Общая информация об IoT (Интернет вещей)
Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) — методология вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.
Концепция сформулирована в 1999 году как осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением. Наполнение концепции «Интернета вещей» многообразным технологическим содержанием и внедрение практических решений для её реализации начиная с 2010-х годов считается устойчивой тенденцией в информационных технологиях, прежде всего, благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений, развитию технологий межмашинного взаимодействия, началу активного перехода на IPv6 и освоению программно-конфигурируемых сетей.
Задействование в «интернете вещей» предметов физического мира, не обязательно оснащённых средствами подключения к сетям передачи данных, требует применения технологий идентификации этих предметов («вещей»). Хотя толчком для появления концепции стала технология RFID, но в качестве таких технологий могут использоваться все средства, применяемые для автоматической идентификации: оптически распознаваемые идентификаторы (штрих-коды, Data Matrix, QR-коды),средства определения местонахождения в режиме реального времени. При всеобъемлющем распространении «интернета вещей» принципиально обеспечить уникальность идентификаторов объектов, что, в свою очередь, требует стандартизации.
Для объектов, непосредственно подключённых к интернет-сетям, традиционный идентификатор — MAC-адрес сетевого адаптера, позволяющий идентифицировать устройство на канальном уровне, при этом диапазон доступных адресов практически исчерпаем (248 адресов в пространстве MAC-48), а использование идентификатора канального уровня не слишком удобно для приложений. Более широкие возможности по идентификации для таких устройств даёт протокол IPv6, обеспечивающий уникальными адресами сетевого уровня не менее 300 млн устройств на одного жителя Земли.
IoT в промышленности
Огромный потенциал имеет реализация Интернета вещей в промышленности. Такое решение принято называть Industrial IoT (IIoT, Промышленный Интернет). Сбор информации с датчиков, регистрирующих изменение физических и химических параметров состояния среды, перемещение объектов и событий, позволяет обеспечить автоматизацию на качественно новом уровне. Для защиты передаваемой информации возможно использование криптостойкой защиты данных, например, кодирование по симметричному алгоритму блочного шифрования в соответствии с ГОСТ 28147-89.
Таким образом, в соответствии с концепцией Интернета вещей позволяет обеспечить коммуникацию самых различных устройств с использованием любых существующих кабельных сетей, что минимизирует затраты на развертывание и дальнейшее расширение сети.
Главное отличие обычного и промышленного интернета вещей состоит в области применения. IoT включает любые устройства, которые призваны автоматизировать повседневные задачи либо управлять удаленно. Чаще всего его применяют в бытовых, домашних условиях. В качестве примеров можно привести «умный дом», видеонаблюдение с оповещением о приближении посторонних, медицинские браслеты, которые контролируют пульс пациента и передают данные врачу.
IIoT – это подкатегория IoT, которая больше ориентирована на промышленность и ведение бизнеса. С его помощью можно автоматизировать процессы производства, уменьшить расходы на изготовление продукции, свести к минимуму убытки. IIoT не требует присутствия человека на производстве и позволяет управлять промышленным предприятием в режиме 24/7, из любой точки мира, где есть интернет. Ключевое преимущество IIoT заключается в возможности обрабатывать большие массивы данных за короткое время и представлять их в понятных пользователю форматах. В результате руководители и ведущие работники промышленного предприятия получают полное представление о состоянии технологического процесса, в том числе об узких местах, источниках основных потерь энергии, потенциально аварийных участках.
Составляющие IIoT
- Устройства (те самые Things), которые собирают информацию о реальном мире;
- ПО, которое делает устройства умными и отвечает за сбор и предобработку данных, перевод их в нужный формат, подключение к сети передачи данных;
- Коммуникации, в широком смысле обеспечивающие подключение устройств друг к другу, к внешним системам. Протоколы, каналы передачи данных и т.д;
- Платформа, которая контролирует устройства, накапливает и анализирует данные, взаимодействует с пользователем.
Как работает промышленный интернет вещей
Принцип работы технологии заключается в следующем: первоначально устанавливаются датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и человеко-машинные интерфейсы на ключевые части оборудования, после чего осуществляется сбор информации, которая впоследствии позволяет компании приобрести объективные и точные данные о состоянии предприятия. Обработанные данные доставляются во все отделы предприятия, что помогает наладить взаимодействие между сотрудниками разных подразделений и принимать обоснованные решения.
Помимо этого, компании могут заменить быстро устаревающую бумажную документацию, а также аккумулировать экспертные знания специалистов.
Полученная информация может быть использована для предотвращения внеплановых простоев, поломок оборудования, сокращения внепланового техобслуживания и сбоев в управлении цепочками поставок, тем самым позволяя предприятию функционировать более эффективно.
При обработке огромного массива неструктурированных данных их фильтрация и адекватная интерпретация является приоритетной задачей для предприятий. В данном контексте особую значимость приобретает корректное представление информации в понятном пользователю виде, для чего используются аналитические платформы, предназначенные для сбора, хранения и анализа данных о технологических процессах и событиях в реальном времени.
