится до минимума. IoT проникнет в автомобили, грунт, море и реки, в тело человека. Датчики станут настолько миниатюрными, что будут помещаться в мелких бытовых предметах или продуктах питания.
Соответственно устройствам уменьшатся в размерах и аккумуляторы, а затем они и вовсе исчезнут - «умные» датчики научатся получать энергию из окружающей среды: от вибрации, света или воздушных потоков и станут полностью автономными.
Интернет вещей станет гетерогенной средой, которая будет существовать как отдельный живой организм. Наступит время машин.
Сложности с компонентной базой ушли в прошлое, появился новый вызов: необходимо объединить миллиарды «умных» приборов в единую сеть.
Интеллектуальный станок, датчик температуры масла на промышленном агрегате, смарт холодильник - всем этим устройствам необходима среда для общения. В противном случае они так и останутся «немыми»: обычным счетчиком или датчиком, отличающимся от своих собратьев только «космическим» дизайном.
Если оставить прогнозы о «количестве устройств Интернета вещей к 2020 году» ясно, что IoT-индустрия растет. Инженерам уже не интересно, сколько, 50 миллиардов датчиков и смартфонов будет в сети или 100 миллиардов. Порядок уже ясен, как и цель - подключение «армии» устройств к Интернету.
Для передачи данных разрабатывалось множество протоколов, но каждый из них был «заточен» под определенную задачу: GSM для голосового общения, GPRS для обмена данными с мобильных телефонов, ZigBee - создания локальной сети и управления «умными» домами, а Wi-Fi для беспроводных локальных сетей с высокой скоростью передачи данных.
Эти технологии могут быть применены для решения нецелевых задач и по-разному с ними справляться.
К примеру, Яндекс.Навигатор сможет работать через GPRS/3G/4G и никакая другая связь для такого приложения не подойдет. Мы, конечно, можем подключить смартфон к Wi-Fi и запустить Навигатор, но как только автомобиль отъедет на 100 метров от точки доступа - приложение «закончится». А в «умном» доме не «приживутся» автономные GPRS-датчики - через два дня в них сядут батарейки. Поэтому в интеллектуальном жилище лучше всего подойдет энергоэффективный ZigBee.
Набирая обороты, Интернет вещей выдвигает свои требования:
- Небольшой объем данных: датчикам и сенсорам не нужно передавать мега- и гигабайты, как правило это биты и байты.
- Энергоэффективность: подавляющая часть датчиков автономны и должны будут работать годами.
- Масштабируемость: в сети должны уживаться миллионы различных устройств, и добавление одного-двух миллионов не должно вызывать сложностей.
- Глобальность: нужен широкий территориальный охват и как следствие передача информации на большие расстояния.
- Проникающая способность: устройства в подвалах, шахтах должны передавать сигнал наружу.
- Стоимость устройств: устройства должны быть дешевы и доступны для пользователя, а готовые решения рентабельны для бизнеса.
- Простота: принцип «поставил и забыл»: пользователь выберет понятные и дружелюбные устройства.
Казалось бы, сотовые сети - очевидные кандидаты на построение развернутой на десятки километров беспроводной IoT-среды. Однако ни стандарт GSM, ни инфраструктура мобильных операторов изначально не создавались для М2М-диалога. Протоколы сотовой связи предназначены для общения людей: большой объем трафика и высокая скорость обмена данными в густонаселенных районах.
Разработчики изначально не предполагали возможность обмена небольшими объемами данных между разнесенными «умными» сенсорами. Датчику с WiFi необходимо постоянное питание, а элемент умного GSM устройства продержится 2-3 недели. Мы не готовы ежемесячно менять батарейки в десятках устройствах или монтировать к ним проводную систему питания.
Подключение всевозможных устройств к мобильным сетям еще можно представить в населенных пунктах, но за пределами оживленных трасс и урбанизированных территорий протоколы GSM, 3G, LTE не позволяют создавать масштабные IoT проекты - слишком дорого разворачивать и обслуживать инфраструктуру сотовой сети.
