1. معسكر الروبوت 3D الاستشعار عن الصعوبات الداخلية والخارجية ، MediaTek ، والانضمام إلى اللعبة.
لأخبار شبكة الجزئي العام الماضي، أبل آي فون X مجهزة وظيفة الوجه ID، فتبدأ مصدر قلق كبير لصناعة 3D الاستشعار عن بعد، ومن المتوقع أن يتبع هذا العام المصنعين مخيم الروبوت مثل هواوي والدخن والخ. معهد بحوث طوبولوجيا يتنبأ 2020 تبلغ قيمة الناتج من وحدة الاستشعار 3D الهاتف الذكي العالمي تصل إلى 10.85 مليار دولار امريكى.
في وقت سابق من تقارير وسائل الاعلام الاجنبية، وهو مقياس رئيسي الشعور 3D VCSEL جهاز العرض لا يزال أقل من أسرع إلى 2019، وظائف استشعار 3D لديها فرصة لاستخدامها في الهاتف الذكي الروبوت الخاص بك. MEMS وتكنولوجيا التصوير، مدير الأبحاث في شركة أبحاث السوق Yole DÉVELOPPEMENT بيير Cambou، لأن أبل TrueDepth تكنولوجيا كاميرا شكلت لعتبة عالية، وتوقع أن المنافسين الآخرين قد تستغرق أكثر من عام لتوفير مماثلة فون X 3D تكنولوجيا الاستشعار. لذلك، في هذه المرحلة اختيار الشاشة الرئيسية في إطار برنامج لتحديد هوية مخيم بصمة الروبوت، مثل إصدار Vivo X20 Plus UD ، بالإضافة إلى إصدار الدخن 7 ، Meizu 16 ، Samsung Note 9 ، إلخ.
على الرغم من ذلك ، من المتوقع أن يتابع معسكر Android وحدة التحسس ثلاثية الأبعاد.
تكنولوجيا الاستشعار 3D هو أيضا أهم جزء من أصعب، هي القدرة على أداء قياس المسافة بدقة، وشكل خوارزميات مختلفة مختلف الحواجز براءات الاختراع، ولكن أيضا إلى كل مكونات 3D الاستشعار عن بعد وحدة لإنتاج اختلاف طفيف الآن أكثر شيوعا تشمل تقنيات الاستشعار الرؤية المجسمة والضوء المهيك ووقت الطيران (ToF).
3D تكنولوجيا الاستشعار الباعة المخيم، بالإضافة إلى معسكر أبل Lumentum / II-VI، في مخيم الروبوت، وحلول أكثر اكتمالا (القدرة على توفير وحدة) موردون في الواقع لا معنى كبير 3D الشحن الآن وحدة القياس لمصنعي الهواتف النقالة هي مخيم Google، يتم توفير مفتاح من الألمانية PMD تصميم VCSEL CIS IR بواسطة مسبك وانفينيون برينستون أوبترونيكس. مخيم آخر هو تمريرة عالية + برنامج Himax (Himax)، التي تقدمها كوالكوم والحلول تصميم رقاقة، لتقديم مشهد البصريات وزارة الطاقة WLO وما شابه ذلك.
برنامج كوالكوم + Himax وأكثر نضجا حاليا الروبوت 3D مخطط الاستشعار، Himax الخوارزميات الأساسية برنامج الماجستير وتصميم الأجهزة وقدرات التصنيع، وتوفر وحدة ضوء هيكلة متكاملة (سليم، الهيكلية الخفيفة وحدة) 3D الاستشعار عن الحل الشامل. تونغ هاي الإبلاغ الإلكتروني، مكونات Himax تشارك في معظم التصميم والصنع، تشمل الذات متكاملة وزارة الطاقة والتصميم WLO، ASIC، ورابطة الدول المستقلة، وجهاز الإرسال ليزر IC، تكساس، ووحدة بأكملها، التي تكمن في عمق الجيل خريطة ASIC كوالكوم 3D الخوارزمية. وفي الوقت نفسه، Himax أيضا مصممة بشكل مستقل معدات AA المستخدمة تكساس نهاية التجمع ومن المتوقع أن تنتهي 18Q1 سليم (ضوء منظم) الطاقة الإنتاجية ستصل 2kk / الشهر، يهضم بشكل رئيسي من قبل العلامة التجارية للهاتف المحمول الصين. بالإضافة إلى سليم، Himax توفر حاليا للعملاء مع 3D الاستشعار التجمع / برامج تضم WLO (لأبل)، وتستخدم كوالكوم + Himax سليم (للآلات الراقية اندروز)، وبرامج رؤية مجهر (للآلات المنخفضة نهاية اندروز)، وحجم الإنتاج WLO. حلول رؤية مجهر أساسا اثنين من الكاميرات 3D المحاكاة البصرية، مع ضوء مشفرة لتعزيز معلومات الصورة العمق. رؤية Himax مجهر 3D استشعار الهدف الرئيسي المخطط هي آلة المنخفضة نهاية أندروز، الذي يعرف بأنه أقل من 10 دولار.
Himax هو تايوان عرض سائق الشركة الرائدة في مجال الحقل IC منذ عام 2006 في الولايات المتحدة لا تزال تتوسع البحث والتطوير في مجالات جديدة، بما في ذلك جهاز استشعار CMOS صورة، microdisplays LCOS، الخ، تليها جهة تمريرة عالية في متناول اليد في الاستشعار 3D، أدرج آر إكس CIS الأبعاد ، يمكن القول 20٪ فقط من وحدات الهاتف CIS العادية، أكثر من 33،000 إسقاط الفور، في غضون 20 الى 100cm مجموعة من نسبة الخطأ أقل من 1٪، وما إلى ذلك المخيم الروبوت الحالية أعلى مستوى من الجودة 3D SLIM نظام الاستشعار أصبح الروبوت مخيم المفضل. بالإضافة إلى ذلك، بدأت Himax WLO توريد منتجات أبل في النصف الثاني من العام الماضي، اندلاع سليم لاحق والتطور السريع لصناعة سيدفع منتجات الشركة بسرعة على كمية WLO.
وأشار تقرير بحثي الإلكترونية بها، Himax سبب قوة لتوفير حل كامل، وأكثر من المكونات الأساسية المشاركة في تصميم أو تصنيع، تقوم أساسا على قدرات التصنيع الدقة في مجال تراكم العميقة في مجال NIR CMOS الاستشعار، WLO / وزارة الطاقة وغيرها من الأجهزة والتجمع ليزر وحدة الارسال واختبار القدرات. Himax في مجال قياس 3D شعور عميق من التراث، سواء كان نضج البرنامج، الجدول الزمني للإنتاج، أو خوارزميات الأساسية والمكونات وحلول التصميم، هي أكبر مخيم الروبوت، والمتابعة ومن المتوقع أن التمتع الكامل عيد اندلاع هذه الصناعة.
VCSEL المورد الرئيسي تهيمن عليها أبل، مخيم الروبوت القادم أفضل شيء
A تمريرة عالية فون + Himax سلسلة التوريد يمكن أن ينظر إليها في المقارنة بين حلين، لمست 3D VCSEL هو TOF المكونات الرئيسية والتقنيات المستخدمة عادة في مصدر الضوء منظم، حافة انبعاث الليزر (ليزر الحافة البعث، ثعبان البحر) هو آخر حل واحد، ولكن VCSEL لديه أفضل نوعية شعاع، وانخفاض منخفض تباين شعاع، واستهلاك الطاقة، وحجم وحدة هو أيضا ميزة. فون باستخدام VCSEL، كوالكوم + Himax باستخدام ثعبان البحر.
