Sensor inteligente:impulsionando o rápido crescimento na infraestrutura de IoT e IIoT

Quando conectados a soluções de detecção inteligente, os pontos de dados vitais podem ajudar as organizações a tomar decisões informadas para otimizar o desempenho, prevenir e resolver problemas, prever a manutenção e aumentar a eficiência.

Quer você tenha uma ou várias coisas para monitorar em sua aplicação industrial, faz sentido implantar uma plataforma de detecção inteligente versátil. Uma plataforma que apresenta diferentes tipos de sensores com diversas opções de conectividade e monitoramento na nuvem ou no local oferece uma melhor capacidade de coletar todos os tipos de dados operacionais críticos.

É possível ter múltiplas plataformas de detecção e conectividade IoT em uma; por exemplo, hardware e firmware (sensores, gateways e acessórios) com conectividade e software na nuvem e no local. Depois de implantado, você pode coletar com eficiência, receber com segurança e agir rapidamente com base nos dados do sensor IoT.

Uma ampla variedade de sensores pode monitorar praticamente qualquer aplicação industrial comum ou incomum. Considere sensores que rastreiam o amadurecimento da banana, a temperatura dos resíduos do aterro, a remediação do calor dos percevejos ou a velocidade do ar no sistema HVAC de uma fábrica de processamento de alimentos.

Wi-Fi, Power over Ethernet e sensores celulares podem monitorar condições ambientais, energia, movimento, temperatura, luz, umidade, água, vibração, corrente, pressão, movimento, gases, acesso e muito mais.
Figura 1. Algumas das aplicações IoT comuns e incomuns. (Imagem:Cortesia de Monnit)

Como funcionam os sensores sem fio

Os sensores sem fio ALTA da Monnit, por exemplo, funcionam com baixa potência, possuem um rádio multifrequencial de longo alcance e um microcontrolador flexível com imunidade a interferências. Eles enviam dados por meio de gateways celulares ou Ethernet para software em nuvem, para que você possa configurar, monitorar e automatizar remotamente muitas operações.

Quase todos esses sensores monitoram a temperatura, bem como sua medição primária. Alguns, como o medidor de vibração avançado, coletam vários pontos de dados. Ele mede a frequência de vibração, fator de crista, velocidade, deslocamento, aceleração, ciclo de trabalho e temperatura.

Como exemplos da versatilidade que os sensores inteligentes podem oferecer:

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  Conectividade sem fio a mais de 2.000 pés de distância através de mais de 18 paredes ou pisos quando conectado ao Monnit ALTA XL Gateway.
  
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  Integração do Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS) para maior alcance sem fio e tolerância inteligente à interferência de sinal com imunidade contra danos causados por obstruções físicas, sistemas externos de radiofrequência e interferência eletromagnética (EMI).
  
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  Troca de chaves Elliptic Curve Diffie-Hellman de 256 bits, Advanced Encryption Standard (AES) de 128 bits, Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) de 256 bits e segurança Cipher Block Chaining (CBC).
  
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  Registro de dados de 2.000 a 4.000 leituras se a conexão do gateway for perdida (flash não volátil, persiste durante o ciclo de energia).
  
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  Forneça atualizações de firmware over-the-air (FOTA) e configurações de sensores por meio da nuvem.
  

Figura 2. Vários tipos de sensores e conectividade — sem fio, celular, Wi-Fi e Power over Ethernet — fornecem flexibilidade para atender a diversas aplicações. (Imagem:Cortesia de Monnit)
Uma ferramenta de pesquisa de local pode ajudá-lo a determinar o melhor local com o sinal mais forte e de mais alta qualidade para posicionamento do sensor. A Monnit ajuda os clientes a obter a certificação do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) para nossos sensores padrão de temperatura, baixa temperatura e umidade.

Conectividade sem fio flexível de longo alcance

Os gateways celulares ALTA e ALTA XL Enterprise e Industrial IoT combinam um mecanismo 4G LTE CAT-M1/NB2 e uma plataforma Enterprise Ethernet com a rede de pontos de acesso sem fio da Monnit para agregar e comunicar dados de sensores.

Os principais recursos incluem:

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  Os gateways IoT se comunicam com sensores de até uma milha (linha de visão) e mais de 1.200 pés através de mais de 12 paredes (sem linha de visão).
  
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  Os gateways IoT (força de transmissão de 1 watt) recebem e enviam dados a mais de 2.000 pés através de mais de 18 paredes em ambientes de edifícios comerciais.
  
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  Segurança por meio de troca de chaves Diffie-Hellman de 256 bits e AES-128 CBC.
  
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  Suporta até 100 sensores por gateway.
  
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  Coleta de dados ininterrupta por meio da memória integrada que armazena e envia até 32.000 mensagens de sensores após uma interrupção na Internet.
  
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  LTE CAT-M1/NB2 para uso global nas bandas 1–5, 8, 12, 13, 18–20, 25–28, 66, 71 e 85.
  
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  Atualizações de software de firmware over-the-air (FOTA).
  
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  Serviço complementar de reconhecimento de localização a partir de um chipset GNSS que suporta satélites GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo e QZSS para coletar dados que podem ser distribuídos por meio de uma interface de programação de aplicativos (API).
  

Os gateways Ethernet Monnit permitem que os sensores ALTA se comuniquem com o software iMonnit™ sem um PC, acomodando várias aplicações IoT sem fio. Forneça energia e conecte um gateway a uma porta Ethernet aberta com conexão à Internet, e ele se conectará automaticamente aos nossos servidores online.

