Что такое удаленное управление устройствами Интернета вещей и как оно работает?

Наступление Индустрии 4.0 и экспоненциальный рост числа подключенных устройств привели к появлению решений для удаленного управления устройствами Интернета вещей. Интернет вещей можно рассматривать как экосистему, позволяющую объединять несколько интеллектуальных устройств через беспроводные сети, такие как Bluetooth, Wi-Fi и LoRa. Широко распространены интеллектуальные устройства, такие как маяки, датчики и трекеры, каждому из которых присваивается уникальный IP-адрес для идентификации. После подключения к системе управления устройствами большой объем данных автоматически собирается и передается без участия человека, что облегчает мониторинг и устранение неполадок. В этой статье мы подробно рассмотрим определение и другие вопросы, связанные с удаленным управлением устройствами Интернета вещей.

Что такое удаленное управление устройствами IoT?

Удалённое управление устройствами Интернета вещей (IoT) подразумевает мониторинг, управление и контроль устройств, подключенных к Интернету, из центральной локации или платформы. Вместо необходимости физического присутствия рядом с устройствами для настройки параметров или устранения неполадок, удалённое управление позволяет администраторам безопасно управлять целыми парками распределённых устройств Интернета вещей с помощью облачных инструментов.

Удалённое управление устройствами Интернета вещей (IoT) необходимо для эффективной работы разрозненных подключенных устройств в больших масштабах. Базовые системы обеспечивают мониторинг и удалённое управление, а продвинутые платформы используют аналитику телеметрических данных для эффективного контроля. В целом, возможность заблаговременно диагностировать надвигающиеся проблемы крайне ценна.

Как управлять IoT-устройства удаленно

Реализация решения для удаленного управления устройствами Интернета вещей включает несколько ключевых шагов:

Шаг 1 — Подготовка: подключение устройств

Подготовка — это первый шаг в удалённом управлении устройствами Интернета вещей, при котором для корректной работы смарт-устройства необходимо подключение к Интернету. Подготовка включает в себя:

1. Завершите первое соединение между решением IoT и устройством, зарегистрировав устройство.

Вы можете зарегистрировать как одно, так и несколько устройств одновременно. Устройства обычно группируются для эффективного управления, что позволяет одновременно отправлять команды разным устройствам. Например, целый парк роботов-доставщиков можно зарегистрировать в одной группе.

2. Настройте устройство в соответствии с требованиями конкретного решения.

Это может включать подключение к определенным облачным платформам, шлюзам, настройку протоколов связи и т. д. Первоначальная конфигурация задает базовую основу для дальнейшего развития.

Шаг 2 – Аутентификация: проверка личности

Аутентификация подтверждает подлинность устройства перед предоставлением удалённого доступа к IoT, эффективно предотвращая вторжения и сохраняя конфиденциальность конфиденциальной информации. Чтобы включить аутентификацию, администраторы должны настроить параметры безопасности устройства и сети, чтобы разрешать или блокировать попытки доступа.

Хотя процесс аутентификации устройств различается, каждое устройство имеет свой сертификат или ключ для подтверждения подлинности. Номер модели и серийный номер — это лишь некоторые из данных, используемых для подтверждения личности.

Шаг 3 – Конфигурация: настройка функциональности

Как мы уже упоминали выше, управление конфигурацией IoT — это способ настройки функциональности IoT-устройств. После установки нового устройства дальнейшая настройка позволяет адаптировать подключенные устройства к требуемым функциям следующим образом:

– Интеграция индивидуальной логики и поведения посредством кодирования

– Тонкая настройка параметров для оптимизации производительности

– Изменение конфигураций для поддержки новых вариантов использования

Например, систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в здании можно перенастроить на самостоятельную регулировку заданных температур.

Шаг 4 – Управление: удаленное управление устройствами

Вы должны иметь возможность управлять устройствами после их подготовки, аутентификации, настройки и подключения к сети. Удалённое управление поведением устройств IoT после настройки включает в себя:

– Настройка автоматических действий, которые будут выполняться при определенных триггерах

– Отслеживание статусов устройств и рабочих состояний

– Выдача команд группам устройств с панели управления

Это позволяет администраторам координировать устройства без физического доступа.

