Met de komst van het internet en het wereldwijde web werden mensen zich bewust van de enorme voordelen van verbonden zijn. Om er maar enkele op te sommen: een gemakkelijke overdracht van informatie, de mogelijkheid om toegang te krijgen tot apparatuur op afstand, om te communiceren en te werken met mensen aan de andere kant van de wereldbol ...

De voordelen van deze digitale interconnectie hebben geleid tot het ontstaan van nieuwe technologieën en nieuwe toepassingsvelden voor bestaande technologieën: industriële toepassingen (bv. SCADA-architectuur, protocollen zoals Modbus, Profibus), energie/nutsvoorzieningen (DNP3-protocollen), machine-to-machine (M2M), GBS (gebouwbeheersysteem met BACnet, KNX, X10-protocollen) of het Industry 4.0-concept.

Natuurlijk heeft de huidige trend van digitalisering en interconnectie niet enkel toepassingen in de industrie. Als de afstandsbediening van je tv je leven al zo veel makkelijker maakt, welke mogelijkheden heb je dan nog om je huis slimmer te maken dankzij het internet? Waarom de verwarming van je huis niet regelen voordat je je kantoor verlaat? Of een vergeten apparaat dat op het stopcontact is aangesloten van op afstand bedienen tijdens je vakantie?

Het concept IoT (Internet of Things) is ontstaan uit die behoefte om de dingen rondom ons onderling te verbinden: miljoenen slimme, onderling verbonden toestellen die informatie overdragen, berichten ontvangen, acties uitvoeren en nog zo veel meer.

A woman looking at a screen.

niet zomaar een slim huis.

Veel mensen associëren het concept IoT met een slim huis of met consumptiegoederen. De realiteit is dat dit concept van interconnectie in alle industrieën geïmplementeerd is, onder verschillende acroniemen: IIoT, (industrial internet of things), IoMT (internet of medical things), V2X (vehicle to everything), zelfs NFC-tags en QR-codes op producten hebben geleid tot het ontstaan van de term Internet of Packaging.

Het concept IoT omvat een veelheid van technologieën, gaande van stand-alone geïntegreerde toestellen, die onderling verbonden worden, fysieke interfaces en de gebruikte communicatieprotocollen, tot de server en beveiligde gegevens die in de cloud worden opgeslagen.

welke toestellen kunnen onderling verbonden worden?

Elk denkbaar toestel dat het dagelijkse leven van de moderne mens kan verbeteren of vergemakkelijken. Of we het nu hebben over de kwaliteit van onze leefomgeving, de efficiëntie van de arbeidsproductiviteit of over een verhoging van comfort. Denk aan:

  • een intelligent stopcontact (dat op duizenden kilometers afstand aan en uit kan worden gezet) 
  • een videocamera in een operatiekamer waardoor artsen in opleiding die in een ander land wonen de operatie kunnen volgen (vergemakkelijkt de opleiding van nieuwe specialisten)
  • een energiemeter die regelmatig het realtime verbruik en het totale verbruik doorgeeft 
  • een omgevingssensor die het niveau van vervuiling en de omgevingstemperatuur doorgeeft
  • een robot in een fabriek die de huidige positie, status en aantal van de uitgevoerde handelingen doorgeeft, waardoor analyses mogelijk worden

Het feit dat de waaier van toestellen die in het IoT-concept kunnen worden opgenomen zo divers is, maakt dat we ze bij de implementatie van elkaar kunnen onderscheiden door:

  • voedingsbron: het toestel is niet aangesloten op het nationale elektriciteitsnet - moet het gevoed worden door een batterij/accumulator?
  • gegevens die moeten worden verzonden en periodiciteit: zal af en toe een klein gegevenspakket versturen (voorbeeld een slimme schakelaar) of een continue gegevensstroom verzenden (voorbeeld: een webcam)
  • werkomgeving en externe factoren: is het een baken op zee die gegevens doorgeeft? Is het een gateway in een automatiseringspaneel in een fabriek? Is het een slim audiosysteem in een studentenkamer?

Al deze eisen spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de transmissie-omgeving en de gebruikte protocollen:

  • Transmissie via het 110 vac-/230 vac-netwerk waar het profiteert van de reeds aangelegde infrastructuur en gebruik maakt van speciale KNX-, X10-protocollen. Deze zijn meer specifiek voor GBS-systemen, maar niet uitsluitend.
     
  • Getwiste kabeltransmissie: ofwel seriële transmissie (RS232, RS485, CAN), met behulp van Modbus, Profibus-protocollen, specifiek voor de industrie; of de ethernet-kabeltransmissie waar we de TCP/IP-suite hebben met de belangrijkste vermeldingen: MQTT, HTTP, UDP, ONVIF (protocollen die zich bevinden in de categorie van het IoT voor thuisgebruikers), maar ook Profinet, Modbus via TCP/IP (protocollen die specifiek zijn voor de industrie en automatisering)
     
  • Radiotransmissie, 433 MHz-, 868 MHz-band (NSRD-band, gratis in het grootste deel van de EU), wordt hoofdzakelijk gebruikt voor IoT-toestellen specifiek voor thuisgebruikers met verschillende intern ontwikkelde of openbare protocollen (bv: SimpliciTi - Texas Instruments). Heel deze niet-gelicentieerde omgeving wordt gebruikt via het LoRaWAN-protocol, LoRa-modulatie, waardoor lange transmissieafstanden (~ 10 km) met een laag energieverbruik worden verkregen. Nog een protocol dat de moeite loont om te vermelden, is Z-Wave, dat ook bedoeld is voor thuisgebruikers.
     