В городе сотовая связь ограничена низкой проникающей способностью сигнала. А «умные» датчики или счетчики зачастую будут находиться за несколькими стенами, в техколодцах или на цокольных этажах, где уже не берет GSM.
Фундаментом масштабных проектов станет энергоэффективная сеть, которая удовлетворит запросы промышленников, сельхозпроизводителей, государственные компании в масштабности и невысокой стоимости эксплуатации. Интернету вещей нужен стандарт связи с возможностью широкого территориального охвата, высокой энергоэффективностью, дешевой инфраструктурой и не требующей высоких эксплуатационных расходов.
LPWAN - будущее IoT концепции
С учетом перечисленных требований и ограничений, решением проблемы стало использование технологии на стыке высокой дальности и низкого энергопотребления. Она получила название Low-Power Wide-Area Network (сокращенно – LPWAN) или энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия.
LPWAN разрабатывался специально для межмашинного общения, и стал двигателем дальнобойного Интернета вещей.
Отсутствие высоких требований к объему передаваемой информации позволило сконцентрироваться на других, более важных параметрах технологии и обеспечить 50 километровую дистанцию взаимодействия между разнесенными устройствами, высокую энергоэффективность, проникающую способность и масштабируемость.
Дальнобойная и энергоэффективная, LPWAN отлично подходит для IoT, как в бытовом, так и в промышленном секторе, где имеется потребность в автономной передаче телеметрии на дальние расстояния.
LPWAN гораздо лучше соответствует запросам М2М-сетей, чем та же сотовая связь - тысячи квадратных километров могут быть покрыты одной базовой станцией. Построение такой сети проще, а обслуживание - дешевле. Подобный подход становится единственной альтернативой в случае, когда датчики разнесены по большой территории. Как, например, счетчики воды в пределах одного квартала или датчики влажности почвы, размещенные сразу на нескольких полях.
Резюме
Уже сейчас IoT меняет правила игры в отдельных отраслях: проникает в недоступные и невозможные ранее сферы, улучшая качество жизни и увеличивая эффективность бизнеса. Технологии Интернета вещей нашли применение там, где они выгодны бизнесу и удобны людям.
LPWAN - двигатель «дальнобойного» беспроводного IoT
Преимущества LPWAN-технологии хорошо вписываются в потребности масштабного внедрения IoT в промышленности, транспорте, сфере безопасности и десятках других отраслей. Большой радиус действия, высокая автономность конечных устройств, простота развертывания LPWA-сети и низкая стоимость инфраструктуры даст толчок крупномасштабным проектам и развитию Интернета вещей.
Статья также доступна (this article also available):
Цветков Виктор Яковлевич
Интернет вещей как глобальная инфраструктура для информационного общества// Современные технологии управления . ISSN 2226-9339
. — . Номер статьи: 7803. Дата публикации: 2017-06-30 . Режим доступа: https://сайт/article/7803/Библиографический список
- Кудрявцева Е. И. Психология управленческой эффективности в условиях распределенного управления //Управленческое консультирование. – 2013. – №. 9 (57). – с.22-32.
- Зеленин Д. В., Логинов Е. Л. Новая парадигма управления экономикой: переход к “умным сетям” различного управленческого назначения //Экономические науки. – 2010. – Т. 70. – №. 9. – С. 156-161
- Internet of things. https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things. Дата доступа 17.05.2017
- Tsvetkov V. Yа. Information interaction // European researcher. Series A. 2013. № 11-1 (62). С. 2573-2577/
- Brown, Eric (13 September 2016).»Who Needs the Internet of Things?» Linux.com
- Nordrum, Amy (18 Aug 2016).»Popular Internet of Things Forecast of 50 Billion Devices by 2020 Is Outdated». IEEE.
- International Telecommunication Union, Overview of the Internet of things, Recommendation ITU-T Y.2060, June 2012
- Technical Report oneM2M Use Case collection. Режим доступа: http://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/118500_118599/118501/01.00.00_60/tr_118501v010000p.pdf (дата обращения 06.03.2017).
- Чехарин Е.Е. Большие данные: большие проблемы // Перспективы науки и образования. — 2016. — №3. — с.7-11.
