Как работает IoT-устройство?

Аппаратные решения влияют на стоимость вашего IoT-устройства, удобство использования, возможности приложений и многое другое. Но лишь около 20% менеджеров по продуктам Интернета вещей имеют опыт управления оборудованием. В этом посте я демистифицирую аппаратное обеспечение внутри IoT-устройств, чтобы помочь вам понять, как интеллектуальное устройство получает, обрабатывает и передает данные в облако.

После опроса сотен менеджеров по продуктам из разных отраслей и профессий я обнаружил, что только около 20% менеджеров по продуктам, работающих в IoT, имеют опыт работы с оборудованием. Напротив, более 76% из них знакомы с управлением программными продуктами.

Но в IoT оборудование и программное обеспечение работают вместе через стек технологий IoT. А управление аппаратными продуктами требует совершенно иных навыков, чем управление программным обеспечением. Это одна из причин, по которой создание устройств Интернета вещей может быть очень сложной задачей для новых и даже опытных менеджеров по продуктам Интернета вещей.

Если вы менеджер по Интернету вещей, имеющий опыт работы с программным обеспечением, найдите минутку, чтобы вооружиться информацией из этого поста. Вы будете рады, что сделали это в следующий раз, когда поговорите с командами разработчиков оборудования или столкнетесь с проблемой, связанной с оборудованием.

Исходя из моей концепции принятия решений в области Интернета вещей, оборудование является частью области принятия решений в области технологий. Поэтому вы здесь:

Рекомендуемая статья: Структура управления продуктами для Интернета вещей.

Почему мне нужно разбираться в оборудовании моего IoT-устройства? Разве не инженеры принимают эти решения?

Да, инженеры несут ответственность за исследование, предложение и выбор оборудования для устройства IoT. Но важно, чтобы менеджер по продукту принимал участие и руководил разработкой в ​​отношении потребностей продукта, чтобы они могли выбрать лучшее решение. В конце концов, решения об оборудовании повлияют на стоимость вашего продукта, удобство использования, возможности приложений и многое другое.

Чем больше вы понимаете, как работает аппаратное обеспечение внутри IoT-устройства, его нюансы и терминологию, тем больше у вас возможностей для разумных разговоров со своей командой инженеров.

Четыре строительных блока оборудования для устройств Интернета вещей

Во-первых, давайте взглянем на основные строительные блоки любого устройства Интернета вещей.

При таком количестве приложений IoT, как и предпринимателей IoT, было бы невозможно обобщить архитектуру оборудования. Но независимо от приложения все устройства IoT имеют некоторые общие черты или «строительные блоки», как показано ниже:

Давайте посмотрим на каждый из этих компонентов.

Строительный блок 1:вещь

Я определяю «вещь» как актив, которым вы хотите управлять или отслеживать.

Многие устройства IoT интегрируют «вещь» в само смарт-устройство. Например, подумайте о таких продуктах, как умный водяной насос или автономный автомобиль. Эти продукты контролируют и контролируют сами себя. В этом случае ваш продукт включает в себя все четыре строительных блока в одном пакете, как показано ниже.

Но есть много других приложений, в которых «вещь» стоит особняком как «глупое» устройство, и к ней подключается отдельный продукт, чтобы сделать из нее интеллектуальное устройство. В этом случае ваш продукт включает только три модуля, выделенных синим цветом ниже.

Этот подход очень распространен в промышленных приложениях, где у компаний есть существующие активы, и они хотят сделать их «умными», подключив их к облаку. Некоторые примеры включают ветряные турбины, реактивные двигатели, конвейерные ленты и т. Д.

Причина, по которой я указываю на это различие, состоит в том, чтобы вы знали, что есть разные бизнес-модели, из которых вы можете выбирать. Ваша компания может решить создавать новые интеллектуальные устройства с самого начала, или вы можете определить, что ваше ценностное предложение состоит в том, чтобы предоставить способ превратить существующие вещи в умные, открывая дверь к так называемым «возможностям заброшенных мест».

Любой из них подходит, просто имейте в виду, что это различие повлияет на многие другие решения, которые вы примете в отношении своего продукта.

Большинство приведенных выше примеров относятся к продуктам B2B, но как насчет продуктов B2C? В мире потребительских товаров многие продукты IoT включают только три модуля, выделенные синим цветом выше. Это потому, что «предмет», который они отслеживают, часто - это человек или среда в доме. Подумайте о термостате FitBit или Nest.

Строительный блок 2:модуль сбора данных

Модуль сбора данных фокусируется на получении физических сигналов от «вещи» и преобразовании их в цифровые сигналы, которыми можно манипулировать с помощью компьютера.

Это аппаратный компонент, который включает в себя все датчики, получающие реальные сигналы, такие как температура, движение, свет, вибрация и т. Д. Тип и количество необходимых датчиков зависит от вашего приложения.

Однако модуль сбора данных включает в себя не только датчики. Он также содержит необходимое оборудование для преобразования сигнала датчика в цифровую информацию для использования компьютером. Он включает в себя преобразование сигналов, аналого-цифровое преобразование, масштабирование и интерпретацию.