Шаг 5 – Мониторинг: получение информации

Еще одной ключевой целью удалённого управления IoT-устройствами является удалённое управление IoT через Интернет. Мониторинг IoT-устройств позволяет получить ценную информацию, например:

– Аналитика безотказной работы с системных панелей управления

– Предварительно заданные отчеты о производительности (например, данные о температуре)

– Оповещения и уведомления о критических проблемах, требующих своевременного вмешательства

Они помогают администраторам оптимизировать работу сети и устранять неполадки.

Шаг 6 – Диагностика: выявление проблем

После завершения процесса администратор может диагностировать всю сеть устройств и состояние их работоспособности. Эти процессы позволяют администраторам проводить диагностику с платформы управления без необходимости личного посещения каждого места установки устройств, эффективно и быстро выявляя и устраняя неполадки.

Шаг 7 – Обслуживание и обновления программного обеспечения: расширение функциональности

Для управления безопасностью и функциональностью устройств Интернета вещей (IoT) требуются сложные программно-определяемые атрибуты. Устройства IIoT могут работать десять лет и более. Поэтому для управления удалёнными устройствами IoT администраторы должны иметь возможность в любое время отправлять обновления прошивки для расширения функциональности любых устройств в сети. Ниже приведены несколько примеров обновлений программного обеспечения:

– Установка новых обновлений прошивки для исправления ошибок и улучшения функций

– Установка обновлений безопасности для обеспечения актуальности защиты

– Использование Python для обновления кода функциональности устройства с целью адаптации к меняющимся бизнес-требованиям.

– Настройка конфигураций, таких как частоты отчетов о состоянии

Преимущества rэмоции IoT device mПРАВЛЕНИЕ sрешения

Внедрение специализированных платформ удаленного управления устройствами Интернета вещей имеет ряд преимуществ, в том числе:

Автоматическое определение местоположения: Вы можете быстро выполнить поиск по всему парку устройств или найти любое нужное вам устройство IoT, используя комбинацию таких атрибутов, как статус устройства, идентификатор устройства и тип, для выполнения действия или устранения неполадок.

Удаленное управление: Интернет вещей объединяет множество устройств, иногда сотни или тысячи. Удалённое управление устройствами Интернета вещей позволяет удалённо управлять устройствами, обновлять их и поддерживать работоспособность кластера устройств. Вы также можете удалённо выполнять операции по всему парку устройств, такие как перезапуск, установка исправлений безопасности и перезагрузка к заводским настройкам.

Повышенная безопасность: Устройства Интернета вещей, такие как маршрутизаторы и базовые станции, подвержены риску взлома. Поэтому обновления безопасности критически важны для защиты сетей. Благодаря постоянному мониторингу выявляются аномальные явления в трафике данных и любые попытки изменения конфигурации, и срабатывает сигнализация.

Масштабируемость. Возможность масштабирования развертывания зависит от способности организации осуществлять мониторинг и управление устройствами IoT удаленно через центральный интерфейс управления или локальные мобильные устройства.

Оптимизация сети: Организациям необходимы инструменты для внесения изменений в программное обеспечение с целью оптимизации использования данных, срока службы батареи и функциональности устройств на периферии сети.

Более быстрый выход на рынок: Платформа управления устройствами Интернета вещей помогает разработчикам минимизировать время, необходимое для разработки и тестирования.

Более низкая стоимость: Управление устройствами Интернета вещей выявляет сбои в работе устройств, что помогает прогнозировать необходимость технического обслуживания. Это предотвращает перерастание незначительных инцидентов в более серьёзные и сокращает время обслуживания, что, в свою очередь, приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Когда вам необходимо удаленное управление устройствами IoT?

Существует несколько ситуаций, требующих внедрения специализированной платформы удаленного управления IoT, в том числе:

• Управление большим объемом распределенных активов Интернета вещей — позволяет эффективно управлять тысячами устройств, развернутых на нескольких объектах.
• Устройства в опасных/труднодоступных местах, таких как шахты, мосты и плотины, — обеспечивают безопасный онлайн-доступ к активам в опасных местах, куда сотрудники не должны заходить вручную.
• Критически важные бизнес-активы, требующие высокой доступности. Поддерживает быстрое выявление и устранение неисправностей, сводя к минимуму дорогостоящие простои.
• Требуются частые обновления программного обеспечения/прошивок — упрощает масштабные развертывания беспроводных обновлений.
• Требования к соблюдению нормативных требований. Встроенные средства контроля помогают соблюдать нормативные требования, предусматривающие контроль доступа, регистрацию действий и удаленное удаление данных.

