E-IoT alkalmazás – 5. rész
Az E-IoT lokális MESH-szenzorhálózathoz kapcsolódó további eszközök
Cikksorozatunk előző részében részletesen tárgyaltuk, hogy mi vezetett bennünket, az E-IoT platform fejlesztőit a hagyományos szenzor-felhő (pont-pont) típusú kommunikáció kiterjesztésére a multipont-pont típusú (lokális szenzorhálózat-felhő) adatgyűjtési séma alkalmazásával. A vezetékmentes Mesh-hálózat megvalósítására a Neo.Cortec megoldását a NeoMesh-t alkalmaztuk, amelynek segítségével nagyon egyszerű egy komplett, autonóm vezeték nélküli Mesh-szenzorhálózat kiépítése. Sok más, alacsony fogyasztású, vezeték nélküli IoT-csatlakozási megoldástól eltérően a Mesh-hálózat egy kiforrott technológia, amely évek óta ismert, és az idők során jelentős fejlesztéseken ment keresztül. Egy sor új megoldást vonultat fel az energiafogyasztás minimalizálása, a skálázhatóság és az adatbiztonság kezelésére. A szabadalmaztatott Wireless Mesh Networking Protocol autonóm intelligens csomópontokkal váltja fel a központi hálózatkezelőt. Ez a kulcsfontosságú funkció lehetővé teszi, hogy az összes hálózati csomópont összekapcsolódjon egymással, egyetlen hálózatot alkotva, amely egyszerűen működik, függetlenül attól, hogy mekkora. A szabadalmaztatott útválasztó mechanizmus zökkenőmentes adattovábbítást biztosít a hálózaton, és kiküszöböli a teljesítménycsökkentő tényezőket, mint például az RF-útvonalban lévő akadályok, a csomópontok blokkolása vagy a hálózaton belüli mozgás. Jelen írásunkba azokat a vadonatúj E-IoT eszközöket szeretnénk bemutatni, amelyek átjáróként üzemelnek a lokális hálózat és a Narrowband/LTE-M GSM hálózat között.
Az E-IoT-Mesh szenzorhálózat
Az Endrich új Neo.Cortec technológián alapuló elemes táplálású vezetékmentes szenzorlapkái és az ezekhez a lokális szenzorhálózatot képző eszközökhöz átjáróként készített E-IoT-Mesh pajzzsal kiegészített E-IoT SBC komplett, független, biztonságos megoldást jelent ipari környezetben végzett adatgyűjtéshez. Az E-IoT SBC beépített érzékelői és az integrált I2C (longI2C) és SPI interfészeken csatlakoztatható külső szenzorok alkotta vezetékes szenzorhálózat kiegészül gyakorlatilag határtalanul növelhető számú vezeték nélküli szenzorral. Az elemes táplálású okosérzékelők az átjáróval egymáson keresztül, vagy közvetlenül kommunikálva eljuttatják adataikat az E-IoT SBC eszközhöz, ez az eszköz pedig egy ponton lép ki – a GSM hálózaton keresztül – az internet felé. Az adatok felhőalapú adatbázisba küldéséről az NB-IoT, illetve az LTE-M LPWA technológia felel, amelyek lefedettségi problémái esetén a 2G hálózat is használható.
Felmerült az igény egy olyan integrált gateway eszköz kifejlesztésére, amely minden fenti funkciót egyesít, azaz fogadni képes mind vezetékes, mind vezeték nélküli okosérzékelők jeleit, ezeket képes az NB-IoT/LTE-M GSM hálózaton felhőalapú adatbázisba juttatni, és emellett kiszolgálja az ipari környezetben esetlegesen felmerülő további igényeket. Ilyenek például a zavarmentes vezeték nélküli adatátvitel, amelyhez legjobban a 868 MHz ISM sáv alkalmazása illeszkedik, valamint az elterjedt ipari szenzorok által használt csatlakozófelületek (RS485, 4-20 mA áramhurok, stb.) támogatása, illetve a magasabb teljesítményfokozatú külső áramkörök vezérlésének lehetősége. Az Endrich vadonatúj SmartBoard eszköze, amelynek bemutatására a cikk megjelenésével nagyjából egy időben megrendezésre kerülő lyoni SIDO, illetve a müncheni Electronica 2022 kiállításokon kerül sor, ezt a feladatot hivatott ellátni, és ez az E-IoT hardvercsalád első integrált LAN/LPWAN átjárója. Alkalmazásával felgyorsulhat a prototípus-fejlesztés – lokális szenzorhálózatok gyors telepítésére, gyártósorok időszakos megfigyelésére és különböző időszakos érzékelési feladatok automatizálására van lehetősége a felhasználóknak. Az adatok multipont-pont séma alkalmazásával kerülnek a felhőalapú E-CDB adatbázisba, ahonnan az E-IoT szoftver eszközeinek segítségével nyerhetők ki elemzésre készen.
