L'internet des objets (IoT) transforme un large éventail d'industries et de secteurs en apportant des niveaux sans précédent d'automatisation, d'intelligence et de connectivité à des prix/performances qui étaient auparavant impensables. Parlons de quelques exemples d'appareils sur le site IoT pour illustrer la manière dont notre monde devient plus connecté. Tout d'abord, quels produits et applications sont connectés par les dispositifs IoT et pourquoi ?
Dans l'espace grand public, nous voyons de nombreuses applications domotiques différentes, comme les thermostats intelligents, les sonnettes connectées, les cafetières intelligentes et les réfrigérateurs en réseau, qui changent la façon dont les consommateurs pensent et interagissent avec leurs infrastructures personnelles.
Cependant, c'est dans les espaces commerciaux et industriels que la
IoT a le plus grand impactL'objectif est d'améliorer l'efficacité, la précision, la sûreté et la sécurité et de fournir des données, des rapports, des alertes et des informations.
Dans le secteur de l'énergie et de l'industrie, on voit apparaître des compteurs intelligents, des systèmes de surveillance à distance des réservoirs et des stations de chargement de véhicules électriques. Les villes intelligentes déploient le site IoT pour créer des éclairages connectés, des systèmes de gestion du trafic et des systèmes de transport intelligents. L'agriculture de précision permet d'augmenter le rendement des cultures et de réduire les coûts, tout en créant des gains d'efficacité qui ont un impact sur l'environnement.
impact positif sur l'environnement. Et dans le domaine de la vente au détail, le site IoT améliore considérablement tous les éléments, des distributeurs automatiques de billets intelligents aux panneaux et kiosques numériques.
Lorsqu'il s'agit de matériel et de connectivité IoT - l'infrastructure sous-jacente qui donne vie à l'Internet des objets - Digi propose les dispositifs IoT indispensables au développement de vos applications, ou travaille en étroite collaboration avec des fournisseurs clés. Les exemples de dispositifs IoT dont nous allons parler dans ce billet de blog sont les suivants :
- Capteurs
- Dispositifs radio
- Systèmes sur modules (SOM) et ordinateurs monocartes (SBC)
- Passerelles
- Routeurs cellulaires
En outre, nous aborderons un autre aspect important de la mise en place d'une application sans fil avec les appareils IoT : le logiciel de gestion des appareils d'entreprise qui fournit la surveillance centrale, la gestion et la prise de décision nécessaires pour garder un œil sur le réseau d'appareils déployés. Digi fournit un logiciel de classe entreprise pour gérer le large portefeuille d'appareils et de composants, améliorer le temps de fonctionnement et renforcer la sécurité.
Que font les capteurs dans les applications IoT ?
Dans les appareils et applications IoT , les capteurs sont les "yeux et les oreilles" des installations dans une vaste gamme de cas d'utilisation allant du pétrole et du gaz à l'agriculture, en passant par le comptage C&I, les réservoirs industriels, les systèmes d'assainissement municipaux, les systèmes de sécurité, etc. Il existe un large éventail de composants provenant de divers partenaires de Digi qui peuvent surveiller et capturer des données sur leur environnement - mouvement, température, humidité, volume, pression, débit, accélération, son, lumière - essentiellement tout ce qui bouge ou fluctue d'une manière ou d'une autre.
Le capteur convertit ses résultats en un format lisible par l'homme, affiché à l'emplacement du capteur, ou transmet ces données à un serveur central pour lecture ou traitement ultérieur. Dans de nombreux cas, le rapport d'un capteur déclenche un processus. Cela peut aller de la gestion du débit d'eau à l'activation d'un ventilateur ou d'un système d'irrigation, en passant par l'envoi d'une alerte.