VCSEL باستخدام عملية إنتاج أشباه الموصلات، ومعسكر أبل مع 6 بوصة الغاليوم رقاقة القطع القيام به، ولكن هذه الصناعة يمكن أن تصل إلى ست بوصات من الإنتاج الضخم ليست العديد من المصنعين، الموردين VCSEL أخرى تنتج الآن أكثر من الطاقة هو 4 بوصات، والأقلية 3 بوصات، والمعروض في السوق ضيق الكلي والطلب، ساهم أيضا في تأثير غير أبل مخيم استيراد 3D بسرعة تكنولوجيا الاستشعار عن بعد.
وبالإضافة إلى ذلك، موردا رئيسيا للVCSEL Lumentum موجود بين اتفاق براءة اختراع أبل، يجعل المخيم الروبوت Ruoyu جولة المتابعة يمكن أن تختار فقط VCSEL وثعبان البحر على المدى القصير، ولكن سوء ثعبان البحر الكهروضوئية كفاءة التحويل والتكلفة العالية، الأمر الذي سيجعل الروبوت مخيم 3D مخطط الاستشعار لا يزال من الصعب المنافسة على التكاليف والكفاءة مع أبل. كاميرا أمامية شائعة نسبيا، ومجهزة 3D الاستشعار عن بعد وحدة سيكلف مبلغ إضافي قدره 20 $ إلى 25 $ هواوي، ممن لهم، الجسم الحي والدخن وغيرها من الشركات المصنعة للهاتف المحمول أنها لا تخطط لمتابعة كمية كبيرة من النماذج الراقية، إلا بعد انخفاض حاد في تكلفة، وتطبيقات النماذج السائدة الممكنة ومن المتوقع أن تحتاج إلى الانتظار حتى عام 2019.
ووفقا لمعهد بو توه البحوث الصناعية وأشار إلى أن تقدير متحفظ يصل إلى 2018 اثنين فقط من بائعين الروبوت قد تتبع، بما في ذلك هواوي ويدعو أيضا إلى الدخن عالية، إلا أن عددا من إنتاج لا يكون كبيرا جدا، لذلك ستواصل أبل أن الهاتف 3D المحمول الاستشعار أكبر تبنته. 2018 مجهزة 3D الاستشعار عن بعد وحدة من إجمالي إنتاج الهواتف الذكية ستصل إلى 197 مليون، والتي تمثل فون مقابل 165 مليون دولار. بالإضافة إلى ذلك، 2018 3D الاستشعار عن بعد وحدة تقدر قيمة السوق العالمية من حول 5120000000 $، ونسبة ساهم فون تصل إلى 84.5٪.
ثلاثة تحديات رئيسية: القدرة الإنتاجية ، العائد ، والتكلفة. MediaTek على استعداد للانضمام.
في مواجهة النمو السريع في الطلب في السوق، برنامج كوالكوم + Himax من جهة لا تستطيع ان تلبي الانتاج لا يمكن، من ناحية أخرى 3D الاستشعار عن بعد وحدة التصحيح هو أيضا مشكلة، وهي كشفت بداية السلسلة الصناعية أن هناك عدد قليل 3D كاميرا مصنع وحدة وحدة كوالكوم لارسال العينات بعد مرور شهرين لم تتلق أي إشارة الانتهاء من التكليف، ويكون وحدة مصنعين حاليا للانتظار جانب واحد، في حين باستمرار على تحسين الإنتاجية. ويرجع ذلك إلى تمرير عالية التكليف الجدول الزمني ليست مثالية، الجدول الزمني للإنتاج الشامل خائف بعض التأخير.
حاليا الروبوت مخيم 3D وحدة الاستشعار عن رقاقة الرئيسية المقدمة أساسا من كوالكوم، في مواجهة إمكانات السوق الهائلة، ميديا تيك أعدت بالفعل واردة. ويذكر أن ميديا تيك يهدف أيضا إلى المورد دور APU ينضم 3D الاستشعار عن ساحة المعركة، وتهدف إلى التفاف الشبكة العصبية (CNN) - على غرار محرك آبل العصبي - لدعم تحديد الهوية البيومترية ، قال عاملون أن MediaTek سيتم دمجها مع كاميرا Opie ثلاثية الأبعاد المصممة لتوفير مسرع CNN لـ Xiaomi في المستقبل.
في MWC هذا العام، سوف ميديا تيك عرض كاميرا استشعار الهاتف 3D، وسوف منصة جديدة P-سلسلة رقاقة دعم كاميرا استشعار اوبي ضوء 3D 2016 ميديا تيك لمصلحة اوبي ضوء، تصميم منصة مرجعها التكيف الكامل الأخير من تكنولوجيا الاستشعار 3D. بعد شهرين من العام بالإفراج فون X، وضع اوبي وحدة ضوء لارسال عينات لميديا تيك ومصنعي الهواتف النقالة المحلية TOP 3، حيث ضوء اوبي كما أصبح أول مصنع في الصين لإرسال عينة كاميرا أمامية ثلاثية الأبعاد.
بالإضافة إلى ذلك ، قامت شركة تصميم IC كبيرة أخرى في تايوان بحفر العديد من موظفي R & D من Qijing Optical ، وهم جميعًا أعضاء فريق أساسي في مشروع Google Glass الأصلي.
كوالكوم + نوفاتيك Himax، ميديا تيك + اوبي الضوء، وبعد المجلس، سواء لجعل الروبوت مخيم 3D تكنولوجيا الاستشعار أبعد من ذلك، يمكن أن يكون في نهاية المطاف مقارنة فون X؟ وينظر للصناعات.
2. قم بتمرير ثلاثة معايير جديدة للتعرف على الوجه على iPhone ؛
تعيين شبكة الأخبار الدقيقة، أصدرت أبل ثلاثة فون الجديد هذا العام تقريبا مفروغ منه، وينظر معظم الاهتمام أولا في اي فون X 3D الاستشعار ميزة التعرف على الوجه، ومن المتوقع هذا العام ثلاث طائرات جديدة مجهزة استيراد كامل القياسية.
تاريخيا معظم الاستشعار 3D باستخدام الأشعة تحت الحمراء الصمام للكشف، ولكن دقة لا يزال من الصعب تلبية طلب الهاتف الذكي، والتفاح مع دقة VCSEL أفضل (عمودي تجويف سطح الباعثة ليزر) والتكنولوجيا، التي يهيمن عليها الجمعية الاستشعار الأمريكية Lumentum، Finisar التنمية وتوفير تنضيد جديد، WIN شعبة جي وانغ هي المسؤولة عن تصنيع المعدات الأصلية، ومن ثم بناء الاستشعار البيئي 3D.
انتشرت صناعة الأخيرة أكثر من فون الجديد ثلاث طائرات تجسس والصور والشاشة يكون دائما "الانفجارات"، وهذا يعني نظام التعرف على قد تصبح معيارا.
