Die Wahl des richtigen IoT-Gateways kann für Anlagenbesitzer und -hersteller eine verwirrende und entmutigende Aufgabe sein. Mit dem richtigen Gateway können Hersteller das Potenzial des IoT und anderer Industrie 4.0-Anwendungen in ihren Prozessen nutzen.
Daher werden in diesem Artikel die zehn wichtigsten Schritte zur Auswahl des richtigen Gateways für Ihre industriellen Anforderungen erläutert.
10 wichtige Überlegungen zur Auswahl eines industriellen IoT-Gateways
1. Was ist das Ziel des Gateways?
In der ersten Phase der Implementierung eines IoT-Gateways werden die wichtigsten Ziele und erforderlichen Funktionen des Gateways bewertet. Dies sollte die wichtigste Orientierungshilfe für den Auswahlprozess sein.
Betrachten wir zwei Beispiele, um dieses Konzept zu veranschaulichen.
Ein Fabrikbesitzer möchte möglicherweise vorbeugende Wartungsarbeiten an Maschinen in der Fabrikhalle planen, um Maschinenausfälle und kostspielige Reparaturen zu vermeiden. Zu diesem Zweck müssen Sensoren an der Maschine installiert werden, um die allgemeine Leistung zu messen. Das in diesem Fall ausgewählte Gateway muss in der Lage sein, diese Daten sicher zu erfassen und über integrierte Warnmeldungen zu verfügen, um den Fabrikbesitzer zu benachrichtigen, wenn eine Maschine überhitzt oder kurz davor ist, offline zu gehen.
Das Gateway überträgt die Leistungsdaten dann an eine analytische Verarbeitungseinheit in der Cloud. Die analytische Verarbeitungseinheit wertet Leistungstrends im Zeitverlauf für alle Maschinen aus und kann erkennen, bei welchen Maschinen Leistungsprobleme auftreten. Dadurch kann der Anlagenbesitzer bei Bedarf vorbeugende Wartungsarbeiten für Maschinen mit Leistungsproblemen planen.
In einem anderen Szenario möchte ein Landwirt möglicherweise seine Ernteerträge steigern und die Bewässerung auf seinem Hof automatisieren. In diesem Fall muss der Landwirt auf seinem Hof mehrere Sensoren installieren, um Umweltfaktoren wie Bodenfeuchtigkeit, Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu messen. Das ausgewählte Gateway-Modell muss in der Lage sein, Daten von den Sensoren zu sammeln, die Daten zu filtern und nur die benötigten Daten zur Automatisierung an das Bewässerungssystem zu senden. Darüber hinaus muss das Gateway alle Daten an eine analytische Verarbeitungseinheit in der Cloud übertragen. Die analytische Verarbeitungseinheit wertet dann Trends aus und der Landwirt kann erkennen, welche Faktoren seine Ernteerträge beeinträchtigen, und die erforderlichen Gegenmaßnahmen festlegen.
Wie aus dem obigen Beispiel hervorgeht, variiert das ideale Gateway je nach Endziel und gewünschter Funktionalität.
2. Wie viele Daten muss das Gateway von den Sensoren erfassen?
In manchen Szenarien müssen Hunderte von Sensoren eingesetzt werden, in anderen Fällen sind an einem Standort mehr als 10.000 Sensoren installiert, von denen jeder 30 Messwerte pro Sekunde erfasst. Die Analyse der erforderlichen Datenmenge ist der nächste wichtige Schritt im Gateway-Auswahlprozess.
Darüber hinaus entscheiden sich Hersteller je nach erforderlicher Datenmenge möglicherweise für die Installation mehrerer Gateways. Dies ist also ein weiterer wichtiger Faktor, den es zu berücksichtigen gilt.
3. Müssen die von Sensoren gesammelten Daten gefiltert werden?
Daten von Sensoren können erfasst und dann direkt an eine analytische Verarbeitungseinheit in der Cloud gesendet werden. In vielen IoT-Projekten werden jedoch nicht alle Daten von Sensoren benötigt, oder das Gateway muss möglicherweise einige Vorverarbeitungsvorgänge an den von den Sensoren erhaltenen Daten durchführen, bevor diese an die analytische Verarbeitungseinheit gesendet werden.
Daher muss ein Hersteller möglicherweise ein Gateway erwerben, um die Daten von Sensoren umfassend zu filtern und mehr als einen Vorverarbeitungsvorgang an den Daten durchzuführen.
Ein Gateway, das diese erweiterten Vorverarbeitungs- und Filtervorgänge durchführen kann, wird als Edge Analytics-fähiges Gateway bezeichnet.
4.Wo ist das Gateway installiert?
Das Gateway muss möglicherweise in einer HLK-Anlage oder in großer Höhe installiert werden, daher muss es robust sein und unter extremen Bedingungen funktionieren.
