Hướng dẫn lựa chọn IIoT Gateway phù hợp?

Hướng dẫn đầy đủ để chọn IIoT Gateway phù hợp với quy mô dự án, chiến lược triển khai và phạm vi địa lý của bạn.

Giới thiệu

Trong môi trường IoT công nghiệp (IIoT), thiết bị cạnh thông minh từ bộ ngắt tải và bộ tập trung công tơ đến cảm biến, camera CCTV, bộ điều khiển và giám sát giao thông, bộ điều khiển PLC từ xa và các thiết bị hỗ trợ tự động hóa khác được kết nối với mạng vận hành và trung tâm điều khiển thông qua một IIoT Gateway .

Lợi ích được nhắc đến nhiều nhất của IIoT là chuyển trọng tâm sang tăng hiệu quả và giảm chi phí bằng cách sử dụng các thiết bị cạnh thông minh và phân tích Dữ liệu lớn. Tuy nhiên, việc truyền dữ liệu lớn đến và đi từ nhiều thiết bị IIoT ở các site từ xa, qua các kết nối mạng đa dạng và kịp thời không phải là những thách thức nhỏ cần vượt qua.

Một thách thức có thể có cũng là nhu cầu về thông tin có thể hành động (nói cách khác, phân tích thời gian thực) để hiểu tất cả dữ liệu được thu thập.

Sự kết hợp mạnh mẽ của Edge Computing IoT là một trong những cách rất hấp dẫn để thực hiện nó. Việc bổ sung các khả năng của Edge Computing vào phần cứng IIoT Gateway hiện đang được quan tâm rất nhiều vì nó cho phép IIoT Gateway thực hiện lưu trữ và xử lý dữ liệu cục bộ, có nghĩa là độ tin cậy cao hơn, độ trễ thấp hơn và bảo mật chặt chẽ hơn.

Vì vậy, nếu bạn đang lập kế hoạch cho dự án IoT công nghiệp mới của mình, sau khi chọn thiết bị tiên tiến thông minh, ứng dụng IoT, quản lý và Dashboard , bạn có thể sẽ muốn xem xét các thông số để chọn giải pháp IIoT Gateway phù hợp với quy mô dự án, chiến lược triển khai và phạm vi địa lý.

Để tiết kiệm cho bạn một số thời gian nghiên cứu quý giá, chúng tôi đã liệt kê bên dưới một số khía cạnh được phát hiện là có liên quan . Chúng tôi tin rằng chúng cũng sẽ hữu ích cho bạn.

Có năm tiêu chí được chấp nhận rộng rãi để chọn IIoT Gateway phù hợp:

• Tiêu chuẩn mở
• Các giao thức kết nối
• Kiến trúc linh hoạt
• Công nghệ cloud bên trong
• Công nghệ xử lý tại biên
• Chi Phí giá thành phù hợp
• Khả năng vận hành, cấu hình, bảo trì bảo dưỡng

Khác biệt giữa IoT gateway, Router và Switch

Bộ định tuyến (Router) là một thiết bị hoặc dịch vụ cung cấp chức năng định tuyến các gói IP giữa các mạng. Là một thiết bị lớp mạng, Bộ định tuyến (Router) kết nối nhiều mạng với nhau và kiểm soát lưu lượng dữ liệu giữa chúng bằng các phương pháp kết nối có dây, Wi-Fi hoặc di động.

Network switch là một thiết bị tốc độ cao nhận các gói dữ liệu đến và chuyển hướng chúng đến đích trên mạng LAN. Chức năng cơ bản là nhận thông tin từ bất kỳ nguồn nào được kết nối với nó và chỉ gửi thông tin đó đến đích thích hợp.

Gateway là một điểm mạng hoạt động như một lối vào mạng khác. Đây là một Bộ định tuyến (Router) cung cấp quyền truy cập cho các gói IP vào và / hoặc ra khỏi mạng cục bộ. Gateway luôn phải là Bộ định tuyến (Router), nhưng Bộ định tuyến (Router) không nhất thiết phải là Gateway .

Bạn cũng có thể nói rằng “bạn đã thiết lập Bộ định tuyến (Router) làm Gateway ở nơi khác”.

Gateway so với Bộ định tuyến (Router): Khi nào nên chọn cái nào?

Để chọn giữa Gateway hoặc Bộ định tuyến (Router), bạn phải xem xét yêu cầu của mạng.

• Bộ định tuyến (Router): Kết nối trong các mạng cục bộ như nhà máy và mạng văn phòng.
• Gateway : Kết nối giữa các mạng không nhất thiết phải trên mạng cục bộ và bên ngoài tổ chức.

