Os Sistemas Complexos de Dispositivos da Internet das Coisas Explicados

A ascensão da IoT nas redes está gerando inovações importantes no campo, incluindo sistemas complexos de dispositivos de Internet das Coisas (SIoTD). Este guia cobrirá os fundamentos deste conceito emergente e suas aplicações.

O que é SIoTD?

A Internet das Coisas é uma das novas tecnologias mais empolgantes que se tornou popular nos últimos anos. Ele tem centenas de aplicações, desde eletrônicos de consumo de última geração até dispositivos industriais de alto calibre.

Sistemas de dispositivos IoT são redes de dispositivos IoT conectados que trabalham juntos para um propósito unificado. A principal característica de um sistema de rede IoT como este é sua arquitetura IoT, que inclui todas as camadas de dispositivos, componentes e processos que compõem a rede.

Esses sistemas de dispositivos IoT podem incluir uma variedade de dispositivos diferentes, cada um com acesso a dados diferentes e se comunicando com diferentes dispositivos dentro da rede. Um ótimo exemplo disso é um sistema de dispositivos IoT de estilo de vida do consumidor .

Muitos consumidores hoje têm seu próprio sistema de rede IoT pessoal, incluindo um alto-falante inteligente, seu smartphone, seu smartwatch, seus aparelhos inteligentes e, potencialmente, até mesmo seu carro inteligente. Esses dispositivos podem se comunicar com os consumidores e entre si de maneiras diferentes, mas todos servem ao propósito comum de simplificar e automatizar a vida diária do consumidor.

Em um ambiente mais industrial, um sistema de dispositivos IoT pareceria um pouco diferente, mas funcionaria de maneira semelhante. Uma instalação de fabricação que usa IoT em rede pode adotar tecnologias como sensores de controle de qualidade IoT, sensores IoT para seus robôs de fabricação, monitores de inventário inteligentes, câmeras de segurança inteligentes e equipamentos de armazenamento inteligentes, como robôs de armazém.

Em ambos os cenários, o complexo sistema de dispositivos IoT pode ser projetado de várias maneiras, com diferentes camadas e protocolos de processamento.

Camadas de IoT em redes

A maioria dos dispositivos IoT opera de maneira semelhante. Os sensores informam o dispositivo sobre alguma condição, como temperatura, e retransmitem essas informações para um controlador. O controlador testa as informações do sensor em relação a uma condição ou coleção de possíveis respostas. Depois de identificar a resposta apropriada aos dados do sensor, ele “diz” aos atuadores do dispositivo para fazer algo, como enviar um sinal elétrico para acender uma lâmpada ou desligar um eletrodoméstico. O dispositivo também está conectado a uma rede, geralmente a Internet, onde se comunica e coleta dados de outros dispositivos.

Em um sistema complexo de dispositivos IoT, esses componentes de cada dispositivo fazem parte da arquitetura IoT maior, a forma como a rede é constituída. Isso é parte do motivo pelo qual é tão “complexo”. Em um grande sistema de dispositivos IoT, pode haver dezenas ou centenas de processos de sensor-controlador-atuador acontecendo ao mesmo tempo, todos conversando entre si.

Com a rede IoT, toda arquitetura inclui alguns componentes ou unidades padrão : aplicativos, análises, integração, segurança e infraestrutura. Esses componentes podem ser pensados como diferentes categorias nas quais cada dispositivo ou programa no SIoTD pode ser classificado. Diferentes arquiteturas de IoT organizam seus componentes de maneiras diferentes por meio de “camadas”.

Tipos de Arquiteturas

Existem três arquiteturas de rede IoT principais: três camadas, quatro camadas e cinco camadas. Três camadas é o menos complexo. É construído a partir de uma camada de percepção, uma camada de aplicação e uma camada de rede.

A primeira camada, percepção, inclui todos os sensores que os dispositivos IoT na rede usam para coletar informações sobre o ambiente e uns aos outros. A segunda camada – rede – é o sistema nervoso conectando todos os dispositivos e programas envolvidos e enviando dados entre eles. A terceira camada, aplicação, é a manifestação da percepção e dos processos de rede para o objetivo real que eles estavam tentando alcançar.

