Informatique de périphérie IIoT : Contrôle du matériel à la périphérie avec GPIO

Digi International Digi International
10 mai 2019
Les outils, stratégies et applications pour l'intégration des données périphériques dans les systèmes d'entreprise sont des sujets brûlants. Comment décharger les ressources de stress et de calcul de votre réseau, permettre une intégration plus efficace des données et améliorer l'efficacité des transactions et du transfert de données ? Comment pouvez-vous exploiter les ressources informatiques là où elles donneront les meilleurs résultats ? L'Internet industriel des objets (IIoT) nécessite des solutions rationalisées pour gérer les ressources informatiques distantes et maximiser les avantages des données qu'elles produisent.

Dans ce billet, nous examinerons quelques exemples de cas d'utilisation de l'intégration de données IIoT impliquant le routeur cellulaire Digi WR31, qui fait partie de la gamme de produits de la gamme de produits de l'entreprise. Gamme de routeurs industriels Digi.

Présentation du routeur industriel WR31 de Digi

Le Digi WR31 est le meilleur routeur cellulaire de sa catégorie, conçu pour répondre aux besoins critiques d'industries comme le pétrole et le gaz et les services publics - en particulier l'électricité. Ce dispositif robuste est construit avec une tolérance de température extrême, et possède toutes les caractéristiques de sécurité, de gestion à distance et de fiabilité que les clients attendent des produits matériels de Digi.
 
L'un des principaux éléments différenciateurs du Digi WR31 est la présence d'une entrée/sortie générale intégrée (GPIO) sous la forme de deux interfaces d'entrée/sortie numériques et d'une entrée analogique. GPIO permet aux utilisateurs d'accomplir des tâches telles que la lecture de capteurs analogiques et l'exécution à distance de commandes marche/arrêt sur des équipements connectés en périphérie, comme des pompes et des générateurs.

Descriptions des broches GPIO du Digi WR31

Industriel IoT Cas d'utilisation de l'informatique de périphérie

De nombreux clients de Digi ont des applications très exigeantes fonctionnant dans des conditions extrêmes telles que l'exploitation minière, le pétrole et le gaz, qui sont soumises à toute une série de conditions environnementales. En voici deux exemples.

Cas d'utilisation du pétrole et du gaz

Dans cet exemple, le client est une société pétrolière et gazière qui utilise les E/S numériques embarquées du Digi WR31. L'application de la société implique un réseau de communication radio privé.

Le réseau radio privé se bloque occasionnellement et ne répond plus dans certaines circonstances, et le coût de l'envoi d'une ressource sur place pour remettre le système sous tension est considérable. Ce client a résolu le problème en plaçant des routeurs Digi WR31 sur chaque site radio et en connectant un relais en ligne à la sortie numérique pour interrompre/réactiver l'alimentation des unités radio privées. Lorsqu'une radio ne répond plus, le client peut maintenant envoyer une commande à l'entrée/sortie numérique du Digi WR31, coupant toute l'alimentation de la radio privée, puis la réactivant, ce qui entraîne une réinitialisation complète du système. Cette solution évite les déplacements répétés de camions vers de nombreux sites éloignés chaque année, ce qui permet de réaliser des économies considérables.

Cas d'utilisation d'une compagnie d'électricité

Un autre exemple de client concerne une grande compagnie d'électricité qui installe des routeurs Digi WR31 dans tout le réseau intelligent, utilisant la connexion série embarquée pour surveiller les réenclencheurs (disjoncteurs du réseau électrique) et maintenir un haut degré de fiabilité de l'alimentation pour plus de quatre millions de clients. Le Digi WR31 est installé à l'extérieur dans un boîtier de service public qui contient également une batterie de secours, de sorte que le client utilise les deux interfaces numériques du WR31 comme entrées pour surveiller deux conditions :

  • La porte de la boîte à outils s'ouvre ou se ferme
  • L'alimentation du routeur passe de l'électricité de la ligne à la batterie.
Chaque fois que l'une des conditions susmentionnées est déclenchée ou réinitialisée, l'événement est consigné dans un fichier journal avec un horodatage afin qu'un administrateur de l'entreprise puisse l'examiner et l'analyser. La détection et la consignation des conditions sont réalisées à l'aide d'un simple programme Python exécuté directement sur le routeur. La combinaison d'un environnement de programmation embarqué et de GPIO permet au client d'éliminer le matériel supplémentaire tout en offrant une solution complète à la périphérie.

Connectivité aux applications en nuage dans l'industrie IoT

L'industrie pétrolière et gazière connaît actuellement un changement de paradigme, certains des plus grands acteurs adoptant activement les infrastructures hébergées telles que la plateforme AWS d'Amazon et Microsoft Azure après des années de dépendance à l'égard des solutions sur site. Cette évolution s'explique par le fait que les modèles de sécurité et de résidence des données sur ces plateformes répondent désormais aux besoins des clients.

Dans le même temps, Digi Remote Manager® devient de plus en plus populaire auprès de ces clients pour des raisons similaires.
 
Outre ses capacités de gestion centralisée des appareils, Digi Remote Manager (DRM) offre une interface de programmation d'applications (API) complète, qui facilite l'intégration des données bidirectionnelles des appareils dans d'autres plates-formes à des fins diverses. Il peut s'agir notamment de :
  • Déclenchement du flux de processus
  • Envoi de commandes aux appareils sur le terrain
  • Développement de rapports personnalisés
Les données peuvent être externalisées par des méthodes de type "pull" et "push", ce qui permet un rendu quasi instantané si nécessaire.
 

Digi Remote Manager et Microsoft Flow

Voici un exemple partiel d'intégration de données DRM avec Microsoft Flow. Ce flux de travail exploite le moteur d'alarme de DRM en conjonction avec le mécanisme de poussée des données de l'API. Chaque fois qu'une alarme de données de périphérique se déclenche pour un compte DRM spécifique, toutes les informations pertinentes de l'alarme sont envoyées à Microsoft Flow sous forme de données utiles JSON, notamment l'ID d'alarme, l'état de l'alarme, le flux de données déclenchant l'alarme, etc. Microsoft Flow fait ensuite correspondre l'ID d'alarme à l'action correspondante qui doit se produire - y compris l'envoi d'une commande à un Digi WR31 pour activer le GPIO :
Flux de surveillance de la puissance

En résumé

La disponibilité de GPIO et d'un environnement de programmation Python à bord du Digi WR31 permet à l'appareil de fonctionner comme une unité terminale distante (RTU), tout en offrant la valeur d'un véritable routeur cellulaire de qualité industrielle avec des capacités de basculement automatique double-cellulaire.

L'amélioration de ces capacités par l'externalisation des données grâce à l'utilisation de l'API Digi Remote Manager vers des plateformes comme AWS et Azure permet à un petit groupe ou même à une seule personne de développer des solutions puissantes plus rapidement et plus efficacement qu'une équipe de développement entière.

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