Для модуля сбора данных необходимо сосредоточить внимание на следующих важных моментах:

• Какие реальные сигналы мне нужно измерять? (т.е. какой тип датчиков мне нужен)
• Сколько датчиков каждого типа мне нужно?
• Как быстро мне следует измерять реальный сигнал? (т.е. частота дискретизации)
• Насколько точны мои измерения? (т.е. разрешение сенсора)

Ответы на эти вопросы проинформируют о требованиях к вашему модулю сбора данных, а также дадут вам представление о том, сколько данных будет производить ваше устройство.

Рекомендуемая статья - Сбор данных:учебник для менеджеров по продуктам Интернета вещей

Строительный блок 3:модуль обработки данных

Третий строительный блок IoT-устройства - это модуль обработки данных. Это «компьютер», который обрабатывает данные, выполняет локальную аналитику, хранит данные локально и выполняет любые другие вычислительные операции на периферии.

Вам не нужно быть экспертом в области компьютерной архитектуры, чтобы подробно обсудить этот модуль со своей командой инженеров. Ваша роль должна заключаться в понимании всеобъемлющей цели продукта и задании правильных вопросов, которые помогут вашей команде принять правильные решения. Два наиболее важных момента, на которые следует обратить внимание:

• Вычислительная мощность (т.е. сколько обработки вы будете выполнять на периферии?)
• Объем локального хранилища данных (т. е. размер жесткого диска - сколько данных вам нужно будет хранить на периферии?)

Решения, которые вы и ваша команда примете, будут напрямую зависеть от производительности, функциональности, стоимости, размера устройства, срока службы и т. Д. Давайте обсудим каждый из этих вопросов более подробно.

Какая вычислительная мощность вам нужна?

Чтобы определить, какая вычислительная мощность требуется вашему устройству, вы должны начать с понимания всех различных задач, которые устройство должно выполнять.

Пункты, которые повлияют на ваше решение, включают:

• Сколько датчиков вам нужно для чтения? (Для большего количества датчиков потребуется больше вычислительной мощности.)
• Вам нужно управлять в режиме реального времени? (Это увеличит необходимую вычислительную мощность.)
• Требуется ли вашему приложению выполнять аналитику на периферии? (Это также увеличит требуемую вычислительную мощность.)
• Достаточно ли у вас вычислительной мощности для поддержки будущих обновлений / выпусков программного обеспечения? (Ваши новые и улучшенные обновления программного обеспечения, вероятно, потребуют большей вычислительной мощности.)
• Каковы ограничения по размеру вашего устройства? (Например, Fitbit имеет ограниченное пространство, что ограничивает размер компьютера и вычислительную мощность.)

Сколько вам нужно локального хранилища?

Необходимый объем локального хранилища зависит от вашей политики хранения данных. После того, как вы определите, сколько данных вам нужно получать, как часто и сколько вы будете отправлять в облако, вы можете рассчитать, сколько локального хранилища вам понадобится в качестве временного хранилища для выполнения вычислений или для использования в качестве буфера на случай вы теряете соединение с облаком.

Если ожидается, что ваше устройство IoT будет работать в автономном режиме, вам необходимо определить, как долго оно будет работать без подключения, и, следовательно, сколько данных вам нужно хранить локально. Некоторым приложениям не требуется прерывание передачи данных либо потому, что Cloud Analytics не сможет обрабатывать пробелы в данных, либо потому, что у вас есть юридическое соглашение с клиентом о непрерывности данных.

Строительный блок 4:модуль связи

Последним строительным блоком оборудования вашего устройства является коммуникационный модуль. Это схема, которая обеспечивает связь с вашей облачной платформой и сторонними системами локально или в облаке.

Этот модуль может включать в себя порты связи, такие как USB, последовательный (232/485), CAN или Modbus, и это лишь некоторые из них. Он также может включать радиотехнологии для беспроводной связи, такие как Wi-Fi, LoRA, ZigBee, 3G, 5G и т. Д.

Коммуникационный модуль может быть включен в то же устройство, что и другие ваши модули, или это может быть отдельное устройство, предназначенное специально для связи. Такой подход часто называют «архитектурой шлюза».

Например, если у вас есть три датчика в комнате, которым необходимо отправлять данные в облако, у вас могут быть эти датчики, подключенные к одному шлюзу в той же комнате, и шлюз объединяет эти данные и отправляет их в облако. Таким образом, вам понадобится только один коммуникационный модуль, а не три.

Итог

Как менеджер по продукту Интернета вещей, вам не нужно быть экспертом во всех областях стека технологий Интернета вещей. Но вам необходимо твердое понимание основных компонентов и того, как собирается комплексное решение IoT.

Я рекомендую как можно ближе познакомиться со всеми слоями стека технологий Интернета вещей. Я расскажу обо всех остальных слоях набора в будущих статьях. Подпишитесь на мою рассылку, чтобы не пропустить эти сообщения.