Uma maneira simples de pensar nessa arquitetura é como o corpo humano. A camada de percepção age como os sentidos – tato, olfato e visão. A informação captada pelos sentidos do corpo é enviada para o cérebro, a camada de rede. Aqui, a informação é processada para tomar uma decisão. Essa decisão resulta em uma ação que utiliza as habilidades motoras do corpo, a camada de aplicação.

As arquiteturas de quatro e cinco camadas funcionam de maneira semelhante, mas com processos um pouco mais complexos. A arquitetura de quatro camadas adiciona uma camada específica de processamento de dados separada da camada de rede. Isso está entre as camadas de percepção e rede. Muitas vezes, atua como uma camada de segurança onde os dados ou a autenticidade do usuário são confirmados antes que os dados da camada de percepção sejam transmitidos para a rede real. Isso é importante porque, como enfatizaram estudos intensivos de SIoTD, a segurança cibernética é um grande desafio com essas redes grandes e complexas.

A arquitetura de cinco camadas leva as coisas um passo adiante, adicionando uma camada de processamento, bem como uma camada de negócios. Como o nome sugere, uma camada de negócios é particularmente útil para aplicativos SIoTD de negócios. Ele atua como um programa de gerenciamento de rede integrado, organizando coisas como modelos de negócios ou privacidade do usuário.

Aplicações para SIoTDs complexos

Existem muitas aplicações para IoT em redes, desde produtos eletrônicos de consumo até programas expansivos de cadeia de suprimentos. É importante observar que aplicativos em qualquer nicho ou setor podem usar qualquer uma das arquiteturas acima – a arquitetura certa é mais sobre o aplicativo específico. Portanto, um aplicativo de consumo não usará necessariamente uma arquitetura de três camadas apenas porque é menos complexo do que um aplicativo de manufatura. As necessidades de um determinado aplicativo determinam qual arquitetura deve ser usada.

Um ótimo caso de uso para SIoTDs é o monitoramento e gerenciamento da cadeia de suprimentos. Por exemplo, as empresas de transporte rodoviário hoje precisam equilibrar uma cadeia de suprimentos de alta demanda com escassez de motoristas. Isso requer uma otimização cada vez mais precisa em todas as etapas, desde a coleta do transporte até a entrega final e todas as paradas intermediárias.

Os gerentes de logística devem levar em consideração muitos fatores ao planejar a rota mais eficiente para um determinado transporte. Eles podem usar um sistema de dispositivos IoT para coletar dados em tempo real de toda a frota de caminhões, permitindo ajustar o curso na estrada e planejar rotas mais estratégicas e informadas. Por exemplo, os sensores de IoT podem monitorar o consumo de combustível, os tempos de viagem e os tempos de inatividade, ajudando a identificar rotas mais eficientes.

Outro caso de uso cada vez mais popular para IoT em redes são armazéns inteligentes. Assim como as empresas de transporte rodoviário, os armazéns de hoje precisam acompanhar uma demanda incrivelmente acelerada. Entre os muitos benefícios de automatizar armazéns usando IoT estão maior visibilidade e maior produtividade.

Os gerentes de depósito podem usar dispositivos IoT para fazer coisas como monitorar seus níveis de estoque, o que pode mantê-los informados sobre o estoque que pode estar acabando ou expirando em breve. IoT também é uma tecnologia chave em robôs de armazéns, que dependem dela para navegação e comunicação. Os hubs centrais rastreiam onde todos esses robôs estão no armazém e garantem que tudo esteja funcionando sem problemas.

Inovando com sistemas de dispositivos IoT

A IoT na rede está assumindo um papel maior a cada ano. Esses dispositivos continuam avançando em suas capacidades, inteligência e aplicações. Todos os tipos de indústrias estão vendo os benefícios dos SIoTDs, desde armazéns automatizados de última geração até as casas inteligentes modernas de hoje. Compreender o funcionamento interno de sistemas complexos de dispositivos IoT ajuda a torná-los um pouco menos complexos e abre as portas para novas ideias e novos aplicativos para esses dispositivos incríveis.