IoT Gateway công nghiệp là gì ?
Ưu điểm chính của việc triển khai các IoT Gateway công nghiệp là chúng giảm bớt gánh nặng đặt lên cloud và các trung tâm dữ liệu từ việc phải xử lý khối lượng lớn dữ liệu được tạo ra bởi các cảm biến và thiết bị IIoT. Họ có thể thu thập, lọc, xử lý và phân tích dữ liệu cục bộ, loại bỏ nhu cầu gửi tất cả dữ liệu thô được thu thập lên cloud để xử lý và phân tích.
Xem thêm :
Bằng cách thu thập và xử lý dữ liệu cục bộ, các tổ chức triển khai Gateway kết nối IoT sẽ tiết kiệm đáng kể băng thông internet vì ít dữ liệu thô phải được gửi đến cloud hơn. Điều này cực kỳ có lợi cho các tổ chức là một mạng internet được đo lường, trả tiền cho băng thông mà họ sử dụng.
Cuối cùng, việc áp dụng IoT Gateways cung cấp khả năng truy cập dữ liệu ẩn trước đây từ cảm biến, bộ điều khiển nhúng và thiết bị IO có thể có giá trị đối với nhiều quy trình và ứng dụng của doanh nghiệp như:
- Giám sát từ xa
- Bảo trì bảo dưỡng
- Tối ưu hóa sản xuất
- Tự động hóa tòa nhà (Building Automation)
Việc hiện thực hóa dữ liệu này cho phép các ứng dụng phòng điều khiển, ứng dụng doanh nghiệp và các ứng dụng kinh doanh khác xem xét, theo dõi và xem xét dữ liệu để đưa ra các quyết định kinh doanh quan trọng, cải tiến và tối ưu hóa quy trình.
Vì sao cần có IoT Gateway Công nghiệp ?
Các giải pháp IoT đều cần các gateway kết nối
Hầu hết tất cả các giải pháp IoT công nghiệp đều yêu cầu gateway kết nối vì các thiết bị IoT nhỏ như cảm biến và thiết bị truyền động không thể gắn trực tiếp vào cơ sở hạ tầng CNTT. Các hạn chế của thiết bị như kích thước vật lý nhỏ, điều kiện môi trường khắc nghiệt, vị trí ở xa, nguồn pin, thời gian phản hồi nhanh và chi phí thấp đòi hỏi nền tảng, giao thức và mạng thiết bị IoT phù hợp với mục đích khác hẳn với các hệ thống CNTT chính thống. Các gateway giải quyết sự không phù hợp này bằng cách kết hợp ba chức năng sau:
- Chuyển đổi giao thức – Chức năng chính của gateway là dịch các giao thức đặc trưng của hệ thống công nghiệp sang ngôn ngữ của các ứng dụng kinh doanh : BACnet, Ethernet/IP, EtherCat, PROFINET, and OPC UA
- Điện toán biên – Các ứng dụng cục bộ chạy trên các gateway tương tác trực tiếp với các thiết bị IoT kèm theo, do đó rút ngắn thời gian phản hồi, cải thiện độ tin cậy và giảm băng thông ngược dòng.
- Firewall cho IoT – Rất ít thiết bị IoT có bảo mật cấp doanh nghiệp. Các gateway giúp cách ly các thiết bị dễ bị tấn công này khỏi tài sản của doanh nghiệp và cả khỏi các mối đe dọa trên không gian Internet mở.
Các chức năng gateway này rất cần thiết để kết nối, vận hành và bảo mật các thiết bị IoT trong môi trường CNTT doanh nghiệp. Ngày nay, chức năng dịch giao thức là lý do chính để sử dụng các gateway Tuy nhiên, các giao thức IP tiêu chuẩn công nghiệp không yêu cầu chuyển đổi giao thức đã thay thế các giao thức dành riêng cho IoT. Thay vào đó, chúng biến thành các máy chủ biên lưu trữ các ứng dụng gần với thiết bị đồng thời cung cấp các dịch vụ bảo mật IoT.
