Sensores Inteligentes: Impulsando el Crecimiento Rápido en Infraestructura IoT e IIoT

Cuando se conectan a soluciones de sensores inteligentes, puntos de datos vitales pueden ayudar a las organizaciones a tomar decisiones informadas para optimizar rendimiento, prevenir y resolver problemas, predecir mantenimiento y aumentar eficiencia.

Plataformas versátiles de sensores

Ya sea que tenga uno o varios elementos para monitorizar en su aplicación industrial, implementar una plataforma versátil de sensores inteligentes tiene sentido. Una plataforma que incluya diferentes tipos de sensores con varias opciones de conectividad y monitorización en la nube o local ofrece una mejor capacidad para recopilar todo tipo de datos operativos críticos.

Es posible tener múltiples plataformas de sensores y conectividad IoT en una; por ejemplo, hardware y firmware (sensores, gateways y accesorios) con conectividad en la nube y local y software. Una vez implementados, puede recopilar eficientemente, recibir de forma segura y actuar rápidamente sobre datos de sensores IoT.

Amplia gama de aplicaciones

Una amplia gama de sensores puede monitorizar casi cualquier aplicación industrial común o poco común. Considere sensores que rastrean la maduración de plátanos, temperatura de residuos en vertederos, remediación térmica de chinches, o velocidad del aire en el sistema HVAC de una planta de procesamiento de alimentos.

Sensores Wi-Fi, Power over Ethernet y celulares pueden monitorizar condiciones ambientales, energía, movimiento, temperatura, luz, humedad, agua, vibración, corriente, presión, gases, acceso, y más.

Figura 1. Algunas aplicaciones IoT comunes y poco comunes. (Imagen: Cortesía de Monnit)

Cómo funcionan los sensores inalámbricos

Los sensores inalámbricos ALTA de Monnit, por ejemplo, funcionan con bajo consumo, tienen radio multifrecuencia de largo alcance y un microcontrolador flexible con inmunidad a interferencias. Envían datos a través de gateways celulares o Ethernet a software en la nube, para que pueda configurar, monitorizar y automatizar muchas operaciones de forma remota.

Casi todos estos sensores monitorizan temperatura además de su medición principal. Algunos, como el medidor de vibración avanzado, recopilan múltiples puntos de datos. Mide frecuencia de vibración, factor de cresta, velocidad, desplazamiento, aceleración, ciclo de trabajo y temperatura.

Versatilidad de sensores inteligentes

• Conectividad inalámbrica hasta 2,000+ pies a través de 18+ paredes o pisos cuando se conecta al Gateway ALTA XL de Monnit.

• Integración de Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia (FHSS) para mayor alcance inalámbrico y tolerancia inteligente a interferencias de señal con inmunidad a deterioro por obstrucciones físicas, sistemas de radiofrecuencia externos e interferencia electromagnética (EMI).

• Intercambio de claves Diffie-Hellman de curva elíptica de 256 bits, Estándar de Cifrado Avanzado (AES) de 128 bits, Algoritmo Hash Seguro 3 (SHA-3) de 256 bits y seguridad de Encadenamiento de Bloques de Cifrado (CBC).

• Registro de datos de 2,000 a 4,000 lecturas si se pierde la conexión del gateway (flash no volátil, persiste a través de ciclos de encendido).

• Entrega de actualizaciones de firmware over-the-air (FOTA) y configuración de ajustes del sensor vía nube.

Figura 2. Múltiples tipos de sensores y conectividad — inalámbrica, celular, Wi-Fi y Power over Ethernet — proporcionan flexibilidad para satisfacer aplicaciones variables. (Imagen: Cortesía de Monnit)

Una Herramienta de Estudio de Sitio puede ayudarle a determinar la mejor ubicación con la señal más fuerte y de mayor calidad para la colocación del sensor. Monnit ayuda a los clientes a lograr certificación del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) para nuestros sensores de Temperatura Estándar, Baja Temperatura y Humedad.

Conectividad Inalámbrica de Largo Alcance Flexible

Los Gateways Empresariales e Industriales IoT Celulares ALTA y ALTA XL combinan un motor 4G LTE CAT-M1/NB2 y plataforma Ethernet Empresarial con la red de puntos de acceso inalámbrico de Monnit para agregar y comunicar datos de sensores.

Características clave:

• Los Gateways IoT se comunican con sensores hasta una milla (línea de vista) y 1,200 ft+ a través de 12+ paredes (no línea de vista).

• Los Gateways IoT (potencia de transmisión de 1 vatio) reciben y envían datos 2,000 ft+ a través de 18+ paredes en entornos de edificios comerciales.

• Seguridad mediante Intercambio de Claves Diffie-Hellman de 256 bits y AES-128 CBC.

• Soporte hasta 100 sensores por gateway.

• Recopilación de datos ininterrumpida mediante memoria a bordo que almacena y envía hasta 32,000 mensajes de sensores tras una interrupción de Internet.

• LTE CAT-M1/NB2 para uso global en bandas 1–5, 8, 12, 13, 18–20, 25–28, 66, 71 y 85.

• Actualizaciones de software firmware over-the-air (FOTA).

• Servicio complementario de conciencia de ubicación desde chipset GNSS compatible con GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo y satélites QZSS para recopilar datos que pueden distribuirse vía interfaz de programación de aplicaciones (API).

Los Gateways Ethernet de Monnit permiten que los Sensores ALTA se comuniquen con el Software iMonnit™ sin PC, acomodando diversas aplicaciones IoT inalámbricas. Proporcione energía y conecte un gateway a un puerto Ethernet abierto con conexión a Internet, y se conecta automáticamente con nuestros servidores en línea.