- The Internet of Things. Режим доступа: https://www.cisco.com/web/offer/emear/38586/images/Presentations/P11.pdf (дата обращения 06.03.2017).
- Цветков В. Я. Распределенное управление// Современные технологии управления. -2017. — №3(75). Режим доступа: https://сайт/article/7602/
- Романов И.А. Применение информационных единиц в управлении// Перспективы науки и образования- 2014. — №3. – с.20-25.
- Tsvetkov V. Ya. Information Units as the Elements of Complex Models // Nanotechnology Research and Practice. — 2014, Vol.(1), № 1, р57-64
- V. Ya. Tsvetkov. Information Relations // Modeling of Artificial Intelligence, 2015, Vol.(8), Is. 4. – р.252-260. DOI: 10.13187/mai.2015.8.252 www.ejournal11.com
- Tsvetkov V. Ya. Information Constructions // European Journal of Technology and Design. -2014, Vol (5), № 3. — p.147-152
- Ожерельева Т.А. Информационная ситуация как инструмент управления // Славянский форум, 2016. -4(14). – с.176-181.
- Дешко И.П. Информационное конструирование: Монография. – М.: МАКСПресс, 2016. – 64с. ISBN 978 -5-317-05244-7
- Кудж С.А. Принципы сетецентрического управления в информационной экономике // Государственный советник. – 2013. — №4. – с30-33.
- Magrassi, P. (2 May 2002). «Why a Universal RFID Infrastructure Would Be a Good Thing». Gartner research report G00106518.
- CasCard; Gemalto; Ericsson. «Smart Shopping: spark deals»(PDF). EU FP7 BUTLER Project.
- Ersue, M.; Romascanu, D.; Schoenwaelder, J.; Sehgal, A. (4 July 2014). «Management of Networks with Constrained Devices: Use Cases». IETF Internet Draft.
- Swan, Melanie (8 November 2012). «Sensor Mania! The Internet of Things, Wearable Computing, Objective Metrics, and the Quantified Self 2.0». Sensor and Actuator Networks. 1 (3): 217–253. doi:10.3390/jsan1030217.
Решения КРОК на основе технологий интернета вещей открывают богатые возможности для понимания бизнеса, развития инновационных сервисов, управления сложными программно-аппаратными инфраструктурами.
К технологиям, на которых базируется интернет вещей (Internet of things, IoT), относятся датчики, сенсоры, RFID-метки, передающие данные посредством радиосигналов, телематические устройства для межмашинного взаимодействия (Machine-to-Machine, M2M), облачные технологии для хранения и обработки и многое другое. По оценкам отраслевых аналитиков, к 2020 году число подключенных к интернету гаджетов может достичь 50 миллиардов. Уже сегодня интеллектуальные датчики встраиваются в инженерные системы и оборудование на промышленных, энергетических, нефтегазовых предприятиях. В «разумных городах» IoT-системы обеспечивают мониторинг общественного транспорта и регулирование дорожного движения, помогают контролировать состояние жилищно-коммунальной инфраструктуры и следить за общественной безопасностью.
Решения КРОК в IoT
Применение IoT в разных отраслях
Автоматические датчики способствуют оптимизации работы крупных турбин и сложного оборудования, уменьшают топливные расходы. Предиктивная диагностика сокращает количество сбоев и поломок на предприятии. Интеллектуальный коммерческий учет электроэнергии (smart metering) сокращает затраты на энергию.
Автоматизированное управление технологическими режимами работы нефтегазового оборудования включает в себя запуск и переход между режимами по команде диспетчера «одной кнопкой», удержание технологического оборудования в зоне его характеристик, отслеживание выполнения регламентов по обслуживанию и ремонтов.
Внедрение механизмов предиктивной диагностики сокращает расходы на обслуживание и ремонты при одновременном уменьшении количества поломок. Это продлевает срок эксплуатации оборудования и уменьшает себестоимость конечной продукции.
КРОК предлагает заказчикам системы для автоматизации управления грейдерами, бульдозерами, машинами для установки свай, прокладки подводных коммуникаций и прочей строительной техникой. Бортовой компьютер в реальном времени регулирует положение рабочего органа техники, а высокоточные лазерные, оптические, GPS/ГЛОНАСС-приемники гарантируют точное следование плану.