Utilisations courantes des capteurs
- Agricole (par exemple, les conditions du sol et les niveaux d'humidité)
- Surveillance des réservoirs
- Mesure du débit
- Surveillance du niveau de gaz
Considérations pour la sélection des capteurs
Lorsque vous choisissez un capteur pour une application IoT , certains des facteurs clés à prendre en compte sont la précision, les conditions environnementales, les conditions de fonctionnement température/humidité, la portée (limites supérieures et inférieures), l'étalonnage et le coût. Le capteur que vous déployez doit être conçu pour résister à l'environnement dans lequel il sera installé. Étant donné que de nombreux capteurs fonctionnent dans des environnements extérieurs difficiles et qu'ils doivent souvent fonctionner de manière optimale 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, il s'agit là d'un élément essentiel à prendre en considération.
Que font les dispositifs radio dans les applications IoT ?
Un module radiofréquence envoie des signaux sans fil entre deux dispositifs équipés d'un émetteur et d'un récepteur. Pour de nombreuses applications, les modules RF sont idéaux pour plusieurs raisons :
- Ils ne vous obligent pas à concevoir des circuits radio à partir de zéro.
- Dans le cas des radios Digi XBee®, elles sont accompagnées des certifications FCC et autres certifications nécessaires.
- Ils utilisent un spectre sans licence.
- De plus, leurs transmissions ne nécessitent pas de connexion en visibilité directe et peuvent s'étendre sur plusieurs kilomètres.
Article de blog connexe : Comment les appareils IoT communiquent-ils ?
Utilisations courantes des appareils radio
- Automatisation industrielle
- Éclairage intelligent des villes
- Agriculture intelligente
- Signalisation numérique
- Champs solaires
- Applications de covoiturage
Considérations pour le choix des dispositifs radio
La conception des radios électroniques est notoirement complexe en raison de la sensibilité des circuits radio et de la précision des composants et des schémas requis pour une fréquence spécifique.
En outre, vous devez surveiller attentivement le processus de fabrication pour vous assurer que les performances RF ne sont pas affectées. Les circuits radio sont généralement soumis à des limites d'émissions rayonnées, ce qui nécessite des tests de conformité et une certification par un organisme de normalisation tel que l'ETSI ou la Federal Communications Commission (FCC) des États-Unis.
Pour ces raisons, de nombreux ingénieurs concepteurs estiment qu'il est plus facile d'intégrer un module radio pré-fabriqué et pré-certifié plutôt que de tenter une conception discrète, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent sur le développement.
Les modules RF sont souvent utilisés dans les applications grand public (telles que les ouvre-portes de garage) et les systèmes d'alarme et de surveillance sans fil, ainsi que dans les télécommandes industrielles et les applications de capteurs intelligents. Ils remplacent de plus en plus les anciennes applications de communication infrarouge car ils ne nécessitent pas de visibilité directe pour fonctionner.
Les fréquences les plus couramment utilisées dans les modules RF disponibles dans le commerce sont les bandes radio industrielles, scientifiques et médicales (ISM) (telles que 433,92 MHz, 915 MHz et 2,4 MHz). Ces fréquences sont utilisées en raison des réglementations nationales et internationales régissant l'utilisation de la radio pour la communication. Les dispositifs à courte portée peuvent également utiliser des fréquences disponibles sans licence, telles que 315 MHz et 868 MHz.
Les modules RF peuvent être conformes à un protocole défini pour les communications RF, tel que Zigbee, Bluetooth low energy ou Wi-Fi, ou ils peuvent mettre en œuvre un protocole propriétaire. Bien qu'une radio cellulaire fonctionne de manière similaire, contrairement à un module RF, un module radio cellulaire se connecte directement à une tour cellulaire pour les communications, alors qu'un module RF nécessite une passerelle pour interagir avec le monde extérieur - l'internet.
Que font les systèmes sur module et les ordinateurs monocartes dans les applications IoT ?
Un système sur module (SOM) intègre une fonction système dans un seul module, apportant simplicité et intelligence à un système embarqué IoT .
Pour les applications IoT , la connectivité sans fil intégrée (y compris les connexions Wi-Fi, Bluetooth et cellulaires) permet un large déploiement dans de nombreux scénarios. La faible consommation d'énergie est également une priorité. L'un des avantages notables des SOM est qu'ils réduisent le temps et le coût de développement d'une conception basée sur le PCB. Les SOM offrent une excellente réutilisation de la conception et peuvent être intégrés dans de nombreuses applications informatiques embarquées.
