스마트 센싱:IoT 및 IIoT 인프라의 급속한 성장 촉진

스마트 센싱 솔루션에 연결되면 중요한 데이터 포인트는 조직이 정보에 입각한 결정을 내려 성능을 최적화하고, 문제를 예방 및 해결하고, 유지 관리를 예측하고, 효율성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

산업 응용 분야에서 모니터링할 항목이 하나 또는 여러 개인 경우 다용도 스마트 감지 플랫폼을 배포하는 것이 합리적입니다. 다양한 연결 옵션과 클라우드 또는 온프레미스 모니터링을 갖춘 다양한 센서 유형을 갖춘 플랫폼은 모든 종류의 중요한 운영 데이터를 수집하는 더 나은 기능을 제공합니다.

여러 IoT 감지 및 연결 플랫폼을 하나로 통합하는 것이 가능합니다. 예를 들어 클라우드 및 온프레미스 연결과 소프트웨어를 갖춘 하드웨어 및 펌웨어(센서, 게이트웨이 및 액세서리)가 있습니다. 배포한 후에는 IoT 센서 데이터를 효율적으로 수집하고, 안전하게 수신하고, 신속하게 조치를 취할 수 있습니다.

다양한 센서를 통해 거의 모든 일반적이거나 흔하지 않은 산업 응용 분야를 모니터링할 수 있습니다. 바나나 숙성, 매립 폐기물 온도, 빈대 열 치료 또는 식품 가공 공장의 HVAC 시스템 공기 속도를 추적하는 센서를 고려해 보세요.

Wi-Fi, PoE(Power over Ethernet) 및 셀룰러 센서는 환경 조건, 전력, 동작, 온도, 빛, 습도, 물, 진동, 전류, 압력, 동작, 가스, 액세스 등을 모니터링할 수 있습니다.

그림 1. 일반적이거나 흔하지 않은 IoT 애플리케이션 중 일부. (이미지 :Monnit 제공)

무선 센서 작동 방식

예를 들어 Monnit의 ALTA 무선 센서는 저전력으로 작동하고 장거리 다중 주파수 무선 통신과 간섭 내성을 갖춘 유연한 마이크로 컨트롤러를 갖추고 있습니다. 셀룰러 또는 이더넷 게이트웨이를 통해 클라우드 소프트웨어로 데이터를 전송하므로 많은 작업을 원격으로 구성, 모니터링 및 자동화할 수 있습니다.

거의 모든 센서는 온도와 기본 측정값을 모니터링합니다. 고급 진동 측정기와 같은 일부 제품은 여러 데이터 포인트를 수집합니다. 진동 주파수, 파고율, 속도, 변위, 가속도, 듀티 사이클 및 온도를 측정합니다.

스마트 센서가 제공할 수 있는 다양한 기능의 예:

• Monnit ALTA XL 게이트웨이에 연결하면 18개가 넘는 벽이나 바닥을 통해 최대 2,000피트 이상 떨어진 거리에서 무선 연결이 가능합니다.

• FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum) 통합을 통해 물리적 장애물, 외부 무선 주파수 시스템 및 전자기 간섭(EMI)으로 인한 내성 손상과 함께 더 넓은 무선 범위와 지능형 신호 간섭 허용치를 제공합니다.

• 타원 곡선 Diffie-Hellman 256비트 키 교환, 128비트 AES(고급 암호화 표준), 256비트 SHA-3(보안 해시 알고리즘 3) 및 CBC(암호 블록 체인) 보안.

• 게이트웨이 연결이 끊어진 경우 2,000~4,000개의 판독값에 대한 데이터 로깅(비휘발성 플래시, 전원을 껐다 켜도 지속됨).

• 클라우드를 통해 펌웨어 무선(FOTA) 업데이트와 센서 설정 구성을 제공합니다.

그림 2. 무선, 셀룰러, Wi-Fi, PoE(Power over Ethernet) 등 다양한 센서 유형과 연결성은 다양한 애플리케이션을 충족할 수 있는 유연성을 제공합니다. (이미지 :Monnit 제공)

현장 조사 도구는 센서 배치를 위한 가장 강력하고 최고 품질의 신호를 사용하여 최적의 위치를 결정하는 데 도움을 줄 수 있습니다. Monnit은 고객이 표준 온도, 저온 및 습도 센서에 대한 NIST(국립 표준 기술 연구소) 인증을 획득하도록 돕습니다.

유연한 장거리 무선 연결

ALTA 및 ALTA XL 엔터프라이즈 및 산업용 IoT 셀룰러 게이트웨이는 4G LTE CAT-M1/NB2 엔진 및 엔터프라이즈 이더넷 플랫폼을 Monnit의 무선 액세스 포인트 네트워크와 결합하여 센서 데이터를 집계하고 전달합니다.