Adaptación del Marco ALTA a Diversas Aplicaciones

Nuestro marco de sensores inalámbricos definido por software de largo alcance se basa en el Sistema Operativo en Tiempo Real Kelly (KRTOS). Su código gestiona procesos en tiempo real y no críticos para sensores y gateways. Como otros sistemas operativos embebidos, KRTOS proporciona reglas específicas para diferentes elecciones de procesos, privilegios y niveles de acceso a recursos del procesador.

Nuestro marco gestiona dos tipos de procesos principales: uno para la radio y otro para procesamiento específico de la aplicación. El proceso de radio tiene requisitos de microsegundos para operaciones en tiempo real para soportar secuenciación y temporización de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS).

Nuestros procesos de perfil de aplicación se escriben de forma relativamente genérica para que todos los Sensores ALTA puedan medir y crear puntos de datos periódicamente. Algunas aplicaciones de sensores requieren operaciones sensibles al tiempo estrictas que difieren de sensor a sensor. Estas operaciones pueden realizarse eficientemente gracias al control que nuestro hardware y KRTOS permiten.

Figura 3. La monitorización de temperatura en cámaras frigoríficas de restaurantes está entre las aplicaciones IoT más comunes. (Imagen: Cortesía de Monnit)

También existe un marco de aplicación usando KRTOS para procesos controlados por tiempo precisos. Puede manejar diversas aplicaciones de sensores y facilitar la integración en la Plataforma ALTA.

Funciones, métodos y operaciones comunes usadas por nuestros sensores son soportadas. Esto ayuda a los ingenieros a adaptar nuevas aplicaciones de sensores a la plataforma y proporcionar una interfaz de software de gestión estándar con funcionalidad familiar.

Sensores IoT Celulares Circle™

Estos sensores combinan motor de sensor y gateway en un solo dispositivo y un chipset para conectar aplicaciones al IoT vía servicios celulares. Los sensores están diseñados para aplicaciones en ubicaciones remotas que carecen de infraestructura de Internet.

Sensores IoT celulares de bajo consumo:

• Funcionan en redes CAT-M1 o NB-IoT para comunicación directa a la nube.

• Miden y envían dos o más puntos de datos usando varios cables desmontables.

• Incluyen módulo celular robusto y procesador de datos en el edge.

Sensores Wi-Fi Next™

Nuestros sensores Wi-Fi de segunda generación ofrecen amplio rango de red y señal fuerte.

Características clave:

• Datos de ocho tipos diferentes de sensores hasta 125 pies a través de cinco paredes.

• Protocolo: 802.11 b.

• Rango: 125 pies a través de cinco paredes o 500 ft línea de vista.

• Banda de Frecuencia: 2.412–2.484 GHz.

• Seguridad: Abierta, WPA, WPA2, WPA3 y Estándar de Cifrado Avanzado (AES)-128 Encadenamiento de Bloques de Cifrado (CBC) para mensajes de datos de sensores.

• Ajustes de Red: Auto DHCP/DNS o Estático.

• Tasa de Datos: Se auto-configura a la mejor tasa para máximo rango.

Figura 4. Los sensores inteligentes permiten edge computing, clave para un sistema de sensores eficiente. (Imagen: VectorMine/Adobe Stock)

Sensores PoE•X

Once sensores PoE•X diferentes se conectan a la infraestructura Power over Ethernet (PoE) de un edificio y monitorizan remotamente sistemas críticos. Estos datos proporcionan insights de edificios inteligentes para economizar operaciones conservando recursos mientras se mejora el confort.

Los sensores usan el mismo cable PoE para recibir energía y transmitir datos. Esta capacidad dos en uno optimiza el uso del espacio y aborda necesidades de diseño amplias y redes de sensores de alta densidad, como las de centros de datos.

Avances que Influyen en Sensores Inteligentes

Tecnologías que una vez se consideraron futuristas son cada vez más mainstream y están ayudando a avanzar en sensores inteligentes en muchas industrias.

• Inteligencia Artificial (IA), Visión por Computadora (CV) y Aprendizaje Automático (ML) permiten procesamiento de datos en tiempo real, reconocimiento avanzado de patrones y analítica predictiva, conduciendo a automatización más inteligente, eficiencia optimizada y toma de decisiones informada.

• Realidad Virtual, Aumentada y Mixta (VR, AR y MR), y gemelos digitales mejoran visualización inmersiva de datos, monitorización remota en tiempo real y control interactivo en aplicaciones IoT.

• CAT-M1, NB-IoT, edge processing y tecnologías celulares 5G ofrecen conectividad más rápida, fiable y eficiente energéticamente, soportando procesamiento de datos en tiempo real, alcance extendido de dispositivos y automatización avanzada.

• Multisensores y microsensores plug-and-play proporcionan integración y conectividad fluidas, haciendo la ingeniería e implementación IoT más eficiente y personalizable.

• Fuentes de energía, cosecha y innovación en baterías fomentan dispositivos autónomos y extienden vida útil de sensores, conduciendo a implementaciones IoT más sostenibles y eficientes.

Los sensores inteligentes sobresalen a medida que estas y otras tecnologías complementarias evolucionan. Una plataforma versátil de sensores inteligentes puede prevenir disparidad y promover interoperabilidad, adaptabilidad y personalización, permitiéndole adaptarla a una o muchas aplicaciones IoT.

Este artículo fue escrito por Brad Walters, Fundador y CEO de Monnit. Para más información, visite aquí o contacte al Sr. Walters en This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..