Un ordinateur monocarte (SBC ) est un ordinateur complet construit sur une seule carte de circuit imprimé, comprenant les microprocesseurs, la mémoire, les entrées/sorties et la connectivité. Contrairement à un ordinateur personnel de bureau, les SBC n'ont généralement pas de fentes d'extension. Les SBC de Digi reposent sur des microprocesseurs NXP et offrent une connectivité Wi-Fi et Bluetooth pré-certifiée, une gestion de l'énergie supérieure et une sécurité de niveau entreprise.
Utilisations courantes des SOM et des SBC
- Imagerie médicale
- Dispositifs médicaux tels que les soins de précision
- Agriculture de précision
- Véhicules électriques et bornes de recharge pour véhicules électriques
- Bornes interactives et distributeurs automatiques
Considérations pour le choix des SOM et des SBC
Le choix du bon produit pour votre application est un processus d'évaluation important. Les équipes de développement commencent souvent par utiliser des ordinateurs monocartes dans la phase d'évaluation et de prototypage, puis choisissent un SOM pour la conception finale qui offre le facteur de forme, les fonctions de connectivité et les exigences de performance de l'application finale.
Certains facteurs importants sont l'environnement de développement et l'existence de bibliothèques et de documentation. Par exemple, les systèmes sur modules et les SBC de Digi sont construits sur des systèmes d'exploitation à source ouverte et sont accompagnés de bibliothèques et de documentation afin d'accélérer le prototypage et le développement et de garantir un délai de mise sur le marché rapide. Vous pouvez en savoir plus sur À propos de Digi SOM s et SBCs sur Digi.com.
Que font les passerelles dans les applications IoT ?
Une passerelle est un dispositif IoT qui sert de point de connexion entre l'internet (nuage) et les contrôleurs, les capteurs et d'autres matériels IoT . Toutes les données allant vers le nuage, ou vice versa, passent par la passerelle, qui peut être soit un appareil matériel dédié, soit un logiciel.
Avec les applications IoT , les capteurs peuvent générer des milliers de points de données par seconde. La passerelle traite ces données localement avant de les envoyer dans le nuage, ce qui réduit le volume de données à transmettre. Les temps de réponse et les coûts du réseau s'en trouvent considérablement améliorés.
La passerelle IoT peut également apporter une sécurité supplémentaire au réseau IoT et aux données qu'il transporte. Étant donné qu'une passerelle IoT gère les informations dans les deux sens, elle protège ces données contre les fuites et empêche les appareils IoT d'être compromis, grâce à la détection des manipulations, au cryptage, aux générateurs de nombres aléatoires matériels et aux moteurs cryptographiques.
Utilisations courantes des passerelles
- Connexion des appareils radio
- Connexion à l'Internet
- Railside communications
- Cryptage et gestion des données dans l'informatique périphérique
- Communication avec les capteurs
Considérations pour la sélection des passerelles
Les passerelles peuvent fonctionner dans un large éventail de scénarios, qu'il s'agisse d'installations intérieures à température contrôlée ou d'installations extérieures éloignées. Lorsque l'application exige que la passerelle fonctionne dans un environnement difficile, il est important de choisir une passerelle dotée d'un boîtier renforcé conçu pour résister à des facteurs environnementaux tels que les températures extrêmes, l'humidité et les vibrations.
Que font les routeurs cellulaires dans les applications IoT ?
Un routeur cellulaire fournit un accès partagé à l'internet par l'intermédiaire d'une passerelle cellulaire. Une interface sans fil standard permet aux appareils compatibles avec le réseau de partager facilement la connexion. Le routeur cellulaire obtient son accès à l'internet par l'intermédiaire d'une tour de téléphonie cellulaire.
Il n'y a pas de connexions câblées, ce qui permet au routeur cellulaire de créer une passerelle Internet en déplacement, par exemple dans un train en marche, ou dans une zone dépourvue de lignes terrestres, ou encore comme moyen de connectivité de secours.
