Cikksorozatunkban a korábban ismertetett IoT koncepcióra, az E-IoT platformra épülő konkrét ipari megoldásokkal foglalkozunk. Elsőként az Endrich GmbH budapesti innovációs központjában tervezett és Magyarországon gyártott szenzor egységcsomagot mutatjuk be, mely hagyományos eszközök „okos” eszközzé alakításában és így az Ipar 4.0 elvárásainak való maximális megfelelésben segíti a felhasználókat. A csomag érzékelési, vezérlési és kommunikációs, azaz IoT képességekkel ruházza fel a berendezést, és az Internethez kapcsolva elsősorban a megelőző karbantartást segíti a távfelügyelet és telemetria hozzáadásával. Példaként egy az Endrich cégcsoport tagvállalata, az euroLighting GmbH által gyártott UVC légszűrőberendezésbe integrált szenzor és kommunikációs készletet mutatunk be.
UVC légtisztító berendezés telemetria
A COVID-19 járvány és a lakosság egyre növekvő egészségtudatosságra való igénye egy sor új berendezés létrejöttét indukálta. Megjelentek a különböző légminőségfigyelő és javító berendezések, melyek azonban döntően önálló (helyi) üzemben és nem hálózatba kapcsolt okos készülékként kerülnek forgalomba. Ilyenek a levegő CO, CO2, pollen és szálló por koncentrációjának figyelésére alkalmazott, esetenként figyelmeztető hangot vagy riasztást adó szenzorok és elsősorban a koronavírus járvány hatására nagy számban alkalmazott, jellemzően UVC sugarakkal és mechanikus (HEPA) szűrőkkel működő légtisztító berendezések. Ez utóbbi hagyományos készülékek azonban a 7/24 órás folyamatos üzemben töltött ideje és esetenként erősen szennyezett levegőjű környezetben való használata rendszeres karbantartás nélkül a készülékek élettartamának erős csökkenéséhez vezetnek, emellett csak akkor van értelme használatuknak, így csak akkor eladhatóak, ha a folyamatos üzembiztonságot és hatékonyságot a gyártó garantálni képes. Ezt felelősséggel csak folyamatos szervizelés és ellenőrzés útján lehet megtenni, ami a forgalmazók és a gyártók számára a gazdaságos értékesíthetőséget megkérdőjelező költséggel jár. Ehhez társul az a jogos vevői elvárás, hogy a készülék üzemzavarait a lehető legrövidebb időn belül el kell hárítani, hiszen a vírus percek, órák alatt is újra megjelenhet a levegőben és fertőzhet. Ennek módja csak egy olyan a berendezés elektronikájától függetlenített telemetria integrálása a hagyományos készülékbe, mely képes azon funkciókat figyelni, ami az alapvető működést befolyásolják. Ilyenek az UV forrás intenzitásának folyamatos monitorozását végző szenzorok, a HEPA filterek tömítettségére utaló, a készüléken belüli légáramlás sebesség csökkenését figyelő érzékelők, valamint a ventilátor forgási sebességét, a hőviszonyokat, az esetleges hibára utaló zajokat és rezgéseket figyelő szenzorok. Amennyiben ezeket a jeleket folyamatosan rögzíti a gép és képessé tehető napi rendszerességgel ezek felhő alapú adatbázisba való juttatásáról, gazdaságos és megbízható, az ingatlan helyi hálózati kiépítettségét nem igénylő, vezetékmentes kommunikációs csatornán keresztül, akkor az akár több ezer működő készülékről tömegesen érkező adatok is gyorsan és költséghatékonyan feldolgozhatók, az alkalmazott mesterséges intelligencia eljárások pedig képesek meghatározni a legoptimálisabb szerviz útvonalat, időbeosztást és ezáltal minimalizálja a költségeket. Mivel az elhasználódásra utaló jeleket hetekkel a bekövetkezés előtt észleljük, idő van a cserealkatrészek beszerzésére a javításra való felkészülésre, így ideális esetben nullára redukálódik a készülékek üzemen kívül töltött ideje és a szervíztechnikusi létszám minimális szinten tartható.
