사물인터넷 (IoT) 센서 네트워크는 산업 자동화의 게임을 변화시켰습니다.재생에너지 및 지능형 조명 시스템, 실시간 데이터로 효율성을 향상시키고 예측 유지 보수로 정지 시간을 줄임하지만, 시스템이 점점 더 많은 무선 센서 노드로 장착됨에 따라,설계자들은 이러한 산업 사물 인터넷 (IIoT) 네트워크를 가혹한 환경에서 안정적으로 확장하는 동시에 구현 및 운영 비용을 최소화하는 과제를 직면 할 것입니다., 네트워크 혼잡을 해결하고 보안을 보장합니다.
이 논문은 IIoT 네트워크를 확장하는 데 설계자가 직면하는 다양한 문제에 대한 개요를 제공합니다.디지의 저전력 블루투스 (BLE) 모듈과 개발 키트는 이러한 제품이 위 문제를 신속하고 효과적으로 해결할 수 있는 방법을 설명하기 위해 소개됩니다..
무선 사물인터넷 인프라 확장에 대한 도전
IIoT는 효율성과 예측성을 향상시키기 위해 데이터 획득이 필수적인 광범위한 응용 프로그램을 다루고 있습니다.무선 센서는 주변 빛과 점유율 데이터를 수집합니다., 그리고 에너지 소비와 관련 비용을 절감하기 위해 실시간으로 사용량을 조정합니다.
마찬가지로, 재생 에너지 애플리케이션은 태양 에너지와 풍력 에너지와 같은 다양한 에너지원을 모니터링하기 위해 원격 IoT 센서 네트워크를 사용합니다.이 네트워크는 시스템의 상태와 성능을 모니터링합니다, 장애를 예측하고 동적으로 네트워크 공급을 조절합니다.
산업 자동화 기술이 사용되는 다른 분야와 마찬가지로 움직이는 부품에서 데이터를 수집하는 것이 예측 유지보수 수행의 핵심입니다.수백 개의 무선 센서가 산업 시스템 전체에 설치되어 있습니다., 프로세스를 최적화하고 유지 보수 비용을 줄이고 운영 비용을 줄이기 위해 미세한 데이터 정보를 제공합니다.성능에 영향을 미치는 문제가 있을 수 있습니다., 예를 들어
장애: 산업 환경은 종종 모터, 스위치 모드 전원 공급 장치 및 아크 용접 장비에서 생성되는 높은 수준의 전자기 간섭 (EMI) 에 의해 영향을 받는다.이 EMI는 데이터 전송 속도의 간헐적 인 감소를 유발합니다., 이는 데이터의 효과적인 전송에 심각한 영향을 줄 수 있습니다.
네트워크 과밀화: 여러 무선 장치를 가까이에서 작동하면 네트워크 포화로 이어질 수 있으며, 더 많은 대기 시간 및 연결 중단이 발생할 수 있습니다.실시간 탐지를 방해하고 전력 소비를 증가시킬 수 있습니다.- g.
보안: 해커 공격은 에너지 또는 물류와 같은 중요한 인프라에 위협이 되므로 센서 네트워크는 강력한 보안이 필요합니다.취약점의 수가 증가합니다..
또 다른 과제는 무선 센서와 표준 산업 프로토콜을 통합하는 것입니다. 이러한 통합은 네트워크 트래픽을 줄이기 위해 데이터를 다시 포맷하고 압축하는 것을 포함 할 수 있습니다.이 프로세스는 장치에서 수행되어야합니다., 센서와 프로토콜의 수가 증가함에 따라 비용과 전력 소비가 급격히 증가합니다.현장에서의 센서 수가 증가함에 따라 센서 유지보수가 예측 불가능하기 때문에 점점 더 복잡한 유지보수가 필요합니다., 그것이 고장인지 아니면 배터리 교체인지.
대규모 IIoT에서 블루투스 기술
많은 IIoT 무선 프로토콜 중 블루투스는 센서 네트워크가 확장됨에 따라 다양한 문제를 해결하는 강력한 솔루션입니다. 예를 들어 적응 주파수 점프 (AFH) 를 사용하여블루투스 기술이 면역력을 향상시킵니다.AFH는 데이터를 작은 패킷으로 나누고 여러 주파수에서 전송하고 수신 끝에서 재조합합니다.손실 된 모든 패킷은 통신 신뢰성을 보장하고 전자기 간섭으로 인한 긴 정보 손실을 방지하기 위해 손실 보고가 전송 된 후 다시 전송됩니다..
네트워크의 과밀화를 피하기 위해, 블루투스 기술은 연결이 확립된 후 수신기에 대한 전송 전력을 제어하는 것을 지원합니다.EMI를 최소화하면서 에너지 절감에 기여합니다., 수백 개의 무선 장치가 같은 공간에서 작동 할 수 있습니다.블루투스 기술은 강력한 암호화 및 탄력적인 검증 프로토콜을 사용하여 보안 취약점을 감소시킵니다..
IIoT 배포에서 대규모 블루투스 센서 네트워크는 주로 여러 장치와 결합하도록 설계된 게이트웨이를 통해 통신합니다. 블루투스를 중심으로 센서 노드를 구축함으로써,개발자들은 스마트폰과 태블릿과 원활한 상호 운용을 실현할 수 있습니다., 즉 설치와 진단을 단순화하고 유지 보수 효율성을 향상시킵니다.
그러나 무선 네트워크가 IIoT에 적응하기 위해서는 블루투스 센서 네트워크도 어려운 배치 조건에 안정적으로 적응하고 전력 소비를 줄이고 비용 효율성을 높여야합니다.그리고 유지보수를 간소화.
산업용 BLE BLE 모듈을 가진 IIoT 네트워크 구축
Digi의 XBee 3 BLU BLE 5.4 모듈과 개발 키트를 사용하여 설계자는 빠르고 직접적으로 무선 IIoT 네트워크를 배포 할 수 있습니다.모듈은 산업 온도 범위 - 40 ° C ~ + 85 ° C를 가지고 있으며 신뢰성 및 전력 소비 요구 사항을 충족하기 위해 비활동 및 비활동 작동 모드를 사용합니다.XBee 3 BLU 장치의 전류 소비량은 각각 7.5 mA (mA) 및 8 마이크로 앰퍼 (μ A) 이며, 이는 어려운 위치에서 원격 센서의 장기 설치를 지원 할 수 있습니다.그래서 주기적으로 배터리를 교체하지 않고도 귀중한 정보를 얻을 수 있습니다..
다른 특징은 다음과 같습니다.
최대 데이터 전송 속도는 초당 2 메가 비트 (Mb/s) 이며, 복잡한 기계의 작동에 대한 자세한 정보를 제공합니다.
최대 전송 전력은 + 8 dB 밀리 와트 (dBm) 이며, 실내 또는 300 미터 야외에서 15 미터 (m) 의 직접 시야 범위 내에서 고밀도 통신을 실현 할 수 있습니다.
디지털 I/O 및 다양한 장치 및 센서 인터페이스와 유연한 통합을 위한 4개의 10비트 ADC 입력
V에서 3.8 V 전원 공급, 유연한 전력 선택
Digi TrustFence 보안 장치 및 네트워크 보호, 안전한 부팅, 보호된 하드웨어 포트 및 장치 검증을 포함하여
최첨단 마이크로 프로그래밍 능력으로 장치에서 데이터 처리 및 의사 결정 시스템을 빠르게 개발할 수 있습니다.
북미 (FCC, IC) 와 유럽 (ETSI) 에서 완전히 규제