Utilisations courantes des routeurs cellulaires
- Connectivité des commerces de détail et des entreprises
- Systèmes de transport (par exemple, communication entre le dispatching et les opérateurs, systèmes de sécurité et Wi-Fi à bord)
- Signalisation numérique, guichets automatiques et kiosques
- Acheminement par GPS
- Ascenseurs intelligents
Aujourd'hui, avec des routeurs cellulaires tels que le First-Net Ready™ Digi® TX54, des routeurs cellulaires avec des capacités de bande 14 intégrées peuvent être installés pour fournir des communications cellulaires préemptives aux premiers intervenants et aux utilisateurs primaires étendus en cas d'urgence ou d'événement catastrophique.
Considérations relatives aux routeurs cellulaires
Le choix des routeurs est vaste, car ils servent à des fins très diverses, du simple acheminement de données sur un petit réseau aux communications d'urgence préventives pour les premiers intervenants. Les routeurs peuvent être conçus pour des environnements internes ou pour des installations extérieures robustes qui doivent faire face à des écarts de température considérables ainsi qu'à l'humidité, aux vibrations et à d'autres facteurs environnementaux.
En outre, les routeurs disposent d'un large éventail de fonctionnalités qui dépendent des besoins de connectivité, du fait que les communications proviennent de points fixes ou mobiles, des exigences de l'application en matière de sécurité, de cloisonnement des communications, de connectivité cellulaire avec plusieurs opérateurs et des exigences de basculement du cas d'utilisation de l'entreprise.
Pour aider les clients à évaluer le routeur adapté à leur application, Digi propose trois catégories différentes de routeurs cellulaires :
Contactez Digi pour toute demande de renseignements ou de conseils sur le choix du routeur cellulaire le mieux adapté aux besoins de votre application.
La différence entre routeurs, passerelles et extensions
Lorsqu'il s'agit de matériel de communication cellulaire, la première pièce d'équipement à traiter est le modem, qui est fondamentalement un dispositif "muet" - non intelligent et non programmable. Le modem se contente d'envoyer le trafic d'un point A à un point B, sans aucune manipulation ni protection des données. A l'inverse, un routeur ou un prolongateur est un appareil très intelligent. En fait, chaque routeur Digi contient un modem cellulaire, et la plupart des routeurs Digi supportent même plusieurs opérateurs cellulaires avec des doubles SIM.
Un routeur de qualité doit également être doté d'un pare-feu robuste capable de gérer l'inspection du trafic au niveau des paquets, de réconcilier le trafic entrant avec les demandes sortantes et de prendre en charge de nombreux types d'options de tunnel pour la sécurité des données, telles que IPSec, GRE, L2TP, PPTP ou même un VPN ouvert. De nombreux routeurs cellulaires de qualité industrielle contiennent une option d'entrée/sortie ou E/S permettant de gérer des opérations simples pour les appareils de terrain, comme l'arrêt d'une pompe en surchauffe.
Une passerelle cellulaire ne possède pas le même degré de contrôle du trafic réseau qu'un routeur, mais elle offre généralement une configuration simplifiée. Les passerelles disposent souvent d'un modèle de programmation intégré ou d'options de contrôle simples. Par définition, les passerelles assurent la traduction des protocoles. Il peut donc s'agir d'un protocole Zigbee, d'un protocole câblé ou d'un protocole Modbus vers un protocole cellulaire, voire d'autres technologies. Il existe de nombreuses options en ce qui concerne les passerelles cellulaires.
Article de blog connexe : Routeurs, prolongateurs et passerelles cellulaires : Quelle est la différence ?
Logiciel de gestion des dispositifs d'entreprise
Pour qu'une solution IoT réponde à vos besoins, il est essentiel de disposer d'un logiciel de gestion des périphériques d'entreprise pour réussir le déploiement et la gestion de vos périphériques. Une fois déployés, vos appareils peuvent ne pas être physiquement accessibles, ou la taille de votre déploiement peut rendre très peu pratique la gestion manuelle des appareils. Les logiciels de gestion d'entreprise tels que Digi Remote Manager® (Digi RM) permet à votre équipe de mener à bien un projet depuis la validation du concept jusqu'au déploiement et à la gestion à long terme des dispositifs une fois qu'ils sont sur le site final.