Chức Năng chính của IoT Gateway Công Nghiệp Là Gì?
1. Tạo Điều Kiện Giao Tiếp & Điều Khiển Với I / O Linh Hoạt
Chức năng chính của các IoT Gateway công nghiệp là cho phép giao tiếp giữa cả thiết bị mới và thiết bị cũ. Các IoT Gateway do Premio cung cấp được trang bị Gateway USB 3.1 Thế hệ 2, cho phép các Gateway công nghiệp giao tiếp ở tốc độ cao với các thiết bị và cảm biến mới, cũng như Gateway COM để giao tiếp với công nghệ cũ, loại bỏ nhu cầu thay thế máy móc cũ bằng máy mới thiết bị kết nối thông minh. Gateway kết nối IoT cũng cho phép giao tiếp giữa máy với máy (M2M) trong đó máy tương tác với các máy, thiết bị và môi trường khác.
Ngoài ra, IoT Gateway có thể hỗ trợ nhiều giao thức công nghiệp khác nhau, cho phép IoT Gateway giao tiếp với các thiết bị sử dụng các giao thức khác nhau. Các giao thức chính được hỗ trợ bởi IoT Gateway bao gồm các giao thức Fieldbus, PROFIBUS, EtherCAT, EtherNET / IP và PROFINET.
Vì vậy, nếu một tổ chức có phần cứng cũ không thể kết nối với cloud, các IoT Gateway công nghiệp có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị đó với cloud, cũng như cho phép tổ chức điều khiển máy móc và bộ điều khiển logic có thể lập trình một cách an toàn và từ xa.
2. Cải Tiến Sản Xuất
Các IoT Gateway công nghiệp có thể cải thiện hoạt động sản xuất của các nhà máy. Điều này được thực hiện bằng cách thu thập thông tin từ các cảm biến và thiết bị khác nhau được triển khai trong nhà máy và sử dụng dữ liệu đó để điều chỉnh sản xuất nhằm đạt sản lượng cao hơn.
Ngoài ra, các IoT Gateway công nghiệp có thể được sử dụng để giảm lỗi của con người và thu được nhiều thông tin liên quan đến quy trình sản xuất, cho phép các nhà khai thác và tổ chức sử dụng thông tin đó để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
3. Bảo Trì Dự Đoán
Gateway kết nối Internet vạn vật công nghiệp có khả năng hỗ trợ bảo trì dự đoán. Có nghĩa là, dữ liệu được thu thập bởi các thiết bị và cảm biến có thể được sử dụng để dự đoán thời điểm một số thành phần hoặc thiết bị thường bị lỗi bằng cách sử dụng các mô hình dự đoán để thực hiện bảo trì trước khi sự cố hoặc hỏng hóc xảy ra. Các dây chuyền sản xuất thường hoạt động 24/24, 7 ngày trong tuần, vì vậy nếu máy móc bị hỏng hóc, hỏng hóc có thể tạm dừng sản xuất, gây thất thoát lợi nhuận.
Bằng cách sử dụng bảo trì dự đoán từ các mô hình dữ liệu, các nhà máy có thể sửa chữa máy móc trước khi chúng gặp sự cố hoặc hỏng hóc, do đó loại bỏ bất kỳ thời gian ngừng hoạt động nào, họ sẽ thường trải qua nếu không có thông tin chi tiết được cung cấp bởi IoT Gateway . Điều này làm giảm đáng kể hoặc loại bỏ các chi phí liên quan đến thời gian ngừng hoạt động bất lợi và bất ngờ.
4. Xử Lý Dữ Liệu Thời Gian Thực Và Ra Quyết Định tại chỗ
Industrial IoT gateways can process and analyze data locally at the source of data generation in real-time, eliminating the need for data to travel thousands of miles to a data center for processing and analysis. Điều này cho phép phân tích dữ liệu thời gian thực và ra quyết định, điều này cần thiết cho các ứng dụng xử lý khối lượng công việc cục bộ quan trọng.