  • Radiotransmissie, 2.4 GHz-, 5 GHz-band, waar protocollen zoals Bluetooth, Bluetooth Mesh (2.4 GHz), wifi, Thread, ZigBee, KNXnet/IP geïmplementeerd zijn. Deze maken hogere overdrachtssnelheden mogelijk, sommige profiteren van bestaande infrastructuur (bv: wifi)
     
  • Transmissie via het gsm-/GPRS- netwerk en de daaropvolgende evoluties maken het mogelijk wereldwijde afstanden af te leggen die het gebruik van de TCP/IP-suite mogelijk maken, maar ook specifieke toepassingen: sms of NB-Ivd.

We hebben er heel wat opgesomd, en zoals je kan zien, zijn deze transmissiemiddelen en -protocollen erg divers. Diversiteit is iets positiefs, maar brengt ook verschillende problemen met zich mee die nog niet helemaal opgelost zijn: compatibiliteit, standaardisatie, veiligheid van de overgedragen gegevens ...

Er zijn communicatiemiddelen/protocollen die al eventjes meegaan, maar er zijn er ook die zich in de beginfase bevinden, en die een bijzondere ontwikkeling/aanvaarding doormaken. De moeite waard om te vermelden zijn RS485, CAN, LoRa, Bluetooth, wifi en Modbus, Profibus/Profinet, MQTT, LoRaWAN, OPC UA, TCP/IP-suite.

A picture of a city connected with lines and dots.

waar komt de overgebrachte informatie samen?

De twee elementen die hierboven worden voorgesteld (het toestel en het transmissiemiddel) definiëren het concept IoT nog niet helemaal. Er is namelijk 1 vraag die we nog moeten beantwoorden: waar komt de overgebrachte informatie samen?

IoT-concepten bevatten meestal een centraal element: een server. Of we het nu hebben over een lokale server, onze eigen server, of over het gebruik van een commercieel platform, in 99% van de gevallen is zo'n server noodzakelijk (we noemen dit een information concentrator).

Er zijn tegenwoordig grote commerciële platforms op de markt die diensten leveren (serververwerking en cloudopslag) die specifiek ontworpen zijn om de IoT-industrie te dienen.

Er zijn ook 'open source'-platforms die gericht zijn op de thuisgebruiker met technische kennis. Iedereen kan zijn eigen server implementeren en zijn eigen toestellen maken of integreren. 

De belangrijkste communicatieprotocollen (MQTT, ONVIF, ZigBee, Z-Wave) zijn geïntegreerd, maar ook toestellen van bekende fabrikanten kunnen geïntegreerd worden.

Verder kunnen op maat gemaakte hardwaremodules gebruikt worden, API's en frameworks die gemakkelijk kunnen worden gebruikt om in de kortst mogelijke tijd complete apparaten en oplossingen te ontwikkelen.

informatie-opslag.

Na het lezen van het eerste deel van dit artikel, zou je kunnen concluderen dat de explosie van het IoT-concept vooral bepaald werd door de behoefte aan interconnectie. Er is echter nog een andere belangrijke factor: informatie-opslag. De mogelijkheid om een digitale geschiedenis te creëren.

De gewone gebruiker, die de definitie van het IoT bekijkt vanuit het perspectief van het 'smart home'-concept, heeft als belangrijkste doel dat hij de airconditioning kan aanzetten voor hij thuiskomt. Ons doel bij AUSY is om de gemeenschap te ondersteunen, onze partners te ondersteunen, toegang tot de IoT-kennis te vergemakkelijken, samen te leren en onze toekomst vorm te geven.

Het IoT-concept opent nieuwe mogelijkheden (bijvoorbeeld op het vlak van artificiële intelligentie), er worden nieuwe concepten ontwikkeld, zoals de rechtstreekse communicatie tussen slimme toestellen met een hoge graad van autonomie, de ontwikkeling van voorspellingsmodellen op verschillende gebieden: klimaat, vervuiling, lokale fauna en migratie, voorspelling van de seismische activiteit, voorspelling in de nutssector (water, energie, vuilnis) of het openbaar vervoer.

Al tientallen jaren zijn we getuige geweest van deze trend van digitale interconnectie, vanuit het perspectief van mens tot mens, mens tot machine, en mens tot omgeving. 

En we mogen zeker niet vergeten dat we, naast de technologische ontwikkeling die leidt tot de verspreiding van het concept, ook met andere elementen rekening moeten houden. Erg belangrijk vanuit een sociaal oogpunt: 

  • het onderwijzen en informeren van de gebruikers over deze concepten, wat ze inhouden, welke voordelen ze bieden, en welke verantwoordelijkheden ze met zich meebrengen.  
  • de standaardisatie van het veld, een standaardisatie die compatibiliteit zal verzekeren
  • een wettelijk kader, noodzakelijk voor de bescherming van de gebruikers, de consument van IoT-toestellen, en informatie.

 

Dit artikel werd geschreven door Petru Muraru, AUSY's practice lead IoT en Dan Pasare, senior SW developer.