Типы наиболее часто используемых устройств Интернета вещей

К распространенным устройствам Интернета вещей относятся: Bluetooth-маяки, датчики и различные интеллектуальные подключенные объекты. Подключенный объект может иметь десятки встроенных датчиков для распознавания окружающей среды и реагирования на нее. Подключенный объект может иметь десятки встроенных датчиков для распознавания окружающей среды и реагирования на нее. Датчик выводит информацию и обменивается данными с другими подключенными системами, а затем отправляет отчет обратно в облако.

• Датчик температуры

Промышленный сектор здравоохранения и холодильные перевозки особенно нуждаются в таких датчиках для поддержания товаров при определенной температуре.

• Датчик влажности

Датчики влажности могут использоваться для расчета количества водяного пара и уровня воды в атмосфере и обычно устанавливаются в системах отопления, кухонной канализации, плотинах и системах кондиционирования воздуха.

• Акселерометр

Акселерометры используются для измерения скорости объектов относительно времени. Они часто используются в интеллектуальных шагомерах и системах мониторинга автопарков. Кроме того, они широко используются в системах защиты от краж, которые оповещают о появлении неподвижного объекта или человека в помещении.

• Датчик контроля энергии

Датчики учета электроэнергии в основном используются в интеллектуальных счетчиках воды, которые экономят время и усилия по ручному считыванию показаний счетчиков и повышают точность.

• Трекер местоположения

Наша повседневная жизнь теперь неотделима от решения для отслеживания местоположенияНа рынке представлено множество датчиков местоположения с поддержкой Интернета вещей, которые можно установить на груз или отслеживать местонахождение человека. При использовании нескольких трекеров особенно важен контроль всех устройств в режиме реального времени.

Возможности удаленного управления устройствами IoT

Для систем удаленного мониторинга IoT требуются некоторые функции, обеспечивающие более высокий уровень контроля над удаленными устройствами.

Мгновенное оповещение

Мгновенные оповещения позволяют своевременно получать важные изменения состояния системы. Ваши оповещения имеют смысл только в том случае, если их можно правильно деактивировать или отреагировать на них. Если уведомление сообщает о проблеме, которую невозможно решить удалённо, оно должно содержать достаточно информации, чтобы вы знали, что делать дальше. Эти всплывающие уведомления должны быть доставлены тем, кто может принять меры. Другой подход — управление событиями. Выявив первопричину оповещений о критических сбоях, вы сможете понять, какие ещё уведомления можно настроить, чтобы предотвратить повторение подобной проблемы.

Эффективный сбор данных

Ваши устройства Интернета вещей могут быть развернуты в удалённых местах, поэтому вам необходимо иметь эффективный метод сбора данных. Существует два важных метода получения данных: push-уведомления и опрос. Для систем мониторинга Интернета вещей подход, основанный на push-уведомлениях, может быть более удобным, но следует учитывать компромиссы. Эти компромиссы обычно включают в себя соответствующие протоколы связи. Важно убедиться, что протоколы, поддерживаемые вашим устройством, обеспечивают эффективный способ сбора данных. Однако также необходимо использовать открытые протоколы для обеспечения совместимости между различными устройствами.

Диаграммы для анализа тенденций

Система удалённого мониторинга IoT может предоставлять данные за любой заданный период. Однако сама по себе необработанная информация не пригодна для непосредственного использования, но может помочь нам её понять. Лучше всего иметь систему мониторинга, которая позволяет выполнять запросы к базе данных и затем визуально отображать данные. Существует множество других типов визуального представления данных, но линейный график — лучший способ добиться желаемого результата.

Беспроводные технологии для удаленного управления устройствами Интернета вещей

Управление Интернетом вещей осуществляется путём подключения устройств к сети, обмена информацией и передачи данных. Поэтому при запуске стратегии удалённого управления Интернетом вещей следует выбрать подходящие методы связи. Ниже перечислены некоторые методы связи, используемые для передачи данных в Интернете вещей.

Wi-Fi

Wi-Fi — это локальная сеть для обмена данными с подключёнными электронными устройствами. Высокая скорость передачи данных делает её подходящей для передачи файлов, но при этом она потребляет много энергии. Технология Wi-Fi основана на стандарте IEEE 802.11n и в основном используется дома и на предприятиях, обеспечивая скорость передачи данных в сотни мегабит в секунду.