IoT Les appareils doivent souvent être mis à jour en termes de configuration, de capacités et de sécurité pour répondre aux besoins actuels de l'entreprise. Une solution de gestion appropriée permet à un administrateur de modifier rapidement et en toute sécurité la configuration, de mettre à jour le micrologiciel ou d'envoyer des correctifs de sécurité aux appareils IoT . Ce logiciel vous permet d'accéder aux données des appareils IoT de n'importe où, que ce soit au bureau à domicile ou sur le terrain, ainsi que d'intégrer ces données dans votre propre plateforme en nuage.
Les logiciels de gestion des périphériques d'entreprise tels que DRM vous permettent également d'obtenir facilement des rapports détaillés et des alertes en temps réel par texte, courrier électronique ou logiciel de gestion interne sur la santé du réseau et l'état des périphériques, qui seraient auparavant passés inaperçus.
Le IoT en action : Cas d'utilisation des appareils IoT
Lorsqu'il s'agit de concevoir un déploiement de périphériques IoT , il n'existe pas de taille unique. L'illustration suivante montre des exemples de dispositifs IoT dans un cas d'utilisation industriel IoT (IIoT) dans lequel les données sont collectées à partir de plusieurs points, puis acheminées via des dispositifs cellulaires IoT vers le cloud où divers dispositifs et applications d'utilisateurs finaux peuvent accéder à ces informations et les gérer. 
La meilleure façon de comprendre la puissance et la portée du IoT est peut-être de voir comment des organisations de premier plan ont utilisé le matériel Digi IoT pour apporter plus d'intelligence, de vitesse et de connectivité dans des espaces restreints et des lieux éloignés. Voici quelques cas d'utilisation pour illustrer comment le IoT peut aider votre organisation à créer des efficacités et à améliorer les processus.
- Lampadaires intelligents : L'éclairage des rues et des espaces publics représente une dépense importante pour les collectivités locales. IoT . Les dispositifs intégrés aux lampadaires permettent aux municipalités de surveiller et de gérer à distance et sans fil les paramètres pertinents et de contrôler les lampadaires - de la variation de l'intensité lumineuse à certaines heures à la définition de programmes d'économie d'énergie. Les lampadaires intelligents permettent aux villes de surveiller l'état des lampes sur les routes, les parcs, les stations de transit et autres espaces publics afin d'améliorer la sûreté et la sécurité, de réduire les coûts opérationnels, de diminuer les émissions de CO2 et d'optimiser les programmes de maintenance.
- Transports publics : Les agences de transport en commun déploient les solutions IoT pour faciliter la communication entre les véhicules et les centres de contrôle. Les dispositifs IoT permettent également le Wi-Fi pour les passagers, la collecte de diagnostics en temps réel à partir d'ordinateurs et de capteurs embarqués, la perception des tarifs en temps réel, la billetterie mobile et l'amélioration de la sécurité grâce au suivi des véhicules et à l'accès vidéo à distance.
- Compteurs intelligents : Le site IoT peut fournir des solutions connectées pour les compteurs intelligents qui rationalisent l'assistance informatique et les dépenses connexes tout en transmettant les données des compteurs au logiciel SCADA et/ou à une autre base de données et en les transformant en connaissances précieuses. Les solutions IoT offrent les plus hauts niveaux de sécurité et de fiabilité, éliminent les coûts de câblage inutiles et réduisent les délais d'installation. En conséquence, vous pouvez facilement surveiller des dispositifs à distance et obtenir des mesures de consommation en temps réel. De plus, les applications de longue durée de vie IoT peuvent accroître la sécurité et l'efficacité des travailleurs en déployant des réseaux de capteurs sans fil au lieu d'obliger les gens à se déplacer dans des environnements de travail dangereux.