Hiện tại, các ứng dụng như vậy không thể chạy trên cloud do độ trễ liên quan đến việc gửi, xử lý và gửi dữ liệu trở lại môi trường công nghiệp. Vì các Gateway kết nối IoT và máy tính công nghiệp được đặt tại địa phương, nên có rất ít độ trễ liên quan đến việc triển khai như vậy, cho phép phân tích dữ liệu thời gian thực và ra quyết định chỉ trong một phần nghìn giây.
Lợi Ích Của IoT Gateway Công Nghiệp Là Gì ?
IoT Gateway công nghiệp có hai hương vị khác nhau khi triển khai cho cơ sở hạ tầng doanh nghiệp: IoT Gateway không quạt và IoT Gateway chắc chắn . IoT Gateway không quạt là máy tính công nghiệp nhỏ gọn có thể được triển khai trong môi trường dễ bay hơi, tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt, thường xuyên tiếp xúc với các cú sốc và rung động cũng như tiếp xúc với bụi và mảnh vỡ. Điều đó nói lên rằng, loạt Gateway kết nối IoT chắc chắn sẽ được bảo vệ thêm một bước nữa, thêm một lớp vỏ ngoài chắc chắn hơn để tăng độ bền và độ tin cậy.
Dưới đây là một số lợi thế của việc triển khai IoT Gateway công nghiệp:
1. Thiết Kế Nhỏ Gọn
IoT Gateway không quạt và IoT Gateway chắc chắn có thiết kế nhỏ gọn cho phép chúng được triển khai trong các môi trường hạn chế về không gian không đủ lớn để chứa các máy tính để bàn kích thước đầy đủ. Thiết kế nhỏ gọn có thể thực hiện được bằng cách làm mát thụ động máy tính Gateway kết nối IoT.
Làm mát thụ động giúp thiết kế không quạt nhỏ gọn trở nên khả thi vì nó cho phép các nhà sản xuất Gateway kết nối IoT đặt các thành phần gần nhau hơn và làm mát chúng thông qua việc sử dụng các bộ tản nhiệt. Tản nhiệt được sử dụng để di chuyển nhiệt ra khỏi các thành phần tạo nhiệt bên trong đến vỏ ngoài của Gateway công nghiệp, sau đó tản nhiệt ra không khí xung quanh.
2. Thiết Kế dải hoạt động Nhiệt Độ Rộng
Các IoT Gateway không quạt và chắc chắn có phạm vi nhiệt độ rộng, từ -40⁰C đến 85⁰C, cho phép triển khai chúng trong môi trường cực lạnh và cực nóng. Vì vậy, cho dù bạn đang triển khai Gateway kết nối vạn vật ở giữa sa mạc Las Vegas vào mùa hè hay ở giữa nước Nga vào mùa đông, các IoT Gateway gồ ghề sẽ hoạt động đáng tin cậy và tối ưu mà không cần bất kỳ sửa đổi hoặc làm mát bổ sung nào.
3. Thiết Kế Công Suất tốt
Các IoT Gateway không quạt và chắc chắn được trang bị điện áp đầu vào rộng, từ 9 đến 50 VDC để tương thích với các biến thể khác nhau của các tình huống đầu vào nguồn điện. Hơn nữa, Gateway kết nối internet of things được trang bị một số tính năng bảo vệ nguồn điện bao gồm bảo vệ quá áp, bảo vệ tăng điện áp và bảo vệ phân cực ngược.
Bảo vệ quá áp ngắt nguồn điện vào hệ thống khi thiết bị phát hiện sự gia tăng điện áp vượt quá mức an toàn cho hệ thống. Bảo vệ chống sét lan truyền điện xuống đất khi thiết bị phát hiện điện áp tăng vượt quá mức an toàn. Bảo vệ phân cực nguồn bảo vệ hệ thống khỏi phân cực nguồn điện bị đảo ngược bằng cách cắt nguồn điện vào hệ thống để tránh làm hỏng các bộ phận nhạy cảm bên trong.