Modem vs Router vs Gateway vs Switch cho PLC

10 cân nhắc chính để chọn IoT Gateway công nghiệp

1. Mục tiêu của Gateway là gì?

Giai đoạn đầu tiên của việc triển khai IoT Gateway liên quan đến việc đánh giá mục tiêu và chức năng chính cần thiết từ Gateway . Đây phải là hướng dẫn chính cho quá trình lựa chọn.

Chúng ta hãy xem xét hai ví dụ minh họa khái niệm này.

Một chủ nhà máy có thể muốn lên lịch bảo trì phòng ngừa trên máy móc trên sàn nhà máy để ngăn chặn sự cố máy móc và sửa chữa tốn kém. Để đạt được mục tiêu này, các cảm biến đo lường hiệu suất chung sẽ phải được lắp đặt trên máy. Gateway được chọn trong trường hợp này sẽ phải có khả năng thu thập dữ liệu này một cách an toàn và có các cảnh báo tích hợp thông báo cho chủ sở hữu nhà máy nếu một máy nhất định quá nóng hoặc sắp ngoại tuyến.

Gateway sau đó sẽ chuyển dữ liệu hiệu suất đến đơn vị xử lý phân tích trên đám mây. Đơn vị xử lý phân tích sẽ đánh giá xu hướng hiệu suất theo thời gian của tất cả các máy và có thể xem máy nào đang gặp vấn đề về hiệu suất. Do đó, chủ sở hữu nhà máy có thể lên lịch bảo trì phòng ngừa trên các máy gặp sự cố hiệu suất khi cần thiết.

Trong một kịch bản khác, một nông dân có thể muốn cải thiện năng suất cây trồng của mình và tự động tưới tiêu trong trang trại của mình. Trong trường hợp này, người nông dân sẽ phải lắp đặt nhiều cảm biến trong trang trại của mình để đo các yếu tố môi trường như độ ẩm đất, ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm.

Mô hình Gateway được chọn sẽ phải có khả năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến, lọc dữ liệu và chỉ gửi dữ liệu cần thiết đến hệ thống tưới tiêu để tự động hóa. Ngoài ra, Gateway sẽ phải chuyển tất cả dữ liệu đến đơn vị xử lý phân tích trên đám mây. Đơn vị chế biến phân tích sau đó sẽ đánh giá xu hướng và người nông dân có thể thấy những yếu tố nào đang ảnh hưởng đến năng suất cây trồng của mình và xác định hành động khắc phục cần thiết.

Rõ ràng từ các ví dụ trên, Gateway lý tưởng sẽ khác nhau dựa trên mục tiêu và chức năng cuối cùng cần thiết.

2. Gateway cần thu thập bao nhiêu dữ liệu từ các cảm biến?

Một số tình huống có thể liên quan đến việc triển khai hàng trăm cảm biến, trong khi trong các tình huống khác có thể có hơn mười nghìn cảm biến tại một vị trí và mỗi cảm biến đang thực hiện một loạt ba mươi lần đọc mỗi giây. Phân tích khối lượng dữ liệu cần thiết là bước quan trọng tiếp theo trong quá trình lựa chọn Gateway .

Ngoài ra, dựa trên các yêu cầu về khối lượng dữ liệu, nhà sản xuất có tùy chọn cài đặt nhiều Gateway , vì vậy đây là một yếu tố quan trọng khác cần được tính đến.

3. Dữ liệu được thu thập từ các cảm biến có cần được lọc không?

Dữ liệu từ các cảm biến có thể được thu thập và sau đó được gửi trực tiếp đến đơn vị xử lý phân tích trên đám mây. Tuy nhiên, trong nhiều dự án IoT không phải tất cả dữ liệu từ các cảm biến là cần thiết hoặc Gateway có thể phải thực hiện một số thao tác xử lý trước trên dữ liệu thu được từ các cảm biến trước khi nó được gửi đến đơn vị xử lý phân tích.

Do đó, nhà sản xuất có thể phải mua một Gateway có thể lọc dữ liệu từ các cảm biến rộng rãi và thực hiện nhiều hơn một thao tác xử lý trước trên dữ liệu.

Các Gateway có khả năng thực hiện các thao tác tiền xử lý và lọc nâng cao này được gọi là Gateway hỗ trợ phân tích biên.

4. Gateway sẽ được lắp đặt ở đâu?

Một Gateway có thể cần phải được lắp đặt trong một đơn vị HVAC hoặc ở độ cao lớn và do đó, Gateway sẽ cần phải mạnh mẽ và có thể hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.

Một số mô hình Gateway được thiết kế để hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt của phạm vi nhiệt độ từ -30 ° C đến 70 ° C, phạm vi độ cao từ 15 m đến 5000 m, và cho phép các tình huống sốc và rung cao. Chủ nhà máy cần đảm bảo rằng họ chọn một Gateway phù hợp với môi trường hoạt động.