- Gestion des déchets : Le IoT est une solution idéale pour la gestion de l'eau, des déchets et des eaux usées grâce à sa capacité à améliorer l'efficacité, à réduire les coûts et à augmenter le contrôle opérationnel. Déployez les dispositifs IoT pour la surveillance sans fil des puits, des stations de relèvement, des égouts et d'autres systèmes de traitement de l'eau qui fournissent des communications à distance dans les environnements les plus difficiles. Le IoT connecte les actifs locaux et distants afin de faciliter la mise à niveau, l'automatisation et la gestion des systèmes de contrôle essentiels pour les installations de traitement. Assurez-vous que les niveaux d'eau, les débits et les autres données clés de surveillance et de performance sont transmis en temps voulu, de manière cohérente et précise. Les solutions de connectivité de Digi sont spécialement conçues pour répondre aux exigences de la surveillance des stations de traitement de l'eau et des eaux usées, des communications SCADA, de l'utilisation de produits chimiques, du contrôle des pompes et du débit, et même de la vidéosurveillance à distance. Les gestionnaires de votre usine peuvent définir des seuils et des alertes, réduire ou éliminer les processus manuels, et optimiser la sûreté et la sécurité - en particulier dans les zones de travail dangereuses - pour éviter les débordements et les pénalités réglementaires.
- Kiosques et affichage numérique : Le site IoT permet aux opérateurs de kiosques de déployer des solutions intégrées avec une connectivité Internet fiable et abordable. Cela vous permet d'accepter les cartes de crédit dans un environnement non surveillé (avec une conformité PCI-DSS 3.0) et d'effectuer des transmissions M2M vers et depuis des centres de données qui gèrent les stocks et d'autres informations opérationnelles critiques. Si vous exploitez un système de signalisation numérique, vous pouvez mettre à jour votre contenu en temps réel sur des sites dispersés. Le site IoT élimine les coûts inutiles de câblage et de creusement de tranchées et réduit considérablement les délais d'installation. Et vous pouvez facilement surveiller, gérer et limiter l'assistance sur site grâce à une gestion et des services complets des appareils.
Pour en savoir plus sur ces projets et sur d'autres, consultez la section " Customer Stories" du site Digi.
Le site IoT révolutionne un grand nombre de marchés aux États-Unis et dans le monde entier. Afin de suivre et de surpasser les concurrents sur votre marché, qu'il s'agisse d'énergie, de villes intelligentes, de médecine, d'industrie, de commerce de détail ou de transport, les appareils IoT sont essentiels pour obtenir des avantages tels que l'automatisation, l'augmentation de l'efficacité, l'intelligence, la collecte de données et la connectivité et la communication.
Sur le marché actuel, la perturbation est beaucoup plus facile et peut s'étendre à de vastes segments de marché très rapidement en raison du développement de la technologie, ce qui entraîne une baisse des prix des appareils dotés de plus grandes capacités. Les espaces commerciaux et industriels réalisent bon nombre de ces gains et profits rendus possibles par le site IoT. Par exemple, des entreprises comme Progressive et Redbox ont utilisé les nouvelles technologies du site IoT pour surpasser des acteurs qui étaient autrefois considérés comme intouchables, comme Allstate et Blockbuster.
En ce qui concerne le matériel IoT , Digi est là pour être votre partenaire et votre facilitateur pour tout ce qui concerne IoT. Nous disposons d'un portefeuille complet d'offres conçues pour vous aider à relever les nouveaux défis de votre entreprise à mesure qu'ils se présentent, ainsi que d'une expertise de longue date pour vous aider à naviguer sur ce chemin en utilisant l'un ou l'autre des produits IoT mentionnés ci-dessus.
Digi peut soutenir vos initiatives d'évaluation ou de développement IoT , à n'importe quelle phase. Notre équipe Wireless Design Services peut prendre en charge le prototypage d'applications, le développement, les tests et la planification de la mise sur le marché, et notre équipe Professional Services peut vous aider à réaliser des études de site, à planifier et à déployer IoT avec les appareils cellulaires Digi. Contactez-nous pour commencer.
Note : Cet article de blog a été initialement publié en 2019, et a été mis à jour en avril 2021.