IoT-Architektur: 4 Ebenen des IoT im Detail erklärt

Es wurde viel darüber gesprochen, wie wir uns in Richtung einer intelligenteren Zukunft bewegen. Und in diesen Aussagen wird IOT definitiv oft erwähnt. Was ist also das ganze Gerede um IoT und was ist es eigentlich? Bleiben Sie dran und lesen Sie diesen Blog, um mehr über IoT zu erfahren.

IoT auf den Punkt gebracht

Zunächst einmal steht IoT für das Internet der Dinge, das Dinge enthält, die mit dem Internet verbunden sind. Diese Objekte nehmen die Umgebung um sie herum wahr und sammeln Daten, die zur weiteren Verarbeitung verwendet werden. Diese in großen Mengen erzeugten unverarbeiteten Daten werden in ein digitales Format umgewandelt und dann für die weitere Analyse vorverarbeitet.

Dann kommen die Geräte, die diese Daten tatsächlich verarbeiten, um wertvolle Erkenntnisse daraus zu ziehen. Schließlich werden die verarbeiteten Daten dann an die Cloud oder lokale Maschinen gesendet, wo sie gespeichert und für die Durchführung von Aktionen analysiert werden. IoT ist ein vierstufiger Prozess.

Phasen der IoT-Architektur

Beteiligte Schritte

Wie oben gezeigt, gibt es 4 Hauptebenen der IoT-Architektur. Lassen Sie uns jeden von ihnen im Detail durchgehen.

Sensoren

Sensoren, die zur primären Ebene der IOT-Architektur gehören, sind für die Erfassung der physikalischen Parameter in der realen Welt verantwortlich. Die Parameter können sein — Temperatur, Rauch, Luft, Feuchtigkeit usw.

Dies können entweder eingebettete Geräte sein, dh mehrere Sensoren, die auf einer einzigen Platine vorhanden sind, oder ein eigenständiges Gerät, um sie zu erfassen und zu messen. Ein Beispiel für einen eingebetteten Sensor wäre ein Sensor, der den Methangehalt, den Kohlenmonoxidprozentsatz und das Vorhandensein von Rauch zusammen misst.

Während ein Feuchtigkeitssensor ein Beispiel für einen eigenständigen Sensor wäre. Neben Sensoren spielen auch Aktoren in dieser Schicht eine wichtige Rolle. Ihre Aufgabe ist es, die von IOT-Objekten generierten Daten in physische Aktion umzuwandeln.

Betrachten Sie zum Beispiel einen intelligenten Ventilator. Mit geeigneten Sensoren würde der Aktuator die Drehzahl des Lüfters basierend auf der Umgebungstemperatur (die vom Temperatursensor gemessen wird) erhöhen oder verringern. Und all dies würde ohne menschliches Eingreifen geschehen. Ein weiteres Beispiel kann ein intelligentes Bewässerungssystem sein.

Nach der Messung des Feuchtigkeitsgehalts im Boden würden die Sensoren die Aktuatoren auslösen, die entscheiden, ob das Ventil ein- oder ausgeschaltet wird. Ein Großteil der IoT-Forschung zielt derzeit darauf ab, möglichst viele Sensoren in eine gegebene Platine zu integrieren.

Datenerfassungssystem

Diese Schicht arbeitet eng mit Sensoren und Aktoren zusammen. Aufgrund seiner einzigartigen Funktionalität verdient es jedoch einen Platz in einer separaten Ebene. Es ist eine Verbindungsschicht, die die Sensorschicht mit der Analyseschicht verbindet.

Seine Hauptfunktion besteht darin, die Daten zu sammeln, auszuwählen und an weitere Verarbeitungsschichten zu senden. Vor der Verarbeitung müssen die Daten des Sensors in ein geeignetes Format konvertiert werden. Ein Format, das einfach zu verwenden und auch übertragbar ist. Dies wird durch diese Schicht erreicht.

Stellen Sie sich beispielsweise einen Sensor vor, der die Lichtintensität misst. Es dauert, die Photonen oder das Licht in Form von Volt wie 10 V, 5 V usw. einzugeben, und erzeugt eine digitale Ausgabe als eine Zahl. In ähnlicher Weise geben Farbsensoren in der Farbintensität als Eingang und Ausgang einen RGB-Bereich von 0–255 aus.

Diese werden auch als Gateways bezeichnet und bieten eine Plattform, um die eingehenden Sensordaten lokal aufzubereiten und für die Weiterverarbeitung bereit zu stellen. Um die Sicherheit dieser Schicht zu verbessern, werden geeignete Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsalgorithmen verwendet, die böswillige Aktivitäten wie ein Datenleck verhindern.

