Разработка границ IIoT - прототипы устройств

Примечание редактора. Промышленный Интернет вещей (IIoT) обещает обеспечить глубокое понимание промышленных операций и повысить эффективность подключенных машин и систем. Крупномасштабные приложения IIoT полагаются на многоуровневую архитектуру для сбора данных с широкого диапазона датчиков, надежного и безопасного перемещения данных в облако и выполнения анализа, необходимого для обеспечения такого понимания и эффективности. В статье «Разработка промышленных Интернет-приложений» авторы подробно исследуют архитектуру IIoT и обсуждают подходы для удовлетворения широких требований, связанных с этими системами.

В этом отрывке, взятом из главы 3 книги, описывается, как разработчики могут создавать прототипы устройств, способных собирать и передавать данные в приложения более высокого уровня. Этот отрывок представлен в следующих частях:

• Устройства для создания прототипов

• Реализация HTTP-подключения

• Использование WebSockets

• Использование Modbus

• Использование протоколов OPC UA

По материалам Industrial Internet Application Development, авторы:Алена Траукина, Джаянт Томас, Прашант Тяги, Кишор Реддипалли.

Глава 3. Разработка IIoT Edge
Авторы:Алена Траукина, Джаянт Томас, Прашант Тяги, Кишор Реддипалли

В этой главе описывается процесс создания прототипа устройства для начинающих. Мы предоставляем подробные инструкции о том, как собрать четыре разных прототипа, а также как создавать и запускать простые приложения IoT для прототипов вместе с образцом исходного кода. Наконец, мы исследуем сервисы Predix, которые можно использовать для хранения, анализа и объединения данных датчиков с прототипов.

В этой главе вы узнаете о следующих темах:

• Выбор оборудования для прототипирования

• Модель взаимодействия открытых систем и ее уровни

• Протоколы уровня приложения - HTTP и WebSocket

• Промышленные протоколы M2M - Modbus и OPC UA

• Сборка устройства для прототипа

• Подготовка SD-карты для прототипа

• Создание и запуск простых приложений IoT с использованием протоколов HTTP, WebSocket, Modbus и OPC UA

• Службы управления данными в Predix

Оборудование для прототипов

В этом разделе представлен обзор доступного разнообразия оборудования, которое можно использовать для создания прототипа, и даны несколько советов по выбору оборудования и протокола обмена данными для обеспечения связи между компонентами прототипа.

Разнообразие и стоимость

Можно найти разнообразное оборудование с открытым исходным кодом для прототипирования - Arduino . , Raspberry Pi , Оранжевый Пи , LinkIt , BeagleBone и Тессель . Большинство из них действительно дешевы; вы можете купить Orange Pi всего за 33 доллара. Цена обычно зависит от мощности платы и поддерживаемых ею интерфейсов.

В дополнение к плате можно приобрести стартовый комплект, который обычно стоит около 70 долларов. Он включает в себя несколько датчиков, небольшой дисплей, лампы, кабели и макет для подключения всего этого без пайки. Цена одного датчика начинается от 1 доллара.

Модификации

Самые популярные платы - Arduino и Raspberry Pi. Каждый из них имеет разные модификации. Если требуются дополнительные функции, такие как Wi-Fi, Bluetooth, USB, HDMI или более мощное оборудование, рекомендуется сравнить модификации, чтобы найти плату, которая точно соответствует вашим потребностям.

Сравнение вариантов

Все доски довольно маленькие - около 8 см шириной, 5 см высотой и 2 см толщиной (без ящика). Более мощное оборудование будет иметь большие размеры (например, Intel NUC имеет размер 35 x 25 x 4 см).

Самый важный параметр - это возможности подключения, так как не все платы поддерживают Wi-Fi или Bluetooth. GSM, GPS, камера, FM-модуль и другие функции, характерные для мобильных телефонов, также обычно недоступны, и их нужно покупать отдельно.

Еще один важный параметр - количество разъемов для датчиков. Нужно понимать, какие сенсоры требуются и совместимы ли они с выбранной платой. Количество выводов можно увеличить, подключив к уже имеющимся специальные дополнительные платы.

Поддерживаемые датчики

Некоторые разъемы на плате могут поддерживать только аналоговые датчики, а другие - только цифровые.

Цифровые датчики выдают дискретный сигнал, что означает, что существует ограниченный набор возможных значений для этого сигнала. Например, датчик температуры DHT11 выдает целое число в диапазоне от 0 до 50.

С другой стороны, аналоговые датчики выдают непрерывный сигнал, что означает, что существует бесконечное количество возможных значений для этого сигнала. Например, датчик температуры TMP36 может измерять температуру от -50 ° C до 125 ° C, включая значения с плавающей запятой, такие как 11,9 ° C.

Хотя преобразование одного типа сигнала в другой возможно, это требует дополнительных компонентов и усложняет конструкцию.