Adaptando a estrutura ALTA para diversas aplicações

Nossa estrutura de sensores sem fio de longo alcance definidos por software é baseada no Kelly Real-Time Operating System (KRTOS). Seu código gerencia os processos em tempo real e não críticos para sensores e gateways. Como outros sistemas operacionais embarcados, o KRTOS fornece regras específicas para diferentes eleições de processos, privilégios e níveis de acesso aos recursos do processador.

Nossa estrutura gerencia dois tipos principais de processos:um para rádio e outro para processamento específico de aplicação. O processo de rádio tem requisitos de microssegundos para operações em tempo real para suportar sequenciamento e temporização de espectro espalhado por salto de frequência (FHSS).

Nossos processos de perfil de aplicação são escritos de forma relativamente genérica para que todos os sensores ALTA possam medir e criar periodicamente pontos de dados. Algumas aplicações de detecção exigem operações rigorosas e sensíveis ao tempo, que diferem de sensor para sensor. Essas operações podem ser realizadas de forma eficiente devido ao controle que nosso hardware e KRTOS permitem.
Figura 3. O monitoramento da temperatura do refrigerador em restaurantes está entre as aplicações de IoT mais comuns. (Imagem:Cortesia de Monnit)
Há também uma estrutura de aplicativo que usa KRTOS para processos precisos e controlados por tempo. Ele pode lidar com diversas aplicações de sensores e facilitar a integração na plataforma ALTA.

Funções, métodos e operações comuns usados por nossos sensores são suportados. Isso ajuda os engenheiros a adaptar novas aplicações de sensores à plataforma e a fornecer uma interface de software de gerenciamento padrão com funcionalidade familiar.

Sensores IoT celulares Circle™

Esses sensores combinam mecanismos de sensor e gateway em um dispositivo e um chipset para conectar aplicativos à IoT por meio de serviços celulares. Os sensores são projetados para aplicações em locais remotos que não possuem infraestrutura de Internet.

Sensores IoT celulares de baixa potência:

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  Execute em redes CAT-M1 ou NB-IoT para comunicação direta com a nuvem.
  
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  Meça e envie dois ou mais pontos de dados usando vários cabos removíveis.
  
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  Apresenta um módulo celular robusto e processador de dados de ponta.
  

Sensores Wi-Fi Next™

Nossos sensores Wi-Fi de segunda geração oferecem um amplo alcance de rede e sinal forte.

Os principais recursos incluem:

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  Dados de oito tipos diferentes de sensores a até 37 metros de distância através de cinco paredes.
  
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  Protocolo:802.11 b.
  
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  Alcance:125 pés através de cinco paredes ou linha de visão de 500 pés.
  
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  Banda de frequência:2,412–2,484 GHz.
  
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  Segurança:Open, WPA, WPA2, WPA3 e Advanced Encryption Standard (AES)-128 Cipher Block Chaining (CBC) para mensagens de dados de sensores.
  
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  Configurações de rede:DHCP/DNS automático ou estático.
  
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  Taxa de dados:configura automaticamente a melhor taxa para alcance máximo.
  

Figura 4. Sensores inteligentes permitem a computação de ponta, que é fundamental para um sistema de detecção eficiente. (Imagem:VectorMine/Adobe Stock)

Sensores PoE•X

Onze sensores PoE•X diferentes se conectam à infraestrutura Power over Ethernet (PoE) de um edifício e monitoram remotamente sistemas críticos. Esses dados fornecem insights de edifícios inteligentes para economizar operações, conservando recursos e, ao mesmo tempo, melhorando o conforto.

Os sensores usam o mesmo cabo PoE para receber energia e transmitir dados. Esse recurso dois em um otimiza o uso do espaço e atende a amplas necessidades de layout e redes de sensores de alta densidade, como aquelas para data centers.

Avanços que influenciam a detecção inteligente

Tecnologias que antes eram consideradas futurísticas são cada vez mais populares e estão ajudando a promover o sensoriamento inteligente em muitos setores.

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  Inteligência Artificial (IA), Visão Computacional (CV) e Aprendizado de Máquina (ML) permitem processamento de dados em tempo real, reconhecimento avançado de padrões e análise preditiva, levando a automação mais inteligente, eficiência otimizada e tomada de decisão informada.
  
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  Realidade virtual, aumentada e mista (VR, AR e MR) e gêmeos digitais aprimoram a visualização imersiva de dados, o monitoramento remoto em tempo real e o controle interativo em aplicativos IoT.
  
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  As tecnologias CAT-M1, NB-IoT, processamento de borda e celular 5G oferecem conectividade mais rápida, confiável e com baixo consumo de energia, suportando processamento de dados em tempo real, alcance estendido de dispositivos e automação avançada.
  
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  Multissensores e microssensores plug-and-play fornecem integração e conectividade perfeitas, tornando a engenharia e a implantação de IoT mais eficientes e personalizáveis.
  
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  O fornecimento de energia, a colheita e a inovação de baterias promovem dispositivos com alimentação própria e prolongam a vida útil dos sensores, levando a implementações de IoT mais sustentáveis e eficientes.
  

A detecção inteligente destaca-se à medida que estas e outras tecnologias complementares evoluem. Uma plataforma de detecção inteligente versátil pode evitar disparidades e promover interoperabilidade, adaptabilidade e personalização, permitindo adaptá-la para atender a uma ou mais aplicações de IoT.

Este artigo foi escrito por Brad Walters, fundador e CEO da Monnit. Para obter mais informações, visite aqui ou entre em contato com o Sr. Walters em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.