Sakernas internet är något som har blivit alltmer uppmärksammat under det senaste halvdecenniet. Det ses mest som nästa logiska steg efter hemautomation som har varit extremt populärt. Vi börjar först nu förstå tillämpningen av sakernas internet, eftersom den uppkoppling som det innebär har potential att förändra nästan allt vi gör. Att vara uppkopplad till våra hem är en sak, men att vara uppkopplad till någonstans på andra sidan jorden är något helt annat. Detta väcker frågor om vad som kan göras bortom kontrollen av linjära ställdon och andra verktyg.
Vad är sakernas internet?
Sakernas internet har en historia som sträcker sig flera decennier tillbaka i tiden. Den enda anledningen till att det först nu når allmänhetens ögon är på grund av vår teknologis begränsningar just nu. Nu när vår teknik har nått den punkt där sådana saker är genomförbara, är sakernas internet det nästa stora språnget. Forskare tror att kopplingarna mellan alla våra enheter kommer att möjliggöra ett snabbare och friare informationsutbyte kring anslutningarna. Detta kommer att göra det möjligt för oss att vara mer uppkopplade och i mer kontakt med varandra och våra hem hela tiden. De första användningsområdena för detta har varit inom hemautomation.
Automation i den moderna världen är överlägset. Ursprungligen användes automatiserade enheter och apparater i fabriker för att bespara människor fysiskt arbetsamma och repetitiva operationer. cobotar har lämnat verkstadsgolven och spridit sig över en mängd olika aktiviteter. Vi uppskattade den bekvämlighet och komfort som dessa outtröttliga tysta assistenter medför och bjöd in dem i våra hem där de började effektivisera våra vardagliga sysslor och fritidssysselsättningar. Automatiserade knep översvämmade våra kök och sovrum, hålor och garage och förvandlade dem till högteknologiska fristäder där människor kan luta sig tillbaka och låta tekniken tillfredsställa alla deras nycker.
Nästa logiska steg på vägen mot total automatisering av vår miljö är att koppla samman alla enheter för att möjliggöra deras samarbete istället för att hantera många av dem isolerat. Detta steg togs med införandet av IoT – Sakernas internet.
IoT och aktuatorer
Linjära ställdon är så viktiga för sakernas internet eftersom de utgör en integrerad del av många olika utrustningar, både i hemmet och utanför. Säkerhetssystem är ett bra exempel på detta. Eftersom linjära ställdon används i många system för att utöka användningen och räckvidden för en kamera, kan sakernas internet använda det på en mängd olika sätt. Till exempel kan utlösning av systemets sensorer innebära att sakernas internet utlöses för att skicka information från säkerhetssystemet till en mobil enhet av något slag. IoT-ställdon kan också styras in för att använda säkerhetssystemets analogi igen. Efter att ha upptäckt ett möjligt problem kan IoT ta kontroll över ställdonen och vrida på kameran för att se vad som händer tydligare.
Utan aktuatorer skulle sakernas internet inte kunna göra de nödvändiga förändringarna på egen hand, och skulle därför reduceras till att helt enkelt styra och interagera med olika enheter. Sakernas internet är beroende av elektriska aktuatorer för att uppnå rörelse. Aktuatorer är också ett bra sätt att utöka sakernas internet i sig, eftersom de gör det möjligt för oss att göra förändringar på distans och underlättar kommunikation över större avstånd.
Hur ställdon kan styras via IoT
Automatisering av sakernas internet kan styras via en öppen källkodsplattform som Raspberry Pi eller Arduino. Även om Raspberry Pi är mer grundläggande än Arduino, är det en liten dator som kan användas med olika kringutrustning och in- och utbrytare. Detta gör det möjligt för någon med den typen av dator att kunna använda den via sakernas internet för att styra alla ställdon som är anslutna till den.
Att bygga sakernas internet med den öppna källkodsplattformen Arduino skiljer sig naturligtvis något från att använda Raspberry Pi, främst på grund av storleksskillnaderna. Arduino är en öppen källkodsplattform som hanterar både in- och utsignaler. Om den känner igen en specifik ingång som den har tränats att känna igen, eller som är direkt kopplad till den på något sätt, kan den skicka en signal någon annanstans. Användningsområdena för linjära ställdon är därför lätta att se. En signal som tas emot av något i Arduino kan vara utlösande för vissa linjära ställdon att starta en viss maskin om de själva tar emot en utgående signal. På grund av Arduinos enorma natur och dess öppna källkodsplattform är möjligheterna för linjär teknik inom sakernas internet nästan oändliga.