Блютуз

Технология Bluetooth — важный протокол Интернета вещей, идеально подходящий для мобильных устройств и широко используемый для связи на малых расстояниях. Он подходит для передачи небольших объемов данных на персональные устройства, такие как умные часы или датчики. Он потребляет относительно мало энергии и обладает потенциалом для масштабирования на все рынки для инноваций.

LoRaWAN

ЛоРаВан, сокращение от Long Range Wide Area Network (широкополосная сеть дальнего действия), — это устройство Интернета вещей, используемое для беспроводного управления аккумуляторами и один из самых популярных методов связи в Интернете вещей, известный взаимодействием на больших расстояниях при очень низком энергопотреблении. Кроме того, оно может обнаруживать сигналы ниже уровня шума. Оно широко распространено в умных городах, объединяющих миллионы устройств.

NFC

NFC — это беспроводная технология, разработанная для коротких расстояний, до 10 сантиметров. Она работает на основе электромагнитной индукции между двумя рамочными антеннами, находящимися вблизи электромагнитного поля. NFC может использоваться для мгновенной передачи файлов и бесконтактных платежей. Благодаря низкому энергопотреблению, NFC — это протокол связи на короткие расстояния.

ZigBee

ZigBee — это также протокол беспроводной связи для устройств Интернета вещей малого радиуса действия, основанный на стандарте IEEE 802.15.4. Рабочая частота составляет 2.4 ГГц, а скорость передачи данных — 250 кбит/с. Преимуществами являются низкое энергопотребление, безопасность, надежность, масштабируемость и большое количество узлов. ZigBee может передавать данные на расстояние до 200 метров и поддерживать до 1024 узлов в сети.

RFID

RFID использует электромагнитные поля для идентификации и отслеживания меток, прикреплённых к объектам. Устройство считывает данные с метки и отправляет их в базу данных.

Z-Wave

Z-Wave — это беспроводная технология маломощной радиочастотной связи. Подходит для устройств домашней автоматизации, таких как контроллеры ламп и датчики. Благодаря топологии Mesh-сети можно управлять до 232 устройствами, а дальность связи может достигать 40 метров.

СигФокс

SigFox стремится снизить стоимость широкополосного покрытия в прикладных областях. Он обеспечивает любую связь, требующую минимального энергопотребления, основанную на двусторонней связи, для потребительских товаров, розничной торговли, транспорта и энергетики.

MQTT

MQTT — это облегчённый протокол для передачи данных от датчиков к приложениям и промежуточному программному обеспечению. Он располагается на верхнем уровне уровня TCP/IP и состоит из трёх компонентов: брокера, подписчика и издателя. Издатели собирают данные и передают их подписчикам. Брокер проверяет издателей и подписчиков на предмет их авторизации.
MQTT предоставляет три шаблона для достижения качества обслуживания:

• QoS0 отправляет максимум один раз: наименее надёжный, но самый быстрый режим. Публикации были отправлены, но подтверждения не было получено.
• QoS1 отправляет по крайней мере один раз: сообщение может быть отправлено по крайней мере один раз, но дублирующие сообщения все равно могут быть получены.
• QoS2 отправляет только один раз: это самый надежный шаблон, но он также требует наибольшей пропускной способности и требует контрольной копии, чтобы убедиться, что сообщение отправлено только один раз.

AMQP

AMQP — это открытый стандартный протокол подписки и публикации, разработанный в финансовой отрасли. Он обеспечивает асинхронную подписку или публикацию данных посредством обмена сообщениями. Функция хранения и пересылки данных обеспечивает надежность даже при сбоях в работе сети. AMQP, вероятно, единственный жизнеспособный протокол для сквозных приложений в Интернете вещей, часто используемый в тяжёлом промышленном оборудовании или SCADA систем.

ДДС

Протокол Data Distribution Service разработан специально для связи в режиме реального времени, надежного, масштабируемого и высокопроизводительного обмена данными между подключенными устройствами независимо от программных и аппаратных платформ. Он поддерживает архитектуры с меньшим количеством многоадресных рассылок и агентов, обеспечивая высокое качество обслуживания и совместимость. Он может использоваться для развертывания промышленного Интернета вещей, включая высокотехнологичные сервисы, такие как беспилотные автомобили, управление интеллектуальными сетями, управление воздушным движением и робототехника.