1. ábra Átjáró (Gateway) eszközök a vezetékmentes okosszenzorok
integrálására az E-IoT Mesh hálózatba
Alkalmazási példa – az euroLighting GmbH „cityBox” elnevezésű levegőminőség-ellenőrző készüléke
Az E-IoT – Mesh-hálózati megoldást is magába foglaló – kiterjesztett ökoszisztéma lehetőséget ad egy sor új végtermék fejlesztésére is. Ilyen a testvércégünk, az euroLighting GmbH által megálmodott városi levegőminőség ellenőrzésére és egyéb társadalmi igényekre szabott IoT megoldások (talajnedvesség-ellenőrzés, forgalomszámlálás, fény- és zajmérés, stb.) biztosítására szolgáló cityBox eszköze. Ez a folyamatos (önálló) üzemre képes IoT csomópont 7/24 órás „szolgálatban” figyeli a környezeti paramétereket. Beépített széndioxid-, nitrogénoxid-, páratartalom-, légnyomás-, hőmérséklet- és szállópor-érzékelőivel a levegő minőségét képes monitorozni, amíg a fedélzeti rezgésszenzora és a szintén alaplapon elhelyezett MEMS mikrofonja pedig a mechanikai rezgéseket, illetve hangnyomásszintet képes detektálni. Táplálásáról napelem gondoskodik, éjszaka pedig a nappal feltöltött lítiumakkumulátorok biztosítják a működéshez szükséges energiát. Kiegészítő érzékelők mind vezetéken (longI2C), mind pedig WLAN hálózaton keresztül (Neo.Cortec Mesh) illeszthetők hozzá. Egy sor olyan okosszenzor fejlesztése zajlik, amelyek egy ilyen városi alkalmazásban elképzelhető sokfajta igény kiszolgálását célozzák, mint például a forgalomszámlálásra alkalmas radarszenzorok, a háttérsugárzás mérésére szolgáló Geiger-Müller számlálók vagy a talaj nedvességét ellenőrizni képes szondák. A cityBox működésének alapját az E-IoT ökoszisztéma biztosítja, hiszen ez a készülék is egy egylapos számítógép, LAN/WLAN-LPWA átjáró, teljesen azonos elven működik, mint a koncepció bemutatására és tesztelésére fejlesztett E-SmartBoard. Különbséget csak az integrált gáz-, szállópor- és mechanikai szenzorok jelentenek, valamint a beépített 0…36 V bemeneti tartománnyal rendelkező intelligens akkumulátoros „tápegység” és a hozzá illesztett napelem. Az alkalmazott beágyazott szoftver egy többszálú alkalmazás, ami egyik szálon a diagnosztikai funkciókat, másik szálon pedig az érzékelés és az adatküldés funkcióját látja el. Napi többszöri üzenetküldéssel az NB-IoT / LTE-M hálózaton keresztül éri el az internetet, és juttatja a mért adatokat az Endrich CDB felhőalapú adatbázisába. Innen a jogosult adatgazdáknak lehetőségük van akár az Endrich Visualization Gateway sztenderd internetes megjelenítőn keresztül áttekinteni a mért paramétereket, vagy kérhetnek saját igényekre fejlesztett „műszerfal” programot is. Az új Endrich VSG IoS applikáció is rendelkezésre áll, valamint kifejlesztésre került egy új WEB API (Application Programming Interface), ahol a jogosult felhasználó saját alkalmazásából WEB socketen keresztül elkérheti a szenzorok adatait valós időben. Ez a termék is bemutatásra kerül az őszi nemzetközi kiállításokon (SIDO Lyon, Sido Párizs, Electronica München), a magyar közönség pedig először a TECHFerence Ipari Konferencián és Kiállításon ismerkedhet meg testközelből vele.
2. ábra Az euroLighting GmbH cityBox eszköze, az első E-IoT LAN/WLAN – LPWA gateway alkalmazás
A cikksorozatunk következő, egyben befejező részében áttekintést adunk az E-IoT ökoszisztéma komplett hardver- és szoftverkoncepciójáról, annak elemeiről és egymáshoz való viszonyukról.
Szerző: Kiss Zoltán, Export Igazgató –
Head of R&D –
Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
Sales Office Budapest
1188 Budapest, Kölcsey u. 102/A
Tel.: + 36 1 297 4191
E-mail:
www.endrich.com