Hur IoT-enheter fungerar
IoT-systems funktion innebär en trelagersarkitektur.
Lager 1
Lager 1 är fysiskt. Det inkluderar anslutna sensorer som samlar in data och överför den vidare. Eftersom dessa sensorer potentiellt kan producera alla typer av data är det för industriella IoT-applikationer viktigt att filtrera den mottagna informationen för att sålla bort irrelevanta meddelanden och lyfta fram brådskande. Till exempel hotdetektering, plötsliga avstängningar och så vidare. Om IoT-datainsamlingen kräver efterföljande djupgående analys bör den inte lagras på företagets datorer utan förpassas till molnet.
Lager 2
Lager 2 är i huvudsak ett IoT-sensornätverk som förses med DAS (datainsamlingssystem). Det senare används för att omvandla signaler som erhålls från datasensorer, vanligtvis analoga vågformer, till digitala värden som bearbetas av en dator. Sedan leder internetgatewayen den digitaliserade datan till lager 3 via Wi-Fi eller ett trådbundet lokalt nätverk. En annan obligatorisk förutsättning för dataöverföring är middleware. Det är programvara som kopplar samman databasen och applikationerna och säkerställer sammanhållning och hantering av alla IoT-komponenter.
Lager 3
Lager 3 är där reaktionen på datan sker. Enheterna som ansvarar för den får en order att börja fungera i enlighet med de förinställda algoritmerna.
IoT-sensorer
Dessa sensorer är moduler som detekterar miljöförändringar för att ge information om andra element i det system de är kopplade till. Signalerna om omgivningens tillstånd omvandlas till digital kod. En IoT-sensor är således en undertyp av en givare, en enhet som omvandlar en energityp till en annan. Skillnaden mellan sensorer och givare är att den senare är en mer allmän term som omfattar alla apparater som möjliggör energiomvandling medan den förra endast omvandlar fysiska fenomen till elektriska signaler.
Idag är variationen av sensorer häpnadsväckande. Passiva sensorer kräver till exempel ingen extern strömkälla för att fungera, medan aktiva gör det. Beroende på den detekteringsmetod som används i dem delas sensorerna in i mekaniska, termiska, elektriska och kemiska typer. Alla dessa är baserade på sensorer, vilket innebär att de bara kan mäta ett visst värde men inte analysera den mottagna ingången eftersom de inte är utrustade med processorer. IoT-sensorteknik använder två helt olika typer av enheter.
- Smarta sensorer är utrustade med digitala rörelseprocessorer (DMP) som kan analysera den erhållna datan innan den skickas via kommunikationsmodulen till nätverkslagret. Sådana sensorer kan också innehålla kompensationsfilter, förstärkare och andra komponenter som underlättar deras drift.
- Intelligenta sensorer är uppgraderade smarta sensorer som utöver vad de senare kan göra även kan självvalidera och identifiera samt anpassa sig och testa. Dessutom kan de till och med fungera som en IoT-kontroller som hanterar svar, vilket gör dem till i praktiken specialiserad hårdvara.
Hur viktiga sensorer än må vara för IoT, är det Layer 3-enheter som i slutändan avgör implementeringen av uppgifter.
Ett exempel på hur IoT fungerar
Följande exempel undersöker IoT-aktuatorer inom jordbruket.
Sensorer från sakernas internet samlar in information om mängden fukt i jorden för att avgöra hur intensivt grödorna ska vattnas. Denna data kompletteras av väderprognoser från internet som informerar om regn förväntas på en given plats inom den närmaste framtiden. Bevattningssystemet startar automatiskt om en torrperiod förväntas och släpper ut exakt den mängd vatten som grödorna behöver.
Som ni kan se beror hela systemets funktion till stor del på sensorer för sakernas internet.
Slutsats
Sakernas internet växer så snabbt att många möjligheter dyker upp för vad vi kan göra med det. Även om de flesta känner till det från hemautomation, finns det mycket mer inom sakernas internet. IoT-sensorer och aktuatorer säkerställer korrekt datainsamling och exakta reaktioner som bestäms av tidigare programmering, vilket banar väg för att effektivisera många aspekter av våra liv. Den här artikeln gick in på detaljer om hur specifikt linjära ställdon skulle påverkas av sakernas internet, och hur de skulle kunna kontrolleras och användas av oss.