Einige Gateway-Modelle sind für den Betrieb unter rauen Bedingungen mit einem Temperaturbereich von -30 Grad C bis 70 Grad C, einem Höhenbereich von 15 m bis 5000 m und hohen Stoß- und Vibrationsbelastungen ausgelegt. Anlagenbesitzer müssen sicherstellen, dass sie das richtige Gateway für ihre Betriebsumgebung auswählen.
5.Welche Konnektivitätsmöglichkeiten, Protokolle und Schnittstellen bietet das Gateway?
Viele IoT-Plattformen nutzen Nahbereichsverbindungsoptionen wie Bluetooth und Ethernet sowie Wi-Fi und Wireless LAN für Verbindungen mit größerer Reichweite. Immer mehr Hersteller und Anlagenbesitzer entscheiden sich dafür, ihre Anlagenbetriebe mit ihren Smartphones aus der Ferne zu überwachen. Das IoT-Gateway-Modell bietet eine größere Auswahl an Verbindungsoptionen, beispielsweise auf GSM/GPRS- und LTE-M-Basis.
Nicht alle IoT-Gateways sind in dieser Hinsicht gleich, und im Allgemeinen gilt: Je billiger das Gateway, desto weniger Konnektivitätsoptionen bietet es, was ein wichtiger zu berücksichtigender Faktor ist.
Gateways sollten Standardprotokolle wie TCP/IP und HTTP sowie Modbus, MQTT und OPC UA unterstützen. Darüber hinaus sollten mehrere serielle Schnittstellen, LAN-Schnittstellen und USB-Anschlüsse Gateways für den Einsatz im industriellen Umfeld auszeichnen.
6. Wie viele Daten kann ein Gateway speichern?
In Fabriken eingesetzte Industrie-Gateways erfassen in der Regel mehrere Sensorwerte pro Sekunde. Es können jedoch Situationen wie Netzwerkausfälle auftreten, sodass das Gateway diese Daten speichern muss, während das Netzwerkproblem behoben wird.
Die meisten Gateway-Modelle auf dem heutigen Markt verfügen über Speicherfunktionen, aber Gateways, die in typischen Industrieumgebungen installiert werden, müssen in der Lage sein, große Datenmengen und für längere Zeiträume zu speichern. Daher wird empfohlen, in ein Gateway zu investieren, das erweiterten Speicher und zusätzliche Micro-SD-Steckplätze bietet, sodass das Gateway mindestens 20 GB Daten speichern kann.
7. Verfügt das Gateway über integrierte Sicherheitsfunktionen und -optionen?
Der Schutz des Gateways ist für die Sicherheitsanforderungen der gesamten IoT-Plattform von entscheidender Bedeutung. Obwohl die meisten modernen Gateways über integrierte Sicherheitsoptionen verfügen, lohnt es sich dennoch, die vom Gateway verwendeten Verschlüsselungsstandards zu überprüfen, ob das Gateway einen Authentifizierungsprozess bietet und ob das Gateway Manipulationen erkennen kann.
8.Ist das Gateway zertifiziert?
Gateway-Modelle sollten FCC/CE/IC-zertifiziert sein, um den für Elektronik erforderlichen Standards zu entsprechen. Es gibt auch zusätzliche Zertifizierungen wie Mobile PTCRB/GCF und Sicherheitszertifizierungen, die erwähnenswert sind.
9. Besteht die Notwendigkeit, vorhandene Geräte, Maschinen und Altgeräte in eine IoT-Plattform zu integrieren?
Viele Fabriken und Hersteller verfügen oft über ältere Geräte und Maschinen mit einer langen Lebensdauer. Ein Upgrade dieser Geräte für eine direkte Verbindung mit der Cloud ist oft wirtschaftlich nicht sinnvoll oder möglich. In diesen Fällen sollte das ausgewählte Gateway vorhandene Geräte unterstützen und eine Verbindung zu älteren Geräten herstellen können, um sicherzustellen, dass alle Daten aus der Anlage integriert werden.
10. Benötigt der Anlagenbetreiber oder -hersteller zusätzliche Anpassungsmöglichkeiten?
Hersteller verlangen möglicherweise zusätzliche Anpassungsoptionen wie Energiesparoptionen und LTE-Unterstützung. Daher ist es wichtig, über zusätzliche Anpassungen und Konfigurationen informiert zu sein und nach Modellen zu suchen, die diese Anpassungen ermöglichen.
Abschluss
IoT-Gateways haben einen erheblichen Einfluss auf die erfolgreiche Bereitstellung von IoT-Lösungen. Bei vielen IoT-Projekten treten Implementierungs- und Skalierbarkeitsprobleme auf, weil das Gateway nicht richtig ausgewählt wurde.
Herstellern und Anlagenbesitzern wird daher empfohlen, die Auswahlkriterien sorgfältig zu prüfen, um das richtige Gateway auszuwählen, das ihre Industriedaten in Echtzeit handhaben, verarbeiten und streamen kann und ihnen so bei der Entscheidungsfindung hilft.