Architettura IoT: 4 livelli di IoT spiegati in dettaglio

Molto è stato detto su come stiamo procedendo verso un domani più intelligente. E in queste affermazioni, sicuramente, l'IOT è menzionato molte volte. Allora, qual è tutto il ronzio sull'IoT e di cosa si tratta in realtà? Tieniti stretto e leggi questo blog per saperne di più sull'IoT.

IoT in poche parole

Prima di tutto, IoT sta per Internet of Things che contiene cose che sono connesse a Internet. Questi oggetti percepiscono l'ambiente che li circonda e raccolgono dati che vengono utilizzati per ulteriori elaborazioni. Questi dati non elaborati generati in enormi quantità vengono convertiti in un formato digitale e quindi pre-elaborati per ulteriori analisi.

Poi arrivano i dispositivi che effettivamente elaborano questi dati per trarne preziose informazioni. Infine, i dati elaborati vengono quindi inviati al cloud o alle macchine locali, dove vengono archiviati e analizzati per l'esecuzione di azioni. L'IoT è un processo in quattro fasi.

Fasi dell'architettura IoT

Passaggi coinvolti

Esistono 4 livelli principali dell'architettura IoT, come mostrato sopra. Esaminiamo ciascuno di essi in dettaglio.

Sensori

I sensori appartenenti al livello primario dell'architettura IOT sono responsabili dell'acquisizione dei parametri fisici nel mondo reale. I parametri possono essere: temperatura, fumo, aria, umidità, ecc.

Questi possono essere dispositivi embedded, ovvero più sensori presenti in una singola scheda o un dispositivo autonomo per raccoglierlo e misurarlo. Un esempio di sensore incorporato potrebbe essere un sensore che misura il contenuto di metano, la percentuale di monossido di carbonio e la presenza di fumo insieme.

Considerando che un sensore di umidità sarebbe un esempio di un sensore autonomo. Con i sensori, anche gli attuatori svolgono un ruolo importante in questo livello. Il loro compito è convertire i dati generati dagli oggetti IOT in azioni fisiche.

Ad esempio, considera un fan intelligente. Con sensori adeguati installati, l'attuatore aumenterebbe o diminuirebbe la velocità della ventola in base alla temperatura circostante (che verrà misurata dal sensore di temperatura). E tutto questo accadrebbe senza l'intervento umano. Un altro esempio può essere un sistema di irrigazione intelligente.

Dopo aver misurato il contenuto di umidità nel terreno, i sensori attiverebbero gli attuatori che decideranno se attivare o disattivare la valvola. Molte ricerche nell'IOT sono attualmente dirette all'integrazione del maggior numero possibile di sensori in una determinata scheda.

Sistema di acquisizione dati

Questo livello lavora a stretto contatto con sensori e attuatori. Ma a causa della sua funzionalità unica, merita un posto in un livello separato. È uno strato di connessione che collega il livello del sensore con il livello di analisi.

La sua funzione principale è raccogliere, selezionare e inviare i dati a ulteriori livelli di elaborazione. Prima che l'elaborazione possa avvenire, i dati del sensore devono essere convertiti in un formato adatto. Un formato facile da usare e anche trasferibile. Ciò è ottenuto da questo livello.

Si consideri ad esempio un sensore che misura l'intensità della luce. Ci vuole per inserire i fotoni o la luce sotto forma di volt come 10 V, 5 V, ecc. E produce un'uscita digitale come un numero. Allo stesso modo, i sensori di colore in intensità di colore come input e output un intervallo RGB da 0 a 255.

Questi sono anche chiamati gateway e forniscono una piattaforma per l'elaborazione locale dei dati dei sensori in ingresso in modo che siano pronti per ulteriori elaborazioni. Per migliorare la sicurezza di questo livello, vengono utilizzati algoritmi di crittografia e decrittografia adeguati che prevengono attività dannose come una fuga di dati.

Un buon esempio di dispositivo in questo livello è un convertitore da analogico a digitale o ADC. I parametri misurabili nell'ambiente circostante, come luce, suono, temperatura, ecc., sono di natura analogica. L'ADC converte questi valori analogici in valori digitali.

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Analitica

Non tutte le architetture IOT possono avere questo livello. La loro presenza può apportare un valore aggiunto all'intero processo, soprattutto per progetti su larga scala in cui i dati vengono generati in abbondanza. Per tali progetti, la velocità di trasferimento dei dati o la velocità di analisi gioca un ruolo fondamentale. Queste infrastrutture si trovano vicino alla fonte dei dati.

Ciò consente loro di agire prontamente sui dati in arrivo in tempo reale e di fornire un output sotto forma di informazioni utilizzabili. In questo caso, i dati che richiedono l'elaborazione nel cloud vengono passati a questo livello. Poiché il trasferimento dei dati avviene in questo livello, è fondamentale aumentare la sicurezza riducendo al minimo l'esposizione alla rete.

Poiché in questo livello avviene solo un po' di preelaborazione, funziona con potenza e larghezza di banda minime. Un esempio può essere quello di rimuovere la presenza di valori anomali nei dati. Possono esserci migliaia di valori anomali in un milione di punti dati. Eliminarli in una fase iniziale significherebbe risparmiare tempo nell'elaborazione finale.

Centro dati

Il Data Center è spesso considerato il cervello dell'architettura IOT. Hanno lo scopo di archiviare, elaborare e analizzare tonnellate di dati. Con l'analisi dei dati e gli algoritmi di apprendimento automatico in funzione, questo livello fornisce alcune informazioni utili sui dati.

Questo tipo di elaborazione è più pesante dal punto di vista computazionale rispetto all'analisi eseguita nel livello precedente. Se implementati e forniti correttamente, i data center possono fornire business intelligence e consigli per aiutare gli utenti a interagire con il sistema.

Questo livello offre molti vantaggi all'azienda, da tassi di produzione più elevati alla riduzione del consumo energetico. Forniscono inoltre una visualizzazione lucida sotto forma di grafici a torta, istogrammi o grafici per i clienti che li aiutano a prendere decisioni informate sull'attività.

Esempio del mondo reale

Le auto a guida autonoma utilizzano sempre le applicazioni IOT. Queste auto sono senza conducente e si affidano ai loro sensori per una navigazione sicura da un punto all'altro. Dotate di centinaia di sensori come LIDAR, telecamere, giroscopi, architettura cloud, Internet e molti altri, queste auto percepiscono l'ambiente circostante e prendono decisioni rapide e intelligenti in base alle uscite dei sensori.

Ad esempio, in un caso pedonale, la telecamera acquisisce costantemente i frame di input e li passa al cloud per l'elaborazione. Un algoritmo di rilevamento umano rileva quindi la presenza di un essere umano. Se esiste un essere umano, il controller invia un segnale ai freni. In questo modo, le informazioni da un sensore vengono spostate nel cloud e quindi nell'attuatore in presenza di Internet.

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Conclusione

In realtà, l'architettura IoT può variare da soluzione a soluzione. Ma soprattutto, questi quattro blocchi fondamentali sono presenti. È inoltre necessario progettare una soluzione funzionale e scalabile e non soggetta a guasti durante l'elaborazione di tonnellate di dati.

L'implementazione di soluzioni IoT nelle aziende ha consentito loro di estrarre più valore dai dati e soddisfare di conseguenza i propri clienti, superando così i propri clienti. È importante non farsi confondere dal gergo tecnico dell'IoT e non perdere di vista le infinite possibilità e cambiamenti che possono portare alla completa automazione.

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