وكانت شائعات في السوق طوال العام، فإن اي فون الجديد إنشاء تصميم كامل الشاشة، ولكن أيضا لديها "هامش" على غرار وسوف وظيفة الوجه ID تساعد تطبيقات الاستشعار 3D أصبحت أكثر شعبية، وسوف تسهم أيضا في الطلب في السوق سوف زرنيخ الغاليوم نمو مزدوج.
اي فون X بعد نهاية السوق، أصبحت تطبيقات التعرف على الوجوه واحدة من الهواتف الذكية الأكثر شعبية من التطبيقات الجديدة، وتنفيذ المكونات الرئيسية 3D مكونات الاستشعار من هذا التطبيق، واعتبره معظم صناعة رام السوق هذا العام.
3. تحقيق الاستقرار اتصال عقدة حافة كمهمة أساسية IIoT يدرك ذكاء حافة الشبكة ؛
آلة الشبكية الصناعية يمكن الشعور عدد الاستشعار عن بعد في نوع من المعلومات، ويمكن استخدام هذه المعلومات لأشياء في المنتج الصناعي (IIoT) بيئة اتخاذ قرارات حاسمة. يقع في أجهزة الاستشعار عقدة حافة قد تكون معزولة عن أي نقطة جمع البيانات (بيانات تجميع نقطة)، حيث يجب أن يمر عبر بوابة لربط، وهذا النوع من بوابة المسؤولة أساسا لنقل البيانات إلى حافة الشبكة.
تشكل المستشعرات الطرف الأمامي لنظام IIoT ، ونقوم بقياس البيانات وتحويل المعلومات المستشعرة إلى بيانات قابلة للقياس الكمي ، مثل الضغط ، أو الإزاحة ، أو عدد الدورات ، وبعد تصفية البيانات ، يتم اختيار المعلومات الأكثر قيمة. ثم يتم إعادته من العقدة إلى النظام الخلفي للمعالجة ، حيث يتيح الاتصال منخفض الكمون للنظام اتخاذ قرارات حاسمة فورًا بعد تلقي البيانات الهامة.
يجب ربط العقد الحافة بشكل عام بالشبكة من خلال نقاط الاتصال السلكية أو اللاسلكية (WSN) ، وفي هذه السلسلة من الإشارات ، تظل سلامة البيانات مهمة للغاية ، وإذا لم يكن الاتصال مستمرًا ، فإن كسر الأسلاك أو تدهور الجودة والاستشعار والقياس الأمثل البيانات ليس لها قيمة على الإطلاق.عند تصميم بنية النظام ، يكون الاعتبار الأول هو بروتوكول الاتصال القوي ، ويعتمد أفضل اختيار على متطلبات الارتباط ، بما في ذلك المسافة وعرض النطاق والطاقة والتشغيل البيني والأمان والموثوقية. الجنس.
يلعب الاتصال الصناعي السلكي دورًا رئيسيًا في التقنيات التي تتطلب استقرارًا عبر الإنترنت مثل EtherNet / IP و KNX و DALI و PROFINET و ModbusTCP. تستخدم مجموعة مستشعرات العقد في كل ركن من أركان المحطة الشبكات اللاسلكية والبوابات. يعتمد الاتصال والبوابة على البنية التحتية السلكية للارتباط بالنظام الرئيسي.
يجب أن يكون لعقد المحسس قدرات الشبكات
في المستقبل ، لن يستخدم سوى عدد قليل من نقاط إنترنت الأشياء الشبكية عبر شبكة الإنترنت ، حيث ستستخدم معظم هذه الشبكات شبكات لاسلكية ، حيث يجب أن تسمح شبكة الإنترنت الصناعية ذات الكفاءة العالية التي تربط الإستراتيجية بجعل أجهزة الاستشعار موجودة في أي مكان يمكن فيه استشعار المعلومات القيمة. في المنطقة التي يتم فيها تركيب أجهزة الاتصالات والطاقة حاليًا.
يجب أن تحتوي عقدة المستشعر على طريقة للتواصل مع الشبكة ، ومع تعيين بروتوكولات الاتصالات ذات المستوى الأعلى لهذا النوع من الارتباط بواسطة إطار عمل إنترنت الأشياء الصناعية ، من المتوقع أن يتابع جزء الاتصال السلكي شبكة الإيثرنت ، حيث يتم إعداد شبكة الإيثرنت من 10 ميجا بايت في الثانية. يغطي معدلات الإرسال أعلى من 100 جيجابت في الثانية ، وعادةً ما يتم استهداف أجزاء السرعة الأعلى في خط العمود الفقري بين اتصال الإنترنت مع مجموعة مضيف خادم السحابة.
تستخدم الشبكات الصناعية مثل KNX ، والتي تكون أبطأ ، النحاس المجدول المزدوج لنقل الإشارات التفاضلية ، واستخدام 30 فولت من الكهرباء ، ولها عرض نطاق إجمالي يبلغ 9600 بت في الثانية ، وبما أن كل شريحة يمكن أن تدعم عددًا محدودًا من العناوين (256) ، لذلك ، يمكن لآلية العنونة أن تدعم ما يصل إلى 65،536 جهازًا ، والحد الأقصى لمسافة الإرسال لكل جزء شبكة هو 1000 متر ، ويمكن للمستخدم اختيار تهيئة جهاز إعادة الإرسال ، حيث يدعم كل مكرر ما يصل إلى أربعة أجزاء من الشبكة.
البيئة الصناعية الشبكات اللاسلكية تواجه تحديات متعددة
عندما يدرس مصممو نظام شبكة الاتصالات اللاسلكية IIoT أي تكنولوجيات الاتصال والشبكات التي يجب اعتمادها ، سيجدون أنفسهم يواجهون العديد من التحديات ، ويجب عليهم مراعاة القيود التالية من موضع أعلى:
مسافة الإرسال
رابط متقطع أو مستمر
عرض النطاق الترددي
قوة
التوافقية
سلامة
دقة
مسافة الإرسال
يشير ما يسمى بالمسافة هنا إلى المسافة المقطوعة بواسطة البيانات المنقولة بواسطة جهاز IIoT المتصل ، فشبكة المنطقة الشخصية للمسافات القصيرة (PAN) لها مسافة إرسال لفئة المقياس (الشكل 1) ، مثل تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة (BLE). يمكن استخدام شبكة محلية (LAN) مع مسافة إرسال عدة مئات من الأمتار لتركيب أجهزة استشعار آلية مختلفة في نفس المبنى ، أما بالنسبة لشبكة واسعة (WAN) مع مسافة إرسال عدة كيلومترات ، ويشمل تطبيقه تركيب مختلف أجهزة الاستشعار الزراعية في مزرعة واسعة.
الشكل 1: وصلة لاسلكية قصيرة المدى
يجب أن يتطابق بروتوكول الشبكة المحدد مع مسافة الإرسال التي يتطلبها سياق إنترنت الأشياء الصناعي ، على سبيل المثال ، بالنسبة لتطبيق شبكة LAN الداخلية بمسافة عدة عشرات من الأمتار ، فإن شبكة المحمول 4G غير مناسبة من حيث التعقيد والطاقة. عندما يتم تحدي مسافات نقل البيانات ، تكون عمليات الحافة بديلاً صالحًا ، حيث يمكننا إجراء تحليل البيانات مباشرةً على أطراف الحافة دون الحاجة إلى إرسال البيانات إلى النظام الرئيسي للمعالجة.