4. Chống Sốc & Rung
Các IoT Gateway không quạt và chắc chắn cung cấp khả năng chống sốc và chống rung, cho phép chúng được triển khai trong các môi trường thường xuyên tiếp xúc với các cú sốc và rung động. Các thiết bị Gateway kết nối IoT chắc chắn có thể xử lý việc tiếp xúc với các cú sốc và rung động nhờ thiết kế một mảnh của chúng, giúp loại bỏ số lượng khớp nối, ốc vít và cáp được sử dụng trong hệ thống, làm cho hệ thống trở nên đáng tin cậy hơn và có khả năng xử lý tốt hơn chấn động và rung động vì có ít bộ phận chuyển động có thể bị hỏng hơn.
5. Các thành phần ở cấp công nghiệp
Các IoT Gateway không quạt và chắc chắn cực kỳ chắc chắn, có thể xử lý việc triển khai trong các môi trường khắc nghiệt vì chúng được sản xuất bằng cách sử dụng các thành phần cấp công nghiệp đã được kiểm tra và xác nhận để hoạt động đáng tin cậy trong các điều kiện khắc nghiệt nhất có thể. Ngoài ra, vỏ ngoài của các IoT Gateway chắc chắn được làm từ thép và nhôm, tạo ra một lớp vỏ bên ngoài chắc chắn, bảo vệ các thành phần nhạy cảm bên trong.
6. Hiệu Quả sử dụng Năng Lượng
Các IoT Gateway chắc chắn và không quạt tiết kiệm năng lượng, giúp cho việc triển khai chúng trong các môi trường không phải lúc nào cũng có thể sử dụng được nguồn điện ổn định. IoT Gateway tiêu thụ ít điện năng hơn đáng kể so với máy tính để bàn thông thường vì chúng được định cấu hình bằng bộ xử lý Intel công suất thấp nhưng hiệu quả, chẳng hạn như Intel® Celeron® J1900, có TDP 10 watt, sử dụng ít điện năng và tỏa nhiệt ít.
Mặc dù tiết kiệm được từ việc triển khai một IoT Gateway công suất thấp duy nhất là không đáng kể, nhưng nếu bạn đang triển khai hàng chục, hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn thiết bị này, bạn sẽ nhận thấy tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng của mình. SoC (hệ thống trên chip) sử dụng ít điện năng hơn so với PC socket, nhưng dễ hiểu là chúng có sức mạnh tính toán thấp hơn.
7. Tùy Chọn Kết Nối Phong Phú
Các IoT Gateway không quạt và chắc chắn là lý tưởng để triển khai trong các môi trường từ xa, nơi không phải lúc nào cũng có kết nối ổn định. Điều này là như vậy bởi vì các Gateway kết nối IoT được trang bị các tùy chọn kết nối có dây, cũng như kết nối không dây và di động, cho phép các Gateway kết nối với internet trong mọi loại môi trường biến động.
Các IoT Gateway không quạt và chắc chắn có thể sử dụng kết nối có dây để kết nối với internet thông qua tối thiểu Gateway 2x GbE RJ45 cung cấp hỗ trợ cho Wake-on-LAN và PXE. Ngoài ra, một số IoT Gateway do Premio cung cấp có thể được mở rộng cho các Gateway ethernet LAN RJ45 và M12 bổ sung bao gồm PoE + (IEEE 802.3at), cung cấp nguồn và ethernet qua một cáp duy nhất.
Ngoài ra, các IoT Gateway cấp công nghiệp có thể kết nối với internet thông qua việc sử dụng Wi-Fi 6, mang lại giao tiếp đáng tin cậy, độ trễ thấp. Wi-Fi cung cấp rất nhiều tính linh hoạt, cho phép các tổ chức định cấu hình phạm vi và mức tiêu thụ điện năng của Wi-Fi theo yêu cầu cụ thể của họ.
Hơn nữa, Gateway kết nối IoT được trang bị kết nối di động, cho phép Gateway kết nối internet vạn vật kết nối với internet nếu không có kết nối Wi-Fi và có dây. Các tùy chọn kết nối di động 4G, LTE và cuối cùng là 5G, cung cấp kết nối di động cực nhanh. 4G đứng đầu với tốc độ lý thuyết là 100Mbps, trong khi 5G đứng đầu với tốc độ lý thuyết là 10Gbps.
