Ahogy arról már beszámoltunk, az E-IoT hardvercsalád egyes elemei mint kiértékelő készletek kerültek forgalomba, és mint ilyenek, természetesen nem késztermékek, hanem a koncepció megértéséhez, alkalmazásához, a cég által kínált alkatrészek kipróbálásához nyújtanak segítséget. Hosszú távon természetesen az Endrich célja az, hogy ezen eszközök, mint alap IoT-funkciókat kínáló egylapos számítógépek és a hozzájuk egyedileg fejlesztett vevőspecifikus funkciókkal felvértezett perifériák, együtt olyan modellt adjanak a fejlesztők kezébe, amivel egyedi IoT-végtermékek fejleszthetőek.

Emellett azok összes funkciója kipróbálható legyen, és a beágyazott szoftver akár végleges formában is elkészülhessen, azaz egy lépésre meg tudjuk közelíteni a kész eredményt. A modell megalkotása, kipróbálása, a funkciók letisztázása, a szoftver megírása után már csak a miniatürizálás, a végleges mechanikai dizájn kialakítása és a tanúsítás marad hátra. Így biztosítható elegendő idő a tesztelésre, és csökkenthető a tervezési iterációk száma is.

A cikksorozat következő írásaiban ilyen végtermékötleteket fogunk bemutatni. Van azonban egy közbülső felhasználási területe is az E-IoT kiértékelő készleteknek: hagyományos készülékeket felruházunk olyan képességekkel, melyek lehetővé teszik azok hálózatos működését és kommunikációját. Elsőként az Endrich GmbH budapesti innovációs központjában tervezett és Magyarországon gyártott szenzoregységcsomagot mutatjuk be, mely hagyományos eszközök „okos” eszközzé alakításában és így az Ipar 4.0 elvárásainak 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 légszűrő berendezésbe integrált szenzor- és kommunikációs készletet mutatunk be.

UVC légtisztító berendezés telemetria

A COVID-19 járvány és a lakosság egyre növekvő egészségtudatossága egy sor új berendezés létrejöttét eredményezte. Megjelentek a különböző légminőség-figyelő és -javító berendezések, melyek azonban döntően önálló (helyi) üzemben és nem hálózatba kapcsolt okoskészülékként kerülnek forgalomba. Ilyenek a levegő CO-, CO₂-, pollen- és szállópor-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 értékesítést 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 azokat a funkciókat figyelni, melyek 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 felhőalapú adatbázisba való juttatására 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 szervizútvonalat, időbeosztást, és ezáltal minimalizálva a költségeket.

Mivel az elhasználódásból eredő problémákra utaló jeleket (UV-C intenzitás csökkenése, HEPA szűrő eltömődése) hetekkel a bekövetkezés előtt észleljük, elegendő idő áll rendelkezésre a cserealkatrészek beszerzésére, a javításra való felkészülésre, így ideális esetben nullára redukálódik a készülékek üzemen kívül töltött ideje, és a szerviztechnikusi létszám minimális szinten tartható.

1 | Hagyományos légtisztító okosítása

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-, pollenkoncentráció, 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 szervizhálózat betekintést nyer a légtisztító berendezés állapotába. Mindemellett a telemetriai egység elküldi az adatbázisba a készülék GPS-pozícióját is, ami tovább segíti a karbantartás-tervezést.

2 | A készülékkonstrukció és a szenzorok elhelyezése

A szenzoradatok gyűjtésének vezérléséért és a keskenysávú GSM-kommunikációért (NB-IoT/ LTE-M) az Endrich Smart-Board felel, mely a cég korábban e lap hasábjain bemutatott E-IoT koncepciójának egyik hardvereleme. 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.

3| Az Endrich Smart Board

Természetesen az alkalmazott telemetriai egység nemcsak „okos” légtisztítóban használható, hanem bármely más hagyományos eszköz is hálózatba kapcsolható a segítségével, legyen az bármilyen jármű, gép, adagoló, termékautomata vagy ipari hűtőszekrény.

4| Az E-IoT infrastruktúra felépítése

Alkalmazási lehetőségek

► 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 internet-hozzáféréssel rendelkezik. Ennek költsége az alkalmazott LPWA (NB-IoT/LTE-M) technológia sajátosságai okán 10 évre nagyságrendileg 10 EUR (1 EUR/év) költséggel megoldható (szolgáltató: ONCE). A keskeny sávszélesség miatt egy GSM-cellában akár több ezer készülék egyidejű kommunikációjára ad lehetőséget ez a technológia, és a hardverköltségek is sokkal alacsonyabbak a 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), cloudhoz 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 felhőalapú adatbázisba juttatására.

► Az alkalmazott korszerű szenzorok feladatspecifikusan választhatóak, variálhatóak.

► Felhasználói területen: Kényelmi funkciók a felhasználói élmény növelésére, mint légminőség-monitorozás, hőmérséklet- és fényviszony-monitorozás, zajszintmérés. Mobiltelefonos applikáció az adatvizualizáció megvalósítására.

5 | Az „okos” légtisztító SmartPhone Appja

Videófelvétel a Hungexpo Grand Prix 2020 termékdíjas és a 2022-es German Innovation Awardra jelölt E-IoT platformról