ونقل الطاقة الكهربائية من شدة موجات الراديو انتقال مربع المسافة يتناسب عكسيا مع قوة قوة إشارة من موجات الراديو ومربع المسافة المقطوعة، وبالتالي عندما يتم تضاعف بعد انتقال، يتلقى المتلقي سوى ربع القوة الأصلية للطاقة موجات الراديو. المنقولة لكل 6dBm زيادة في طاقة إشارة الخرج ، سوف تتضاعف مسافة الإرسال.
في مساحة النقل الخالية من العوائق المثالية ، فإن قانون المربع العكسي هو العامل الوحيد الذي يؤثر على مسافة الإرسال ، ومع ذلك ، فإن مسافة الإرسال في العالم الحقيقي تضعف بسبب عرقلة أشياء مثل الجدران والأسوار والنباتات على مسار الإرسال.
بالإضافة إلى ذلك ، تمتص الرطوبة في الهواء أيضًا طاقة التردد الراديوي ، وتعبر الأجسام المعدنية عن الموجات الراديوية ، مما يؤدي إلى وصول إشارات ثانوية إلى المستقبل عند نقاط زمنية مختلفة ، كما يمكن أن يتسبب فقد الطاقة الإضافي أيضًا في حدوث تداخل هدام.
تحدد حساسية المتلقي راديو الحد الأقصى للخسارة مسير الانتشار. على سبيل المثال، في 2.4GHZ ل/ العلمية / الطبية (ISM) الفرقة الصناعية وحساسية المتلقي الحد الأدنى من الإشعاع RF -85dBm. نشر نحو كل الاتجاهات بشكل موحد، والخطوط الكنتورية كثافة سيشكل كرة (A = 4πR2) ، حيث R هي المسافة من المرسل إلى المستقبِل ، بالأمتار ، وفقاً لصيغة إرسال Friis ، خسارة الفضاء الحر (FSPL) والمرسل والمستقبل مربع المسافة بينهما وبين مربع تردد إشارة الراديو متناسبة.
في الصيغة ، Pt = طاقة الإرسال بالواط ، S = القدرة في المسافة R.
في الصيغة ، استقبلت Pr = الطاقة بالواط.
w (طول موجة إشارة الإرسال بالأمتار) = c (سرعة الضوء) / التردد f (Hz) = 3 × 108 (m / s2) / f (Hz) أو 300 / f (MHz)
حيث و = تردد الإرسال
إذا كان تردد إحالته إلى أن تنتقل وكما هو معروف المسافة، لحساب نقل البيانات وفقا FPSL على الجانب المتلقي كما هو مبين في ميزانية الوصلة المعادلة 1.
الطاقة المستلمة (dBm) = الطاقة المرسلة (dBm) + المكاسب (dB) - اللطخات ...... Formula 1
النطاق الترددي والروابط
يشير إلى معدل سرعة نقل البيانات من قيود عرض النطاق الترددي وحدة العقد استشعار وقت IIoT جمع البيانات والحد الأقصى لمعدل العوامل البيانات الصادرة يعتبر على النحو التالي:
إجمالي كمية البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة كل جهاز بعد فترة زمنية معينة.
عدد العقد التي تم نشرها وتجميعها في عبّارة.
وبالنظر إلى وضع الإرسال الذروة المستمر أو المتقطع ، ما هو مقدار عرض النطاق الترددي المتوفر اللازم لتلبية الطلب في أوقات الذروة.
كمية حجم الحزمة يجب أن تكون متوافقة مع بروتوكول الشبكة لنقل البيانات. عندما تمتلئ فارغ نقل حزم البيانات، وكفاءة هذا البروتوكول ليست عالية، ولكن تم قطع الحزمة إلى كتل صغيرة عدد أكبر من حزم البيانات الصغيرة التي تنتقل بشكل منفصل، أن دفع ثمن كثيفة الاستخدام للموارد. لا يتصل جهاز IIoT إلى الشبكة في أي وقت، ولكن فقط بعد الانتهاء من نقل البيانات من وقت لآخر خارج، من أجل توفير الطاقة أو عرض النطاق الترددي الموارد.
القدرة وقابلية التشغيل البيني
إذا كنت تستخدم بطارية IIoT تحتاج الأجهزة للحفاظ على السلطة، يجب أن يكون الجهاز خاملا لطالما التحول إلى وضع السكون على الفور، ونحن لا يمكن أن تعتمد على ظروف مختلفة تحميل الشبكة، بدء تعديل الوضع استهلاك الطاقة الجهاز، وهكذا سوف تساعد على جعل الجهاز إمدادات الطاقة يمكن مطابقة سعة البطارية مع الطاقة اللازمة لنقل البيانات الضرورية.
لا بد تداخل الشبكات محتمل بين العقد مختلفة لتصبح مشكلة كبيرة، والنهج التقليدي هو استخدام السلكية معيار الصناعة وبروتوكولات الاتصالات اللاسلكية، من أجل الحفاظ على قابلية التشغيل البيني في الإنترنت. والمنتج الجديد يجب أن تفي IIoT جديدة الافراج عن سرعة تقدم التكنولوجيا، مما أدى إلى أعمال التقييس ويستند صعوبة. النظام الصناعي IIoT على أفضل التكنولوجيات المتاحة، وهذه التقنيات هي المخاوف بشأن الحلول المتاحة في السوق لا يمكن أن يتحقق إذا تم اعتماد هذه التكنولوجيا على نطاق واسع من قبل جميع مناحي الحياة ، فإن احتمال تحقيق قابلية التشغيل البيني على المدى الطويل سيكون أعلى.
أمن
يلعب أمن الشبكات IIoT ثلاثة أدوار مهمة في النظام: هي السرية والنزاهة والأصالة للحفاظ على السرية، يجب أن تكون البيانات شبكة كاملة في إطار معروف، لا يمكن أن تسربت إلى الخارج أو جهاز خارجي. اعتراض الجهاز.
والحفاظ على سلامة البيانات، ويجب المحافظة على مضمون الدولة إشارة بالضبط نفس القضية، لا يمكن تغييره، أو إضافة معلومات مبتورة. وللحفاظ على أصالة، يجب عليك تحديد مصدر البيانات الواردة من المتوقع، واستبعاد من مصادر أخرى تمثل الرسائل والعُقد الخاطئة للاتصال الخاطئ أمثلة لفقدان الأصالة.
حتى آمنة وتأمين عقدة اللاسلكية، مرة واحدة التواصل (التواصل) إلى بوابة غير آمنة، وسوف تشكل ضعف بحيث الأطراف المعنية ويمكن الحصول على الغزو الشوط الاول. ختم يمكن أن تساعد في تحديد ما إذا كان من خلال تواتر التنقل إشارة البيانات، ويمكن أيضا و (قناة جانبية) لاعادة البث من خلال قنوات جانبية. ختم استخدامها لتصحيح إعادة تنظيم نقل البيانات الرئيسية من النظام، بحيث نقل الحزم بعد العديد من العمليات غير منسقة من أجهزة الاستشعار يمكن استعادة البيانات الأصلية.
AES-128 التشفير الدعم الأمني القياسية، ويمكن متابعة IEEE 802.15.4 وAES-128/256 المواصفات في IEEE 802.11. إدارة المفاتيح، فك رموز الجيل جودة تشويه (وRNG)، وقائمة التحكم بالوصول شبكة النفاذ (ACL) هذه كلها تساعد على زيادة حاجز الأمان لشبكة الاتصالات.