5. Gateway kết nối, giao thức và giao diện nào được cung cấp?

Nhiều nền tảng IoT sử dụng các tùy chọn kết nối tầm gần như Bluetooth và Ethernet, với Wi-Fi và MẠNG LAN không dây cho nhu cầu kết nối tầm xa hơn. Ngày càng có nhiều nhà sản xuất và chủ sở hữu nhà máy chọn giám sát hoạt động trong các nhà máy hoặc nhà máy của họ từ xa, sử dụng điện thoại thông minh của họ. Có các mô hình IoT Gateway phù hợp với các tùy chọn kết nối phạm vi rộng hơn như DỰA TRÊN GSM / GPRS và LTE-M.

Không phải tất cả các IoT Gateway đều được tạo ra bình đẳng về mặt này và nói chung, Gateway càng ít tốn kém, càng cung cấp ít tùy chọn kết nối hơn, đó là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

Các giao thức tiêu chuẩn như TCP / IP và HTTP nên được hỗ trợ bởi Gateway , cũng như các giao thức như Modbus, MQTT và OPC UA. Hơn nữa, nhiều giao diện nối tiếp, giao diện LAN và Gateway USB phải là các tính năng của Gateway được sử dụng trong bối cảnh công nghiệp.

6. Gateway có thể lưu trữ bao nhiêu dữ liệu?

Các Gateway công nghiệp được triển khai trong các nhà máy, thường thu thập nhiều chỉ số cảm biến mỗi giây. Tuy nhiên, các tình huống như lỗi mạng có thể phát sinh và kết quả là Gateway sẽ cần lưu trữ dữ liệu này trong khi các vấn đề mạng đang được khắc phục.

Hầu hết các mô hình Gateway hiện có sẵn trên thị trường đều có khả năng lưu trữ, nhưng một Gateway được lắp đặt trong cài đặt công nghiệp điển hình cần phải có khả năng lưu trữ một lượng dữ liệu đáng kể và trong thời gian dài hơn. Do đó, nên đầu tư vào một Gateway cho phép mở rộng dung lượng lưu trữ và các khe cắm micro-SD bổ sung để Gateway có thể lưu trữ ít nhất 20 GB dữ liệu.

7. Gateway có các tính năng và tùy chọn bảo mật tích hợp không?

Bảo mật Gateway là rất quan trọng đối với nhu cầu bảo mật của toàn bộ nền tảng IoT. Mặc dù hầu hết các Gateway hiện đại đều có các tùy chọn bảo mật tích hợp, nhưng vẫn đáng để kiểm tra xem Gateway đang sử dụng tiêu chuẩn mã hóa nào, liệu Gateway có cung cấp các quy trình xác thực hay không cũng như liệu Gateway có thể phát hiện giả mạo hay không.

8. Gateway có được chứng nhận không?

Mô hình Gateway phải được chứng nhận FCC / CE / IC, phùhợp với sự tuân thủ tiêu chuẩn cần thiết cho các sản phẩm điện tử. Có các chứng nhận bổ sung như Mobile PTCRB / GCF và chứng nhận an toàn, đáng chú ý.

9. Có thiết bị, máy móc và thiết bị kế thừa nào hiện có cần được tích hợp vào nền tảng IoT không?

Nhiều nhà máy và nhà sản xuất thường sử dụng thiết bị và máy móc kế thừa với tuổi thọ dài. Thường không khả thi về mặt kinh tế hoặc có thể nâng cấp các thiết bị này để kết nối trực tiếp với đám mây. Trong những trường hợp này, Gateway được chọn phải có hỗ trợ cho các thiết bị hiện có và có thể kết nối với thiết bị cũ để đảm bảo rằng tất cả dữ liệu từ nhà máy được tích hợp.

10. Chủ sở hữu hoặc nhà sản xuất nhà máy có yêu cầu bất kỳ tùy chọn tùy chỉnh bổ sung nào không?

Nhà sản xuất có thể cần các tùy chọn tùy chỉnh bổ sung như tùy chọn tiết kiệm năng lượng và hỗ trợ LTE. Do đó, điều quan trọng cần lưu ý là bất kỳ tùy chỉnh và cấu hình bổ sung nào và tìm kiếm một mô hình có thể đáp ứng các tùy chỉnh này.

Kết thúc

IIoT Gateway có tác động lớn đến việc triển khai thành công giải pháp IoT. Một tỷ lệ đáng kể các dự án IoT phải đối mặt với các vấn đề về triển khai và khả năng mở rộng do lựa chọn Gateway không chính xác.

Do đó, các nhà sản xuất và chủ sở hữu nhà máy nên đánh giá cẩn thận các tiêu chí lựa chọn sẽ giúp họ chọn đúng Gateway , có khả năng xử lý, xử lý và truyền dữ liệu công nghiệp của họ trong thời gian thực để hỗ trợ đưa ra quyết định quan trọng.