Chúng tôi hiểu rằng kết nối di động là cực kỳ quan trọng đối với các tổ chức muốn triển khai IoT Gateway trong môi trường từ xa, nơi không phải lúc nào cũng có kết nối internet ổn định. Ngoài ra, các Gateway kết nối IoT được trang bị khe cắm SIM 3G 4G kép, cho phép các Gateway kết nối với hai nhà cung cấp dịch vụ internet khác nhau để dự phòng nếu cần.
Hơn nữa, Gateway kết nối IoT được trang bị kết nối Bluetooth, cho phép kết nối nhanh chóng và đơn giản với các thiết bị Bluetooth công suất thấp. Mặc dù Bluetooth không cung cấp tốc độ và phạm vi kết nối Wi-Fi và kết nối di động, nhưng nó cung cấp kết nối đáng tin cậy và đơn giản cho một-một hoặc nhiều-nhiều thiết bị.
8. Bảo Mật
Mục đích chính của các Gateway kết nối IoT là di chuyển dữ liệu qua lại từ các cảm biến; chẳng hạn như các IoT Gateway công nghiệp được trang bị bảo mật nâng cao, sử dụng TPM 2.0. TPM 2.0 là một bộ xử lý mật mã an toàn cung cấp khả năng bảo mật dựa trên phần cứng, giúp các IoT Gateway có khả năng chống giả mạo.
Các Trường Hợp Sử Dụng IoT Gateway Công Nghiệp Là Gì?
Dưới đây là một số ví dụ về việc triển khai IoT Gateway công nghiệp trong đời thực:
1. Nông Nghiệp Thông Minh
Các IoT Gateway công nghiệp được sử dụng trong nông nghiệp thông minh để thu thập thông tin và quản lý việc triển khai các cảm biến IoT, được sử dụng để thu thập thông tin, chẳng hạn như điều kiện thời tiết trong môi trường cây trồng, chất lượng đất và tiến trình phát triển của cây trồng .
Tất cả thông tin này được thu thập, xử lý và phân tích bởi các Gateway kết nối IoT, cung cấp cho nông dân những hiểu biết có giá trị để họ có thể đưa ra các quyết định sáng suốt như lượng phân bón họ cần sử dụng để cây trồng phát triển ở hiệu quả tối ưu, cũng như cải thiện các khía cạnh khác hoạt động của chúng để đảm bảo cây trồng phát triển tối ưu.
Ngoài ra, các Gateway kết nối IoT có thể được sử dụng để dự đoán và biết trước sản lượng sản xuất, cho phép người trồng lên kế hoạch phân phối sản phẩm tốt hơn vì họ sẽ có một ước tính khá tốt về số lượng cây trồng mà họ có thể thu hoạch. Hơn nữa, các Gateway kết nối IoT xử lý và phân tích lượng lớn dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến IoT khác nhau cho phép nông dân sản xuất cây trồng với chất lượng cao hơn.
Các thiết bị IoT phổ biến nhất được sử dụng trong nông nghiệp thông minh bao gồm các trạm thời tiết sử dụng các cảm biến canh tác được đặt trên khắp cánh đồng, thu thập nhiều thông tin về thời tiết và phân tích nó để có những hiểu biết có giá trị về cách cải thiện cây trồng.
Hơn nữa, các thiết bị IoT và Gateway kết nối IoT thường được sử dụng trong nhà kính để thu thập thông tin thời gian thực về các điều kiện trồng trọt, chẳng hạn như ánh sáng, nhiệt độ, điều kiện đất và độ ẩm, cho phép nông dân điều chỉnh các điều kiện để cây trồng phát triển tối ưu.