Ein gutes Beispiel für ein Gerät in dieser Schicht ist ein Analog-Digital-Wandler oder ADC. Die messbaren Parameter in der Umgebung, wie Licht, Schall, Temperatur etc., sind analoger Natur. ADC wandelt diese analogen Werte in digitale Werte um.

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Analytik

Nicht jede IOT-Architektur verfügt möglicherweise über diese Schicht. Ihre Anwesenheit kann dem gesamten Prozess einen Mehrwert bringen, insbesondere bei Großprojekten, bei denen Daten in Hülle und Fülle generiert werden. Für solche Projekte spielt die Datenübertragungsrate oder Analyserate eine entscheidende Rolle. Diese Infrastrukturen befinden sich in der Nähe der Datenquelle.

Dies ermöglicht es ihnen, umgehend auf die eingehenden Echtzeitdaten zu reagieren und eine Ausgabe in Form von umsetzbaren Informationen bereitzustellen. In diesem Fall werden die Daten, die in der Cloud verarbeitet werden müssen, an diese Schicht weitergegeben. Da die Datenübertragung in dieser Schicht erfolgt, ist es unerlässlich, die Sicherheit zu erhöhen, indem die Netzwerkexposition minimiert wird.

Da in dieser Schicht nur eine gewisse Vorverarbeitung stattfindet, arbeitet sie mit minimaler Leistung und Bandbreite. Ein Beispiel kann das Entfernen von Ausreißern in den Daten sein. Es kann Tausende von Ausreißern in einer Million Datenpunkte geben. Sie frühzeitig loszuwerden, würde eine Zeitersparnis bei der Endbearbeitung bedeuten.

Datenzentrum

Das Rechenzentrum wird oft als das Gehirn der IoT-Architektur angesehen. Sie sollen Tonnen von Daten speichern, verarbeiten und analysieren. Wenn Datenanalyse- und maschinelle Lernalgorithmen in Betrieb sind, bietet diese Ebene einige nützliche Einblicke in die Daten.

Diese Art der Verarbeitung ist rechenintensiver als die in der vorherigen Schicht durchgeführten Analysen. Bei ordnungsgemäßer Bereitstellung und Einrichtung können die Rechenzentren Business Intelligence und Empfehlungen bereitstellen, um Benutzern bei der Interaktion mit dem System zu helfen.

Diese Schicht bietet dem Unternehmen viele Vorteile, von höheren Produktionsraten bis hin zur Reduzierung des Energieverbrauchs. Sie bieten Kunden auch eine klare Visualisierung in Form von Tortendiagrammen, Histogrammen oder Grafiken, die ihnen helfen, fundierte Entscheidungen über das Geschäft zu treffen.

Beispiel aus der realen Welt

Selbstfahrende Autos nutzen ständig IoT-Anwendungen. Diese Autos sind fahrerlos und verlassen sich auf ihre Sensoren für die sichere Navigation von einem Punkt zum anderen. Ausgestattet mit Hunderten von Sensoren wie LIDAR, Kameras, Gyroskopen, Cloud-Architektur, Internet und vielem mehr, erfassen diese Autos ihre Umgebung und treffen basierend auf den Sensorausgaben schnelle und intelligente Entscheidungen.

Beispielsweise nimmt die Kamera in einem Fußgängerfall ständig Eingabeframes auf und leitet sie zur Verarbeitung an die Cloud weiter. Ein Menschenerkennungsalgorithmus erkennt dann die Anwesenheit eines Menschen. Wenn ein Mensch vorhanden ist, sendet die Steuerung dann ein Signal an die Bremsen. Auf diese Weise werden Informationen von einem Sensor in die Cloud und dann zum Aktor in der Internetpräsenz verschoben.

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Fazit

In Wirklichkeit kann die IoT-Architektur von Lösung zu Lösung variieren. Aber meistens sind diese vier grundlegenden Blöcke vorhanden. Man muss auch eine funktionale und skalierbare Lösung entwerfen, die nicht anfällig für Ausfälle bei der Verarbeitung von Unmengen von Daten ist.

Der Einsatz von IoT-Lösungen in Unternehmen hat es ihnen ermöglicht, mehr Wert aus den Daten zu ziehen und ihre Kunden entsprechend zu bedienen, wodurch sie ihre Kunden übertreffen. Es ist wichtig, sich nicht vom Fachjargon des IoT verwirren zu lassen und die unendlichen Möglichkeiten und Veränderungen, die eine vollständige Automatisierung mit sich bringen können, nicht aus den Augen zu verlieren.

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