ЛвМ2М

LwM2M — это облегчённая модель M2M, разработанная для удовлетворения потребностей устройств с ограниченными ресурсами. Она реализует множество функций управления устройствами IoT, таких как управление подключением и мониторинг удалённых устройств, а также обновление прошивки и программного обеспечения.

OCPP

OCPP — это протокол, позволяющий системам зарядки электромобилей взаимодействовать с центральной системой управления. Он используется для передачи оператору зарядной станции 24-часового прогноза доступной емкости.

Проблемы managing dраспределенный Интернет вещей dустройства

Несмотря на огромную ценность, удалённое развертывание устройств Интернета вещей (IoT) также создаёт трудности, особенно при работе с тысячами распределённых устройств, а не с фиксированным набором оборудования на одной площадке. К распространённым проблемам и трудностям, возникающим при управлении удалёнными сетями и оборудованием устройств IoT, относятся:

• Фрагментированная промышленность, новые стандарты

Интернет вещей остается молодой, быстро развивающейся отраслью без универсальных стандартов для протоколов подключения, форматов данных и т. д. Успешное управление различным оборудованием, моделями и типами подключения имеет решающее значение.

• Ограничения батареи

Поддержка энергосберегающего режима работы для максимального продления срока службы аккумуляторов устройств при одновременном сборе и передаче адекватных данных требует тщательного баланса. Частые беспроводные обновления также могут быстро разрядить аккумуляторы подключенных устройств.

• Ограничения покрытия сети и пропускной способности

На объектах в удалённых местах часто наблюдается нестабильное соединение сотовой связи или Wi-Fi. Даже в зонах с подключением передача большого количества телеметрических данных с датчиков может перегружать доступную полосу пропускания. Ключевую роль играет тщательная оценка доступного подключения и установка пороговых значений частоты передачи данных.

• Увеличение масштаба и сложности

По мере подключения и развертывания всё большего количества активов проблемы управления тысячами разнородных устройств и растущими объёмами данных могут быстро накапливаться. Выбор решений, специально разработанных для лёгкого масштабирования, имеет решающее значение.

Платформа удаленного управления устройствами IoTs

На рынке представлены облачные платформы для различных решений Интернета вещей. Ниже представлены три ведущие платформы для удалённого управления устройствами Интернета вещей, ориентированные на бизнес-приложения:

Интернет вещей АМС

AWS IoT предоставляет облачные сервисы и программное обеспечение для устройств, позволяя подключать ваши IoT-устройства к другим устройствам и интегрировать их в решения AWS IoT. Доступны следующие протоколы:

LoRaWAN

MQTT

MQTT через WSS

HTTP

Интернет вещей Azure

AWS IoT — это облачная платформа, которая предоставляет услуги для множества механизмов безопасности, например, шифрования и контроля доступа к данным, собираемым устройствами, а также услуги по мониторингу и аудиту конфигурации с помощью открытых и масштабируемых решений безопасности для облачного IoT.

Облачный Интернет вещей Google

Платформа Google Cloud IoT позволяет вам получить доступ к информации о глобальной сети устройств. Полностью управляемые взаимодействия позволяют подключать, анализировать и хранить данные в облаке или на периферии. Вы можете использовать преимущества компонентов Google Cloud IoT для извлечения максимальной пользы из данных устройств, от сбора данных до аналитики. С помощью этой платформы можно в режиме реального времени выявлять необходимость обслуживания и оптимизации производительности.

Заключение

Если вы планируете проект Интернета вещей или хотите модернизировать сеть развернутого оборудования, удалённое управление устройствами Интернета вещей станет неотъемлемой частью вашего решения. Платформа служит ключом к поддержанию актуальности и оптимизации вашего устройства в соответствии с конкретными потребностями вашего приложения. Все эти преимущества обеспечат вам максимальную окупаемость инвестиций.

Чтобы узнать больше о добавлении возможностей удаленного мониторинга и управления среднего и крупного масштаба с использованием современных инноваций Интернета вещей, посетите сайт MOKOSMART и изучите наши комплексные аппаратные решения Интернета вещей, включая устройства Bluetooth и LoRaWAN.