العصابات
البعض سوف تستخدم تقنيات عمليات الاستشعار اللاسلكية في البنية التحتية للهاتف المحمول الصور الفرقة، ولكن هذه المجسات هي عادة جهاز المتعطشين للسلطة ينتمي إليها. ومن الأمثلة على ذلك نظام المعلوماتية، إذا كنت تريد هذا النوع من النظام الذي تريد المعلومات التي تم جمعها من خلال العمل من خلال تكنولوجيا قصيرة المدى الاتصالات اللاسلكية لإرسال، وممارسة غير مجدية. من ناحية أخرى، العديد من التطبيقات الأخرى منخفضة الطاقة الصناعية هو استخدام نطاقات غير مرخص ISM الفرقة.
IEEE 802.15.4 المعيار هو تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية الطاقة المنخفضة على العديد من المهام من تطبيقات الشبكات التجارية، بما في ذلك استخدامها للتردد 2.4GHZ، 915MHz، و868MHZ ISM أجزاء الفرقة، ما مجموعه 27 قنوات متعددة القنوات الهيب الترددات الراديوية استخدم (الجدول 1).
إن النطاقات غير المرخصة المتوفرة في جميع أنحاء العالم لها دعم غير ثابت للطبقة المادية ، وتوفر أوروبا قنوات القناة 0 واسعة النطاق 600 كيلو هرتز عند 868 ميجاهرتز ، في حين تقدم أمريكا الشمالية 10 ميغاهرتز واسعة النطاق بنطاق 915 ميغاهرتز. يوفر قناة واسعة بعرض 5MHz 11 إلى القناة 26 بسرعة 2.4 غيغاهرتز.
توفر تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة حلًا مع استهلاك طاقة أقل بشكل كبير ، حيث أن تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة ليست مناسبة لنقل الملفات وهي مناسبة لنقل كميات صغيرة من البيانات ، ومن مزايا تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة أن معدل الاختراق أعلى بكثير من المنافسين الآخرين. وقد تم دمجها على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الأجهزة النقالة.بلوتوث 4.2 المواصفات الأساسية باستخدام 2.4 جيجاهرتز ISM نطاق التردد المشترك ، انتقال مسافة 50 إلى 150 متر ، يمكن استخدام آلية تعديل تردد غوسي (غوسي) تحول معدل نقل البيانات 1Mbps.
عند تحديد أي تردد مثالي لاستخدامه في حل IIoT ، يجب مراعاة مزايا وعيوب حل ISM البالغ 2.4 غيغاهرتز:
ميزة
في معظم البلدان ليست هناك حاجة للحصول على ترخيص.
يمكن أن يتم بيع نفس الحل في الأسواق المختلفة.
عرض النطاق الترددي من 83.5 ميغاهيرتز يكفي أن يقسم إلى قنوات متعددة ، وينتقل من خلال قنوات متعددة لتحقيق معدل نقل البيانات عالية.
دورة العمل يمكن أن تصل إلى 100 ٪.
حجم الهوائي أصغر من هوائي النطاق 1GHz.
عيب
عند نفس طاقة الخرج ، تكون مسافة الإرسال أقصر من النطاق GHz 1.
نفاذية عالية تولد العديد من إشارات التداخل.
بروتوكول الاتصالات
في نظام الاتصالات ، سيتم استخدام مجموعة من القواعد والمعايير لتنظيم كيفية تكوين البيانات وكيفية التحكم في تبادل البيانات ، على سبيل المثال ، يقسم نموذج التوصيل المفتوح للأنظمة المفتوحة (OSI) الاتصال إلى طبقات وظيفية متعددة ، مما يسهل على الناس البناء والتوسع. شبكة التشغيل البيني ينقسم نموذج OSI إلى 7 طبقات (الشكل 2) ، بما في ذلك الكيان (PHY) ووصلة البيانات والشبكة والإرسال والمحادثة والتعبير وطبقات التطبيق.
الشكل 2: OSI و TCP / IP Model
IEEE 802.15.4 و802.11 (واي فاي) القياسية المتوافقة التحكم بالوصول إلى الوسائط (MAC) الطبقة الفرعية من وصلة البيانات والمادية طبقة 802.11 محطات قريبة من بعضها البعض ويمكن استخدام فيه غير متداخلة كل قناة للحد من آثار التداخل ( FIG 3). مخطط بمعيار 802.11g تعديل باستخدام تقسيم متعدد متعامد تردد الناقل (OFDM)، وسوف نقدم أقل تعقيدا من IEEE 802.15.4 آلية.
الشكل 3 الطبقة المادية العالمية العامة IEEE 802.15.4 من القناة 11 إلى القناة 26 والقنوات IEEE 802.11g القناة 1 إلى القناة 14
على طبقة وصلة الشبكة يوفر إشارة موجة الراديو إلى بيانات بعض الشيء، وآلية تحويل من بت البيانات إلى إشارات التناظرية، والطبقات مسؤولة أيضا عن اتصالات موثوقة، وقنوات الراديو وصول إلى إدارة العمل. البيانات الضوابط طبقة الشبكة انتقال مسارات والتصدي للعمل. في هذا التسلسل الهرمي، بروتوكول الإنترنت (IP) مسؤولة عن URL IP، وحزم IP تنتقل من عقدة إلى عقدة أخرى.
على طرفي تطبيقات الشبكة تشغيل المحادثة (الدورة)، الموافق طبقة النقل سيكون الاتصالات الكلام. هذا التصميم يسمح الجهاز لتشغيل تطبيقات متعددة في وقت واحد، ويستخدم كل تطبيق قنوات الاتصال الخاصة بكل لها إتصال بالإنترنت تستخدم معظم أجهزة الشبكة بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) كبروتوكول الإرسال الافتراضي.
تنسيق ومراقبة وإدارة من طبقة التطبيقات العمل هي المسؤولة عن البيانات، بحيث تطبيقات محددة استشعار عقدة لتحسين تيار النقل لها. وفي مكدس TCP / IP الذي الشعبي بروتوكول طبقة التطبيق، هو بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP)، تم تطوير هذا البروتوكول لتمرير البيانات عبر الإنترنت.
يقتصر ولجنة الاتصالات الفيدرالية FCC الجزء 15 قواعد تكون فعالة انتقال السلطة الفرقة ISM إلى 36dBm. استثناء واحد هو الاستفادة من نقطة ثابتة الفرقة 2.4GHZ إلى نقطة الارتباط يمكن استخدامها 24dBi كسب الهوائي، وانتقال السلطة 24dBm، بحيث أن مجموع فعالة السلطة RF تصل 48dBm إلى أخرى (EIRP). يجب أن تصل على الأقل انتقال السلطة من 1 ميللي وات. تريد أن تجعل نسبة الخطأ حزمة أقل من 1٪، ثم حساسية المتلقي يجب أن تكون قادرة على -85dBM 2.4GHz الفرقة تلقت إشارة، وتلقي 868MHZ قوة إشارة تبلغ -9dBm على نطاق 915MHz.