Во избежание простоев и для сохранения безопасности на предприятии необходимо внедрение технологий, позволяющих обнаруживать и прогнозировать риски. Непрерывный проактивный мониторинг ключевых показателей дает возможность определить проблему и принять необходимые меры для ее решения. Для удобства операторов современные системы позволяют визуализировать условия протекания технологических процессов и выявлять факторы, оказывающие на них влияние, посредством любого веб-браузера. Оперативный анализ помогает пользователям быстрее находить причины неполадок.
Благодаря таким решениям производственные данные превращаются в полезную информацию, которая необходима для безопасного и рационального управления предприятием.
Внедрение таких технологий дает возможность предприятиям из разных отраслей экономики получить определенные преимущества: увеличить эффективность использования производственных активов на 10% за счет сокращения количества незапланированных простоев; снизить затраты на техническое обслуживание на 10%, усовершенствовав процедуры прогнозирования и предотвращения катастрофических отказов оборудования и выявляя неэффективные операции; повысить производительность на 10%, увеличить уровень энергоэффективности и сократить эксплуатационные расходы на 10% за счет более эффективного использования энергии.
Таким образом, новые технологии позволяют предприятиям разных отраслей промышленности добиться существенных конкурентных преимуществ.
Типовые результаты внедрения IIoT в промышленности
1. Применение датчиков контроля работы оборудования с выходом в сеть позволяет производителю оборудования удаленно контролировать его работу, своевременно проводить регламентные работы, предсказывать аварии и проводить планово-предупредительный ремонт или заранее подготовить необходимые детали на замену и т. п. Таким образом, IIoT является эффективным инструментом управления жизненным циклом продукции.
2. Знание о фактической и планируемой загрузке производственного оборудования, соединенного с сетью, позволяет организовать автоматическую сеть заказов между различными производствами в длинной цепочке от поставщиков материалов до потребителей конечной продукции. Это достигается путем подключения всех производственных площадок к единой программной платформе, причем ее участниками могут являться юридически разные компании.
Такая модель кардинально оптимизирует транзакционные издержки в кооперационных цепочках, которые приобретают качество самооптимизирующихся. Другими словами, применение концепции IIoT позволяет максимально оптимизировать кооперационные связи для всей цепочки предприятий-участников с целью достижения наиболее экономически эффективного результата для конечного потребителя.
3. Переход от модели продажи устройств и оборудования, измеряемых количеством поставленного оборудования, к модели продажи функционала (результатов использования) устройств и оборудования «по требованию». Например, когда компания продает не просто компрессоры, а сжатый воздух с четко определенными и гарантированными параметрами.
Таким образом, в наиболее продвинутых случаях речь может идти не просто о новом качестве технической поддержки оборудования (с использованием развитых средств телеметрии), но и об иной бизнес-модели его эксплуатации, когда оборудование вообще не передается в собственность заказчика, а оплачивается им по факту использования его функций.
IIoT в системах энергоснабжения
В электроэнергетике под определение «интернета вещей» обычно попадают «умные» или «интеллектуальные» сети (smart grids) и счетчики (smart meters). Новые технологии особенно актуальны для России, обладающей исторически сложившейся масштабной централизованной системой энергоснабжения, а это свыше 2,5 млн км линий электропередач, около 500 тыс. подстанций, 700 электростанций мощностью более 5 МВт. Однако на сегодняшний день проникновение «интернета вещей» в российскую энергетику находится на начальном уровне.
На уровне управления системой, балансами и режимами в электроэнергетике шаг в направлении цифровой обвязки активов может дать возможность более оптимально планировать загрузку генерирующих мощностей и, главное, их объем. Так как российская энергосистема построена на резервировании, создание интеллектуальной модели распределения позволило бы вывести часть неэффективной генерации из эксплуатации и частично решить вопрос перепроизводства генерирующих мощностей (рост с 215 ГВт в 2008 г. до 235 ГВт в 2016 г. при отсутствии коррелирующего роста потребления). Одновременно это позволило бы более широко внедрить современные стимулы снижения потребления электроэнергии: например, управление спросом (demand response).
В электросетевом хозяйстве более широкое внедрение интеллектуальных технологий, особенно с учетом протяженности линейных объектов, могло бы привести к повышению надежности и снижению операционных расходов. Это наконец-то позволило бы перейти к управлению сетью «по состоянию», а не проводить ремонты в соответствии с жесткими регламентными сроками.
В генерации элементы «интернета вещей» также используются – это системы управления активами класса АСУТП (автоматизированные системы управления технологическими процессами). Они установлены в различных комбинациях на всех электростанциях нашей страны и позволяют дистанционно управлять и получать информацию о работе ключевых систем.
IIoT в транспортной отрасли
В транспорт IIoT проник намного глубже. В отрасли, где протяженность различных видов путей превышает 1,6 млн км, а количество грузового транспорта (автомобильного, железнодорожного и прочих) – 7 млн единиц, в принципе невозможно обойтись без систем удаленного мониторинга.