Az általunk alkotott telemetriai egység a legkorszerűbb szenzor és mikrokontroller technológiákat (ARM, RISC-V) és kis fogyasztású, olcsó GSM modemekkel megvalósított alacsony SIM kártya költségekkel ( 10 EUR / 10 év) üzemeltethető keskenysávú IoT (NB-IoT) kommunikációt vonultat fel, emellett alkalmas a felhasználók kényelmi funkciókkal való ellátására is. Ilyenek a légminőség (CO2, pollen koncentráció, hőmérséklet, légnyomás, fényviszonyok stb.) monitorozása, melyek megjelenítésére mobiltelefon applikáció áll rendelkezésre. A tulajdonos ugyanazon a rendszeren keresztül kap képet az otthona pillanatnyi levegőminőségéről, melyen közben a szervízhálózat betekintést nyer a légtisztító berendezés állapotába. Mindemellett a telemetriai egység elküldi az adatbázisba a készülék GPS pozícióját is, ami tovább segíti a karbantartás tervezést.
A szenzorok adatainak gyűjtésének vezérléséért és a keskenysávú GSM kommunikációéért (NB-IoT/ LTE-M) az Endrich Smart-Board felel, mely a cég korábban a lap hasábjain bemutatott E-IoT koncepciójának egyik hardver eleme. A csökkentett utasításkészletű mikrokontroller, az alkalmazott Fibocom MA510 LPWA modem mindegyike alacsony energiafogyasztású eszköz, melyek támogatják a telemetriai egység a légtisztító saját elektronikájától teljesen független, akár elemes működtetését is.
Természetesen az alkalmazott telemetriai egység nemcsak képező „okos” légtisztítóban használható, hanem bármely más hagyományos eszköz is hálózatba kapcsolható segítségével, legyen az bármilyen jármű, gép, adagoló, termékautomata vagy ipari hűtőszekrény.
A rendszer jelentősége és innovációtartalma az alábbi területeken mutatkozik meg
- Megelőző karbantartás: A hálózatba kötött készülékekről folyamatosan érkező , a működést monitorozó telemetriai adatok adatbázisba szervezve mesterséges intelligencia algoritmusok segítségével a megelőző karbantartás optimalizálása útján jelentősen növelhető az üzembiztonság és minimalizálható ennek költsége.
- Telekommunikáció: Nem szükséges az ingatlan hálózati infrastruktúrájának használata (közületek esetén ez nem is megengedett sokszor hálózatbiztonsági okokból), hiszen minden készülék önálló internethozzáféréssel rendelkezik. Ennek költsége az alkalmazott LPWA (NB-IoT/LTE-M) technológia sajátosságai okán 10 évre nagységrendileg 10 EUR (1 EUR/év) költséggel megoldható (szolgáltató: ONCE). A keskeny sávszélesség miatt egy GSM cellában akár többezer készülék egyidejű kommunikációjára ad lehetőséget ez a technológia és a hardver költségek is sokkal alacsonyabbak hagyományos mobil hardvereknél megszokott árszintnél. Az alkalmazható adatkommunikációs protokoll lehet egyirányú (készülék -> adatbázis) UDP , vagy kétirányú MQTT protokoll. Saját (E-IoT) vagy külső felhőszolgáltatókhoz (AWS, AZURE) cloud-hoz való kapcsolódás egyaránt lehetséges.
- Az alkalmazott ARM és RISC-V mikrokontroller architektúrák a kis fogyasztás és a hatékony működtetés zálogai, és korszerű vezérléstechnológiai megoldásokat jelentenek az érzékelők adatainak gyűjtésére és azok felhő alapú adatbázisba juttatására.
- Az alkalmazott korszerű szenzorok feladatspecifikusan választhatóak, variálhatóak.
- Felhasználói területen: Kényelmi funkciók a felhasználói élmény növelésére, mint légminőség monitorozás, hőmérséklet és fényviszony monitorozás, zajszint mérés. Mobiltelefonos applikáció az adatvizualizáció megvalósítására.