مبنى قديم أو إعدادات أرضية جديدة
يجب أن يكون أشياء صناعة العديد من المعايير السلكية واللاسلكية لدعمهم من أجل تشغيلها على الخط، ولكن نود أن استخدام بناء نظام الشبكة الحالية IIoT العدد الحالي من الخيارات ليست يجب تعديل الكثير جديد حل IIoT التنمية من أجل الاندماج في بيئة الشبكة.
وضع الأرض الجديدة (غرينفيلد) تم إنشاؤه في البيئة الجديدة، وهو نظام جديد من نقطة الصفر، مع عدم وجود قيود شكل من المعدات القديمة ملزم. على سبيل المثال بناء مصنع جديد أو مستودع يمكن اعتبار الحلول IIoT المثبتة في أقفاص معدنية للمباني لتحقيق أفضل أداء.
قامت المرافق القديمة (Brownfield) بتثبيت شبكة IIoT في البنية التحتية القائمة ، وستكون التحديات أكثر حدة ، وقد لا تكون الشبكة القديمة مناسبة لتشغيل IoT ، ولكن يجب تثبيت نظام IIoT الجديد مع أي نظم التعايش تشغيل، وهذه النظم القديمة غالبا ما تكون مصدرا للإشارات تدخل RF. المطور يجب أن تتعهد ترك البيئة القديمة، بما في ذلك الأجهزة، والبرمجيات المدمجة، والقيود المفروضة على قرارات التصميم شكلت سابقا. لذلك تصبح عملية التنمية معقدة للغاية، ليكون بعناية وبعناية تحليل وتصميم واختبار.
طوبولوجيا الشبكة
يوفر بروتوكول IEEE 802.15.4 فئتين من الأجهزة ، حيث يمكن استخدام الجهاز كامل الوظائف (FFD) في أي من الطوبولوجيا ويمكنه التواصل مع أي جهاز آخر كمنسق PAN ، ولا يمكن تثبيت RFD إلا في النجمة. طوبولوجيا ، ولا يمكن استخدامها كمنسق للشبكة ، ولا يلزم سوى منسق شبكة واحد في بيئة الإعداد البسيطة لمواصفات IEEE 802.15.4 ، ويمكن للمستخدم اختيار نموذج شبكة مناسب يستند إلى نموذج الطلب ، بما في ذلك نظير إلى نظير. )، نجم، شبكة ومتعددة هوب (وMultihop) (FIG 4).
FIG الند للند، نجمة، ومتعدد هوب شبكة طوبولوجيا
تربط شبكة طبولوجيا نظير إلى نظير ببساطة عقدتين ، ولكنها لا تستخدم أي معلومات استخباراتية لتوسيع مسافة ارتباط الشبكة ، وهذا النوع من الطوبولوجيا سريع الإعداد ، ولكن بمجرد حدوث فشل في العقدة ، سيتم إيقاف الشبكة بالكامل ، ولن يكون هناك أي تكرار على الإطلاق. التصريحات.
يوسع طوبولوجيا النجوم مسافة الشبكة الشعاعية ويزيد من طول الإرسال بين العقدتين ، وكما هو الحال مع عقدة FFD ، يمكن للماجستير الاتصال بعقد RFD متعددة ، ولكن كل عقدة RFD لا تزال فقط يمكن. وطالما أن تمويل التنمية، هذا الهيكل حتى إذا كان هناك فشل العقدة (نقطة واحدة من الفشل)، الشبكة بالكامل يمكن أن تستمر في العمل والاتصالات جهاز التوجيه.
تسمح طوبولوجيا شبكة الشبكة لأي عقدة بتخطي العقد الأخرى للتواصل مع بعضها البعض ، وبالتالي توفير مسارات اتصال متكررة لزيادة قوة الشبكة ، ويمكن لشبكة الطوب الشبكية الذكية أن تتواصل مع أقل مسار للقفز لتقليل استهلاك الطاقة وتأخير الإرسال. وهذا يشمل مخطط الشبكة النفس (التنظيم الذاتي) يمكن تكييفها آلية في استجابة للتغيرات في البيئة، مما يتيح العقد للانضمام إلى الشبكة أو من شبكة تتكون من فك الارتباط.
دقة
IIoT المستخدم هو الموثوقية والأمن أهم، غالبا ما تعتمد المنظمات على مجموعات كبيرة ومعقدة لإجراء تحليل البيانات، ولكن هذه الأنظمة غالبا ما تشمل نقل البيانات، والفهرسة، والتقاط البيانات، والتحول، والمناطق التعامل مع الحمل حيث توجد اختناقات. يصبح ترغب في تجنب الاختناقات في المجموعات المصب، يجب على كل عقدة حافة يكون الاتصال الفعال مهم جدا.
البيئة الصناعية لنقل الفعال للموجات RF هي غاية مكان قاس. كبيرة، غير منتظمة الشكل، المواد المعدنية في كثافة عالية من الآلات والمعدات، الجدار الخرساني، وحجرة رف معدني، وسوف يكون لها وضع الإرسال المتعددة موجات الراديو.
ينبعث كل موجة نحو الاتجاه من الهوائي الجانب انتقال "المتعددة" يشير إلى حالة من التغيير راديو موجة الموجي يحدث قبل المتلقي بعد انتقال ضد البيئة نشر (البيئة بالمعروف) خلال الحادث المتلقي ينظر إلى ثلاث فئات، وهي انعكاس، الحيود ونثر. تحيل تعدد موجات الراديو المرجح أن تتغير من حيث السعة والطور، والمتلقي سوف نرى النتيجة في إشارة الوجهة التداخل البناء أو التدخل المدمر.
الوصول إلى قناة CSMA-CA
الناقل الشعور وصول متعددة مع أخذ تفادي الاصطدام (CSMA / CA) هو عبارة عن طبقة بروتوكول الاتصالات لربط البيانات، حيث عقدة شبكة تستخدم الناقل كشف آلية بالكشف فقط الليمفاوية فقط عند قناة الإرسال هو الوقت يوصل الخمول شبكة لاسلكية حزمة بيانات كاملة لا يتم إخفاء العقد. ويبين الشكل 5 على سبيل المثال، في نقل عقدة حافة بكثير يمكن أن نرى ما زالت المحطة الأساسية "Y"، ولكن لا يمكن أن نرى الجانب الآخر من العقدة في نطاق الكشف عقدة أخرى X أو Z.
الشكل 5 لا يمكن للعقد الخفية X و Z الاتصال مباشرة.
المصافحة (المصافحة) يستخدم برنامج RTS / CTS بناء آلية الاستشعار عن الناقل الظاهري، فقط رسالة قصيرة طلب إرسالها إلى نقل البيانات وأفرغت، في مثل هذه العملية لنقل البيانات كيان WLAN 802.11 يعتمد الحس الناقل، و IEEE802.15.4 هو استخدام آلية CSMA / CA. للتغلب على هذه المشكلة الخفية عقدة، وصناعة مزيج من RTS / CTS المصافحة وCSMA / كاليفورنيا أين المسموح بها، زيادة انتقال السلطة من النقاط الخفية يمكن أن يطيل المسافة من المراقبة.
لتحسين عرض النطاق الترددي الدوائر وضعت خطة تعديل متقدمة من المرحلة إشارة التضمين، والسعة، والتردد، أو مرحلة التحول التربيع القفل (QPSK) تعديل نظام الذي يستخدم أربعة مراحل، كل واحد من الرموز المشفرة في اثنان من البيانات.
