Arquitetura de IoT: 4 camadas de IoT explicadas em detalhes

Muito se tem falado sobre como estamos progredindo em direção a um amanhã mais inteligente. E nessas declarações, definitivamente, IOT é mencionado muitas vezes. Então, qual é o burburinho sobre a IoT e o que é realmente? Fique atento e leia este blog para saber mais sobre IoT.

IoT em poucas palavras

Em primeiro lugar, IoT significa Internet das Coisas que contém coisas que estão conectadas à Internet. Esses objetos detectam o ambiente ao seu redor e coletam dados que são usados ​​para processamento adicional. Esses dados não processados ​​gerados em grandes quantidades são convertidos para um formato digital e então pré-processados ​​para análise posterior.

Em seguida, vêm os dispositivos que realmente processam esses dados para extrair deles insights valiosos. Por fim, os dados processados ​​são enviados para a nuvem ou máquinas locais, onde são armazenados e analisados ​​para a realização de ações. A IoT é um processo de quatro etapas.

Estágios da arquitetura IoT

Etapas envolvidas

Existem 4 camadas principais de arquitetura IoT, conforme mostrado acima. Vamos passar por cada um deles em detalhes.

Sensores

Os sensores pertencentes ao nível primário da arquitetura IOT são responsáveis ​​por capturar os parâmetros físicos no mundo real. Os parâmetros podem ser — temperatura, fumaça, ar, umidade, etc.

Estes podem ser dispositivos embarcados, ou seja, vários sensores presentes em uma única placa ou um dispositivo autônomo para coleta e medição. Um exemplo de sensor embutido seria um sensor que mede o teor de metano, a porcentagem de monóxido de carbono e a presença de fumaça juntos.

Considerando que um sensor de umidade seria um exemplo de um sensor autônomo. Com os sensores, os atuadores também desempenham um papel importante nessa camada. Sua tarefa é converter os dados gerados por objetos IOT em ação física.

Por exemplo, considere um ventilador inteligente. Com sensores adequados no lugar, o atuador aumentaria ou diminuiria a velocidade do ventilador com base na temperatura circundante (que será medida pelo sensor de temperatura). E tudo isso aconteceria sem intervenção humana. Outro exemplo pode ser um sistema de irrigação inteligente.

Depois de medir o teor de umidade no solo, os sensores acionariam os atuadores que decidiriam se ligam ou desligam a válvula. Atualmente, muitas pesquisas em IOT são direcionadas para integrar o maior número possível de sensores em uma determinada placa.

Sistema de aquisição de dados

Esta camada trabalha em estreita colaboração com sensores e atuadores. Mas por causa de sua funcionalidade única, merece um lugar em uma camada separada. É uma camada de conexão que conecta a camada de sensor com a camada de análise.

Sua principal função é coletar, selecionar e enviar os dados para outras camadas de processamento. Antes que o processamento possa acontecer, os dados do sensor devem ser convertidos em um formato adequado. Um formato fácil de usar e também transferível. Isto é conseguido por esta camada.

Por exemplo, considere um sensor que mede a intensidade da luz. É preciso inserir os fótons ou a luz na forma de volts como 10V, 5V, etc., e produz uma saída digital como algum número. Da mesma forma, os sensores de cor na intensidade da cor como entrada e saída de um intervalo RGB de 0 a 255.

Eles também são chamados de gateways e fornecem uma plataforma para processamento local dos dados do sensor de entrada para que estejam prontos para processamento adicional. Para melhorar a segurança dessa camada, são usados ​​algoritmos de criptografia e descriptografia adequados que impedem atividades maliciosas, como vazamento de dados.

Um bom exemplo de dispositivo nesta camada é um conversor analógico para digital ou ADC. Os parâmetros mensuráveis ​​no ambiente, como luz, som, temperatura, etc., são de natureza analógica. O ADC converte esses valores analógicos em valores digitais.

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Análise

Nem toda arquitetura IOT pode ter essa camada. A sua presença pode trazer valor acrescentado a todo o processo, especialmente para projetos de grande envergadura onde os dados são gerados em abundância. Para esses projetos, a taxa de transferência de dados ou a taxa de análise desempenha um papel vital. Essas infraestruturas estão localizadas próximas à fonte dos dados.

Isso permite que eles atuem prontamente nos dados recebidos em tempo real e forneçam uma saída na forma de informações acionáveis. Nesse caso, os dados que requerem processamento na nuvem são passados ​​para essa camada. Como a transferência de dados acontece nessa camada, é imperativo aumentar a segurança minimizando a exposição da rede.

Como apenas alguns pré-processamentos acontecem nesta camada, ela funciona com energia e largura de banda mínimas. Um exemplo pode ser remover a presença de outliers nos dados. Pode haver milhares de outliers em um milhão de pontos de dados. Livrar-se deles em um estágio inicial significaria economizar tempo no processamento final.

Centro de dados

O Data Center é frequentemente considerado o cérebro da arquitetura IOT. Eles se destinam a armazenar, processar e analisar toneladas de dados. Com a análise de dados e algoritmos de aprendizado de máquina em operação, essa camada fornece alguns insights úteis sobre os dados.

Esse tipo de processamento é computacionalmente mais pesado do que a análise realizada na camada anterior. Se implantados e fornecidos adequadamente, os data centers podem fornecer inteligência de negócios e recomendações para ajudar os usuários a interagir com o sistema.

Essa camada oferece muitos benefícios ao negócio, desde maiores taxas de produção até a redução do consumo de energia. Eles também fornecem visualização lúcida na forma de gráficos de pizza, histogramas ou gráficos para clientes que os ajudam a tomar decisões informadas sobre o negócio.

Exemplo do mundo real

Carros autônomos usam aplicativos IOT o tempo todo. Esses carros são autônomos e contam com seus sensores para uma navegação segura de um ponto a outro. Equipados com centenas de sensores como LIDAR, câmeras, giroscópios, arquitetura em nuvem, internet e muito mais, esses carros detectam seus arredores e tomam decisões rápidas e inteligentes com base nas saídas dos sensores.

Por exemplo, em um caso de pedestres, a câmera pega constantemente os quadros de entrada e os passa para a nuvem para processamento. Um algoritmo de detecção humana então detecta a presença de um humano. Se houver um humano, o controlador envia um sinal para os freios. Dessa forma, as informações de um sensor são movidas para a nuvem e depois para o atuador na presença na internet.

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Conclusão

Na realidade, a arquitetura IoT pode variar de solução para solução. Mas, principalmente, esses quatro blocos fundamentais estão presentes. Deve-se também projetar uma solução funcional e escalável e não propensa a quebrar durante o processamento de toneladas de dados.

A implantação de soluções de IoT nos negócios permitiu que eles extraíssem mais valor dos dados e atendessem seus clientes de acordo, superando assim seus clientes. É importante não se confundir com o jargão técnico da IoT e não perder de vista as infinitas possibilidades e mudanças que podem trazer a automação completa.

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