Подробнее о решениях КРОК
КРОК предлагает заказчикам решения на основе интернета вещей с использованием продуктов от ведущих разработчиков: Intel, General Electric. При необходимости умные системы можно бесшовно интегрировать с существующей инфраструктурой и встроить в уже работающие процессы. Специализированные решения для информационной безопасности защищают от вмешательства киберпреступников, перехвата, хищения информации и прочих специфических угроз.
Промышленный интернет вещей
Промышленное направление IoT обеспечивает взаимодействие киберфизических систем в современном машиностроении и высокотехнологичном сборочном производстве. Эти технологии применяются в системах управления производственными процессами, непрерывного мониторинга и онлайн-диагностики состояния промышленного оборудования, особенно высоконагруженного - насосов, конвейеров, компрессоров, генераторов и т.п.
Smart Metering
Многоуровневые системы учета электроэнергии () обеспечивают качественно новую надежность и точность измерения энергоресурсов, повышая контроль их поставки, транспортировки и потребления. Комплексное решение включает в себя счетчики нового поколения, системы верхнего уровня, которые обеспечивают сбор, обработку и анализ информации из любого количества точек учета, современные сети, позволяющие передавать большие массивы информации как от поставщика к пользователю, так и в обратном направлении.
Видеоаналитика
Умные видеокамеры берут на себя обработку видеопотоков и обнаружение значимых событий. Торговые организации с их помощью анализируют поведение покупателей и сотрудников в зале, отслеживают эффект маркетинговых акций и оптимизируют работу касс. Интеграция с системой контроля и управления доступом (СКУД) позволяет узнавать сотрудников в лицо, автоматически подсчитывать время присутствие на рабочем месте, пресекать доступ посторонних в закрытые зоны.
WiFi-аналитика
Специализированная платформа использует сигналы от WiFi-модулей смартфонов, чтобы отслеживать поведение посетителей торговых центров и отвечать на вопросы: сколько из проходящих мимо покупателей заходят в ТЦ или конкретный магазин? Сколько времени они проводят на площадке? Какова доля постоянных посетителей? Куда ещё они ходят? В результате заказчик может корректировать свои маркетинговые акции и формировать индивидуальные предложения для клиентов с учётом их личных потребностей.
Безопасность IoT
Комплекс программно-аппаратных средств не позволяет злоумышленникам перехватить контроль над распределенными IoT-системами. На уровне конечных устройств (датчики, сенсоры, сервоприводы, актуаторы) обеспечивается защита от несанкционированных изменений в программном обеспечении, защита от отправки и приема команд в обход системы управления. Криптографическая защита каналов связи блокирует вмешательства в обмен данными между конечными устройствами и системой управления. Средства защиты системы управления обеспечивают обнаружение несанкционированных устройств, мониторинг, централизованное управление и обновление конечных устройств.
Разумный город
В городской среде технологии Интернета вещей применяются для контроля ЖКХ-инфраструктуры, предупреждения аварийных ситуаций и общественно-опасных действий. Средства видеонаблюдения могут автоматически сообщать о подозрительных предметах и попытках проникновения в закрытые зоны. На дорогах решения для автоматического обмена данными между автомобилями и объектами дорожной инфраструктуры позволяют участникам движения в реальном времени получать и передавать информацию об опасных маневрах, сложных метеоусловиях, инцидентах на дороге и др. Вся информация поступает в ситуационный центр оперативного реагирования, который служит командной точкой для координации оперативных служб.
Управление складами и архивами
Использование RFID-меток в сочетании с мобильными считывателями упрощает приёмку, инвентаризацию и учёт товаров на складах. Сотрудники избавляются от большой части ручной работы по заполнению документации. Поступающие товары автоматически регистрируются в системе, которая позже при необходимости быстро подскажет местоположение нужных позиций. По такому же принципу организуется хранение документации в бумажных архивах. Интеграция с системой электронного документооборота позволяет максимально автоматизировать работу с поступающими документами - от получения и регистрации до сдачи архивации.