استخدام آلية التعديل لتحسين عرض النطاق الترددي بشكل فعال
الهجين العمارة التربيع تعديل (FIG 6)، من خلال الإشارة مرحلة التحول إلى تقليل متطلبات عرض النطاق الترددي لثنائي (ثنائي) مقطعة إلى اثنين من بتات البيانات على التوالي، وωc الناقل، sinωct، وcosωct ظائف الثلاثي يتم تعديل الطور التربيعي.
الشكل 6 معمارية تشكيل QPSK للإزاحة
يعمل على IEEE 802.15.4 الفرقة ISM 2.4GHZ الإرسال والاستقبال يستخدم مشتق QPSK من الطبقة المادية، ودعا تعويض QPSK، O-QPSK، أو متداخلة QPSK. إضافة إلى تيار النقل بت واحد بت من البيانات (من تيرابت) ثابت زمن الإزاحة ، الذي ينقل البيانات بنصف مدة الرمز ، وذلك لتجنب الإرسال المتزامن لإشارات الطول الموجي عند العقدة X والعقدة Y ، مما يمنع شكل الموجة من التداخل والتسبب في تداخل ، ولن يتجاوز مطلق الطور المستمر القيمة الإيجابية. درجة سالب 90 درجة (الشكل 7): أحد عيوب O-QPSK هو أنه لا يسمح بالتشفير التفاضلي ، ولكنه يلغي مشكلة الكشف المترابط.
الشكل 7 المرحلة الانتقال ± 90 درجة (يسار) و I / Q O-QPSK الخيار (يمين)
يستخدم IEEE 802.15.4 مخطط تعديل سعر مخفض رمزا لنقل البيانات واستقبال O-QPSK مع اثنين من تعديل نظام تنتقل في وقت واحد بت مشفرة باستخدام رموز 1-4: معدل قليلا حتى 62.5ksymbols / ثانية يمكن أن يصل معدل الرمز إلى 250 كيلوبت في الثانية معدل نقل البيانات.
استجابة لنمو الشبكة ، تم توسيع آلية العنونة.
ليس كل عقدة الأشياء IP يتطلب URL خارجي. في الاتصالات الخاصة، يجب أن العقد استشعار تكون قادرة على دعم موقع على شبكة الإنترنت فريدة من نوعها IP. عناوين IPv4 يدعم نظام العنونة 32 بت، وهذه التكنولوجيا المتقدمة عقود مضت يمكن أن تدعم فقط 4300000000 لا يستطيع الجهاز في الوقت الحاضر الاستجابة لاحتياجات الإنترنت ، حيث يزيد IPv6 من آلية العنونة إلى 128 بت ، ويمكنه دعم 240 مرة 10 أضعاف جهاز URL الفريد العالمي رقم 36 (GUA).
المقابلات الضوئية وإدارة البيانات من URL، ستشكل تحديا التصميم في اثنين 802.15.4 IEEE مختلفة و IPv6 نطاقات الشبكة. يعرف 6LoWPAN آلية حزمة ورأس ضغط، بحيث حزم IPv6 يمكن أن تمر من خلال 802.15 IEEE. 4 شبكة للإرسال والاستقبال.
ومن الأمثلة على ذلك الموضوع، لم يتم فتح الملف الفني (المغلقة الوثائق)، ولكن يمكن تشغيل غير مرخص بروتوكول 6LoWPAN الذهب على أساس، من أجل دعم مجموعة متنوعة من تطبيقات الأتمتة.
واستجابة لهذا الاتجاه، وأجهزة أشباه الموصلات مثل النظير قائمة الأجهزة (الأجهزة التناظرية،)، وتقديم الدعم الكامل بروتوكولات الشبكة السلكية لاستقبال التناظرية اللاسلكية الأسرة AduCx من ميكروكنترولر، وBlackfin سلسلة DSP. عالية الطاقة الطاقة المنخفضة الإرسال والاستقبال اللاسلكية مثل وحدة برنامج --ADRF7242، ويدعم بروتوكول 802.15.4 IEEE، ويوفر معدل نقل البيانات من نظام مجموعة التشكيل وأكثر، واستخدام الفرقة ISM العالمية، فإن معدل انتقال تتراوح ما بين 2000 كيلو بايت في الثانية إلى 50kbps، وما يتصل بها من خلال اللوائح الأمريكية FCC والأنظمة الأوروبية شهادة ETSI القياسية.
يستخدم ADRF7023 منتج آخر في جميع أنحاء العالم خالية من رخصة الفرقة ISM، بما في ذلك 433MHz و، 868MHZ، و915MHz، ومعدل انتقال من 1kbps إلى 300kbps. وتقدم الشركة منصة كاملة تطوير WSN، مما يسمح للمستخدمين لتصميم الحلول الخاصة بهم حسب الطلب.
على سبيل المثال، تتكون من سلسلة من وحدات مجموعة السريع منصة تطوير منصة، ويمكن استخدامها لتضمين مجموعة متنوعة من بروتوكولات الشبكة الصناعية. رقاقة لاسلكية SmartMesh وأجهزة الاستشعار ويضم مجموعة متنوعة من مجلس PCB وحدة التحقق مسبقا، ويتم توفيرها مع برنامج التشبيك، حتى أن أجهزة الاستشعار القدرة على التواصل في مجموعة متنوعة من بيئات إنترنت الأشياء الصناعية القاسية.
(المؤلف هو ADI Automation Energy ومدير هندسة منتجات الاستشعار) الإلكترونيات الجديدة
4. التعاون التقني هو التشغيل البيني الرئيسي لإنترنت الأشياء في الصناعة لتحسين كفاءة نشر IIoT ؛
ومن المتوقع أشياء الصناعة (IIoT) إلى إحداث ثورة في طريقة الناس تعمل نظم التصنيع والطاقة والنقل. ومع ذلك، ويرجع ذلك إلى الإنترنت التكنولوجيا الأشياء تشكل كبيرة ومعقدة، لا يمكن لأي شركة أن توفر الحل IIoT تجارية مستقلة وكاملة (الشكل 1).
للحصول على وصف كامل، نعتبرها IIoT بنية النظام. IIoT النظام لا يؤدي إلا إلى زيادة عدد الأجهزة الذكية وأجهزة الاستشعار، وزيادة تضم انتقال العدوى عن طريق إدارة شبكة توزيع (بما في ذلك عقد الحافة، ومحرك IT المحلي) كميات كبيرة من البيانات (FIG. 2).
الشكل 1 يحتاج مصممو النظام إلى دمج مكونات التكنولوجيا من مصادر البائعين المختلفة لبناء الأنظمة اللازمة لتطبيقات معينة لتحسين الجودة والعائد والكفاءة والسلامة.
يجب دمج العديد من الأنظمة الفرعية والتقنيات المختلفة في بنية الشكل 2 لبناء حل كامل.
ولإدارة الأنظمة الفرعية الناشئة عن موردين متعددين ، فإن التواصل فيما بينها ليس بأي حال مهمة بسيطة ، ويتضح ذلك من خلال مخطط كومة الاتصالات الخاص باتحاد الإنترنت الصناعي (IIC). معايير وبروتوكولات الاتصالات طبقة ، والعديد من الصناعات الرأسية في صناعة المهام (مثل التصنيع أو شبكات الكهرباء) ، لديها مجموعة من البروتوكولات الصناعية الخاصة لتنظيم (الشكل 3).