Наибольшее развитие IIoT получил в автомобильном транспорте благодаря распространению тех же смартфонов, которые водители берут с собой в дорогу и доля которых приблизилась к 50 % сотовых устройств в России. Благодаря им построены системы мониторинга загруженности дорог на картах Яндекс, Google и др.
Такие сервисы уже проникают в сферу логистики: в России появились стартапы, в основе которых лежит как раз использование IIoT.
Более серьезные системы интеллектуального мониторинга транспорта внедряются благодаря установке в автомобили систем удаленного мониторинга передвижения на базе датчиков ГЛОНАСС/GPS и систем контроля за расходом топлива. Такие устройства позволяют существенно сократить затраты и контролировать целевое использование транспорта, анализировать и оптимизировать маршруты движения, что крайне важно для логистики. Без таких устройств не обходится, наверное, ни одно более или менее крупное транспортное предприятие.
На железнодорожном транспорте технологии IIoT позволяют контролировать передвижение и местонахождение локомотивов и вагонов, отслеживать состояние компонентов техники с помощью датчиков и эффективнее планировать техобслуживание, а также предотвращать аварийные ситуации, связанные с человеческим фактором, в частности оценивать уровень усталости машиниста. Также IIoT используется для того, чтобы следить за железнодорожной инфраструктурой: путями, рельсами, стрелочными переводами, светофорами и др. С помощью датчиков можно следить за состоянием инфраструктуры в реальном времени и тоже прогнозировать предотказные состояния.
IIoT используется в предиктивных системах диагностики, которые предназначена для сбора и передачи данных о техническом состоянии подвижного состава с целью прогнозирования выхода из строя критически важных узлов. Их применение позволит повысить надежность техники, снизить количество отказов и внеплановых ремонтов, а также в перспективе перейти к обслуживанию локомотивов по состоянию. В системе диагностики используются датчики тока и вибрации, делающие тысячи измерений в секунду, модули предобработки информации, выдающие предварительный результат, который потом проще анализировать, а также умные камеры, следящие за пантографом.
Средства передачи данных
Спектр возможных технологий передачи данных охватывает все возможные средства беспроводных и проводных сетей.
Для беспроводной передачи данных особо важную роль в построении «Интернета вещей» играют такие качества, как эффективность в условиях низких скоростей, отказоустойчивость, адаптивность, возможность самоорганизации. Основной интерес в этом качестве представляет стандарт IEEE 802.15.4, определяющий физический слой и управление доступом для организации энергоэффективных персональных сетей, и являющийся основой для таких протоколов, как ZigBee, WirelessHart, MiWi,6LoWPAN, LPWAN.
Среди проводных технологий важную роль в проникновении «Интернета вещей» играют решения PLC — технологии построения сетей передачи данных по линиям электропередач, так как во многих приложениях присутствует доступ к электросетям (например, торговые автоматы, банкоматы, интеллектуальные счётчики, контроллеры освещения изначально подключены к сети электроснабжения). 6LoWPAN, реализующий слой IPv6 как над IEEE 802.15.4, так и над PLC, будучи открытым протоколом, стандартизуемым IETF, отмечается как особо важный для развития «Интернета вещей».
Миссия
KYLAND является ведущим новатором в области технологий промышленных систем передачи данных и уделяет особое внимание исследованию тенденций и внедрению передовых решений для контроля промышленных сетей. Наша миссия заключается в создании экосистемы промышленного управления следующего поколения на основе подключения к Интернет.
Лидерство в Industrial IoT
В настоящее время внедрено большое кол-во передовых решений в области промышленной автоматизации и связи на базе коммуникационных устройств марки KYLAND. До 2050, компания рассчитывает поставить более 50 миллиардов устройств, которые будут подключены напрямую к Интернет. Постоянные инвестиции в инновации, дают возможность нашим клиентам иметь промышленные устройства способные обеспечить линии связи между сегментами сети с высокой производительностью, простоту в использовании и надежную защиту промышленного IoT
Сферы применения
Типовая структурная схема
Рекомендованное оборудование:
| Категория | Изображение | Модель | Описание |
| Управляемый модульный коммутатор L2/L3 |
 |
SICOM3028GPT |
|
| Управляемый коммутатор L2 на DIN-Rail |  |
SICOM3000А |
|
| Управляемый коммутатор L2 на DIN-Rail |  |
SICOM3000S |
|
| Неуправляемые коммутаторы на DIN-Rail |
 |
Opal5/8/10/20 |
|
| Неуправляемые коммутаторы с PoE |  |
Opal5/8/10S Opal5/8/10GS |
|
| Modbus шлюзы и преобразователи протоколов |  |
|
|
| Modbus шлюзы и преобразователи протоколов c DB9 |  |
KGW3101/ 3202/ 3204 |
|
Ожидаемые преимуществ IIoT, согласно опросу менеджеров европейских компаний