2. Giao Thông Thông Minh
Gateway kết nối IoT thường được sử dụng để kích hoạt các hệ thống giao thông thông minh. Gateway kết nối IoT kết nối máy tính, thiết bị điện tử và các cảm biến khác với nhau, cũng như cloud. Thông tin được thu thập bởi các IoT Gateway bao gồm thông tin phương tiện, vị trí phương tiện, thông tin đường bộ và nhiều loại thông tin khác, tạo ra các hệ thống giao thông thời gian thực cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về cách cải thiện hiệu suất của hệ thống giao thông.
Ví dụ: nếu các máy tính công nghiệp dự đoán rằng một con đường thường bị đóng cửa hoặc đầy xe cộ vào một thời điểm nhất định trong ngày, hệ thống có thể điều chỉnh lộ trình của xe để tránh giao thông, do đó nâng cao hiệu quả của hệ thống, tiết kiệm thời gian và tài nguyên quý giá. chẳng hạn như nhiên liệu. Hơn nữa, dữ liệu được thu thập bởi các IoT Gateway có thể được sử dụng để bảo trì dự đoán.
Nghĩa là, các Gateway kết nối IoT có thể dự đoán khi nào một bộ phận hoặc thành phần của hệ thống giao thông sẽ bị lỗi và cảnh báo người vận hành thực hiện bảo trì và / hoặc thay thế các bộ phận trước khi sự cố hoặc hỏng hóc xảy ra, do đó loại bỏ mọi thời gian chết liên quan đến việc thực hiện sửa chữa không mong muốn.
3. Tự Động Hóa Nhà Máy
Các IoT Gateway công nghiệp là công cụ khi nói đến tự động hóa nhà máy vì chúng có thể tạo điều kiện giao tiếp giữa hàng chục, hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị IoT, máy móc nhà máy và thiết bị nhà máy, cũng như giao tiếp giữa các thiết bị này với cloud. Gateway kết nối IoT cho phép giám sát từ xa các tài sản của nhà máy, cũng như kiểm soát các tài sản đó.
Các IoT Gateway công nghiệp có thể kết nối máy móc mới sử dụng các giao thức hiện đại, cũng như máy móc cũ sử dụng các giao thức cũ. Các giao thức được hỗ trợ bởi IoT Gateway bao gồm Giao thức Fieldbus, giao thức PROFINET, Giao thức EtherNET / IP và EtherCAT.
Gateway kết nối IoT cũng có thể thu thập thông tin từ các thiết bị này, xử lý, phân tích thông tin, cung cấp thông tin chi tiết có giá trị cho phép các nhà vận hành nhà máy tối đa hóa hiệu quả hoạt động của họ, cũng như giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động thông qua bảo trì dự đoán thiết bị nhà máy.
Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)
1. Chức Năng Chính Của Gateway Kết Nối IoT Là Gì?
Chức năng chính của IoT Gateway là kết nối các thiết bị và máy móc với nhau, cũng như kết nối chúng với internet. Tất cả dữ liệu được tạo ra bởi các thiết bị IoT và các thiết bị khác được xử lý tại chính Gateway kết nối hoặc được gửi đến cloud để xử lý và phân tích.
2. Điều Gì Làm Cho Dữ Liệu IoT Có Giá Trị?
Những hiểu biết sâu sắc có được từ dữ liệu được thu thập bởi các Gateway kết nối IoT là vô cùng quý giá. Điều này là như vậy bởi vì thông tin có thể được sử dụng để cải tiến các quy trình, tạo ra hiệu quả và giảm chi phí.
3. Các Gateway Kết Nối IoT Có Thể Giao Tiếp Với Đám Mây Không?
Có, Gateway kết nối IoT đi kèm với nhiều tùy chọn kết nối cho phép Gateway kết nối internet vạn vật kết nối với internet để giảm tải dữ liệu lên cloud. Cách tốt nhất để đảm bảo khả năng tương tác dữ liệu và đo từ xa dữ liệu vào cloud là đảm bảo nó hoạt động với các nhà cung cấp cloud lớn và các công cụ của họ. Azure của Microsoft và AWS Greengrass của Amazon cung cấp các bảng điều khiển để kiểm soát và quản lý các IoT Gateway .
Xem thêm :