الشكل 3 لا يزال هناك العديد من أجهزة M2M التقليدية التي يتم استخدامها والتي تستخدم مجموعة متنوعة من بروتوكولات الملكية ، والتي يجب أيضًا دمجها في النظام.
التشغيل المتداخل هو مفتاح النجاح
وبسبب ذلك ، عند تقييم تقنية موردي IIoT ، فإن المعيار الرئيسي هو قابلية التشغيل البيني ، أي سهولة نقل المعلومات ذهابًا وإيابًا عبر حدود التقنية.
يمكن تقديم المعلومات بأربعة طرق: البروتوكولات وملفات البيانات وخدمات الويب وواجهات برمجة التطبيقات ، وفي أنظمة IIoT ، قد تستخدم أجزاء مختلفة من النظام طرقًا مختلفة ، إلا أن الهدف النهائي هو جعل التواصل بين الأنظمة الفرعية قدر الإمكان. تصبح بسيطة ، السماح لمصمم النظام يمكن التركيز على حل مشاكل النظام الحقيقي ، بدلا من حل المشاكل التي جلبتها الأداة.
إذن ، ما المعايير التي يجب أخذها في الاعتبار عند تقييم قابلية التشغيل البيني؟ يوجد عادة جانبان: الانفتاح والشركاء في التكنولوجيا.
Open Platform يعمل على تحسين حدود الوظيفة الفنية
يشير الانفتاح إلى مدى سهولة قيام المطورين باستخدام النظام الأساسي لإنشاء نظام وتحديده ، وعند تصميم نظام IIoT مع موردين متعددين ، هناك العديد من الميزات التي تسمح للمستخدمين ببرمجة:
1. يدعم العديد من بروتوكولات الاتصال بما في ذلك مختلف البروتوكولات الصناعية العمودية مثل CAN و Fieldbus و UPC UA و EtherCAT و Modbus و IEC-61850.
2. يدعم أنواع متعددة من ملفات البيانات.
3. مجموعة تطوير البرامج (SDK) ومجموعة تطوير الوحدة (MDK) ، مثل PTC SDK لمنصة ThingWorx.
4. نظام التشغيل في الوقت الحقيقي المصدر المفتوح ، مثل NI Linux Real-Time.
5. واجهة برمجة التطبيقات المفتوحة والموسعة.
6. المكونات الإضافية والملحقات ، مثل LabVIEW Cloud Toolkit لخدمات Amazon Web Services.
توفر هذه الميزات مجموعة متنوعة من خيارات الاتصالات عبر البيانات الفنية والمهندسين نظام يمكن تجنبها نظرا لتطوير النظام وتصميم إلى عنق الزجاجة. منصة مفتوحة تساعد على تحسين القيود التقنية أو القيود تدعم فقط اثني عشر نوعا من بروتوكولات الاتصال يجلب.
العثور على شركاء التكنولوجيا
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للشراكات بين الموردين تقديم خدمات متكاملة تزيد من مخاطر دمج التقنيات المجاورة ، ومن خلال الجهود المشتركة مثل منصة اختبار IIC ، تقوم الشركات المشاركة بدمج التقنيات من مجالات متعددة والتنبؤ الصيانة ، معمارية نموذجية لبناء التطبيق IIoT للتواصل والتحكم في الشبكة الذكية.
يمكن إثبات هذه الشراكات من خلال العروض التكنولوجية في NI Industrial IoT Labs ، ويقوم العرض التوضيحي بمراقبة سلامة الأصول على المضخة ويتضمن تقنيات متعددة للبائعين ، بما في ذلك:
1.Flowserve - حل نظام التحكم في التدفق (الشكل 4)
الشكل 4: Flowserve نظام مراقبة تدفق الحل
2.Hewlett Packard المؤسسة - الحوسبة العميقة والإدارة عن بعد
3.NI (الصكوك الوطنية) - اكتساب البيانات واستخراج الميزات
4.PTC - منصة إنترنت الأشياء ، بما في ذلك قدرات التحليل والواقع المعزز (AR) لأنظمة الشركات
5.OSIsoft - إدارة البيانات والمكتبة التاريخية
لهذا الادعاء لتقديم حلول متكاملة IIoT الموردون، ينبغي إيلاء كبار رجال الأعمال يشعرون بالقلق لأن نظام IIoT كاملة ستشمل قليلا من مكونات جمع البيانات لتضخيم عدد من المجالات التقنية للواقع، وما إلى ذلك من ناحية أخرى، نحن نبحث عن التكنولوجيا يجب أن يكون الشركاء على دراية بالتقنيات المجاورة وأن يتقنوا أهمية التكامل الفعال والعمل بنشاط مع البائعين الآخرين.
(هذه المقالة هي للمهندس تسويق المنتجات NI) الالكترونيات الجديدة
5. ابتكر الباحثون أبرد شريحة إلكترونية في العالم
أستاذ في جامعة بازل دومينيك Zumbühl وزملاؤه نجح في درجات الحرارة النانو إلكترونيات رقاقة تبريده الى 2.8 ملي كلفن، وهي عبارة عن ناقص 273،15 درجة مئوية وقال الباحثون: "يستند التبريد المغناطيسي على مبدأ أنه عندما يتم تخفيض حقل مغناطيسي خارجي تدريجيا ساعات ، وسوف يبرد النظام تدريجيا ، مع تجنب أي تدفق الحرارة الخارجية.
"قبل أن انخفضت الحقل المغناطيسي للأرض، اللازمة لامتصاص الحرارة المتولدة من مغنطة غير ذلك من الحصول على التبريد المغناطيسي فعال. هذه هي الطريقة التي نجحنا تم تبريد رقاقة الإلكترونيات النانوية إلى 2.8 ملي درجة كلفن، وبالتالي تحقيق مستوى قياسي منخفض درجة حرارة الطريقة.
يجمع البروفيسور زومبول وزملاؤه بين نظامي التبريد هذين ، ويستند كلاهما إلى التبريد المغناطيسي.
قاموا بتبريد جميع التوصيلات الموصلة للشريحة إلى 150 كلفن صغير (أقل من ألف درجة من الصفر المطلق).
وبعد ذلك سوف يتم تطبيقها مباشرة على الثاني رقاقة نظام تبريد نفسه، وإلى كولوم هياكل الحرارة الحصار الحرارة والمواد التي من الممكن أن 2.8 ملي كلفن بواسطة التبريد المغناطيسي.
وقال البروفيسور Zumbühl: "نحن الجمع بين أنظمة التبريد، وهما رقاقة يمكن خفض إلى 3 ملم أو أقل درجة كلفن (حوالي ناقص 273،15 درجة مئوية) متفائل بأننا يمكن استخدام نفس الطريقة لتحقيق درجة 1 ملي كلفن.
ويقول العلماء: "لقد تمكنا من الحفاظ على رقاقة في سبع ساعات من درجة حرارة منخفضة للغاية، وهو ما سوف العلماء جيد جدا لديها الكثير من الوقت لاستكشاف عدد من التجارب، والتي سوف تساعد على فهم الفيزياء من الزمن تقترب من الصفر المطلق." فاست العلوم والتكنولوجيا