주요 기능은 다음과 같습니다:

• IoT 게이트웨이는 12개가 넘는 벽(가시선이 아님)을 통해 최대 1마일(가시선) 및 1,200피트 이상 거리의 센서와 통신합니다.

• IoT 게이트웨이(1와트 전송 강도)는 상업용 건물 환경에서 18개가 넘는 벽을 통해 2,000피트 이상의 거리에서 데이터를 수신하고 보냅니다.

• Diffie-Hellman 256비트 키 교환 및 AES-128 CBC를 통한 보안.

• 게이트웨이당 최대 100개의 센서를 지원합니다.

• 인터넷 중단 후 최대 32,000개의 센서 메시지를 저장하고 전송하는 온보드 메모리를 통해 중단 없이 데이터를 수집합니다.

• 1~5, 8, 12, 13, 18~20, 25~28, 66, 71, 85 대역에서 전 세계적으로 사용하기 위한 LTE CAT-M1/NB2.

• 펌웨어 무선(FOTA) 소프트웨어 업데이트.

• 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해 배포할 수 있는 데이터를 수집하기 위해 GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo 및 QZSS 위성을 지원하는 GNSS 칩셋의 위치 인식 추가 기능 서비스입니다.

Monnit 이더넷 게이트웨이를 사용하면 ALTA 센서가 PC 없이 iMonnit™ 소프트웨어와 통신하여 다양한 무선 IoT 애플리케이션을 수용할 수 있습니다. 전원을 공급하고 인터넷 연결이 가능한 개방형 이더넷 포트에 게이트웨이를 연결하면 자동으로 온라인 서버에 연결됩니다.

다양한 애플리케이션에 ALTA 프레임워크 적용

당사의 장거리 소프트웨어 정의 무선 센서 프레임워크는 KRTOS(Kelly Real-Time Operating System)를 기반으로 합니다. 해당 코드는 센서 및 게이트웨이에 대한 실시간 및 시간이 중요하지 않은 프로세스를 관리합니다. 다른 임베디드 운영 체제와 마찬가지로 KRTOS는 프로세서 리소스의 다양한 프로세스 선택, 권한 및 액세스 수준에 대한 특정 규칙을 제공합니다.

우리 프레임워크는 두 가지 기본 프로세스 유형을 관리합니다. 하나는 무선용이고 다른 하나는 애플리케이션별 처리용입니다. 무선 프로세스에는 FHSS(주파수 호핑 확산 스펙트럼) 시퀀싱 및 타이밍을 지원하기 위한 실시간 작업에 대한 마이크로초 요구 사항이 있습니다.

우리의 애플리케이션 프로필 프로세스는 모든 ALTA 센서가 주기적으로 데이터 포인트를 측정하고 생성할 수 있도록 비교적 일반적으로 작성되었습니다. 일부 감지 응용 분야에는 센서마다 다르며 시간에 민감한 엄격한 작업이 필요합니다. 이러한 작업은 하드웨어와 KRTOS가 허용하는 제어 덕분에 효율적으로 수행될 수 있습니다.

그림 3. 레스토랑 워크인 쿨러 온도 모니터링은 가장 일반적인 IoT 애플리케이션 중 하나입니다. (이미지 :Monnit 제공)

정확한 시간 제어 프로세스를 위해 KRTOS를 사용하는 애플리케이션 프레임워크도 있습니다. 다양한 센서 애플리케이션을 처리하고 ALTA 플랫폼에 쉽게 통합할 수 있습니다.

당사 센서에서 사용되는 일반적인 기능, 방법 및 작업이 지원됩니다. 이를 통해 엔지니어는 플랫폼에 새로운 센서 애플리케이션을 적용하고 익숙한 기능을 갖춘 표준 관리 소프트웨어 인터페이스를 제공할 수 있습니다.

Circle™ 셀룰러 IoT 센서

이러한 센서는 하나의 장치와 칩셋에 센서와 게이트웨이 엔진을 결합하여 셀룰러 서비스를 통해 애플리케이션을 IoT에 연결합니다. 센서는 인터넷 인프라가 부족한 원격 위치의 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

저전력 셀룰러 IoT 센서:

• 클라우드와 직접 통신하려면 CAT-M1 또는 NB-IoT 네트워크에서 실행하세요.

• 다양한 분리형 리드를 사용하여 두 개 이상의 데이터 포인트를 측정하고 전송합니다.

• 강력한 셀룰러 모듈과 엣지 데이터 프로세서를 갖추고 있습니다.

Next™ Wi-Fi 센서

당사의 2세대 Wi-Fi 센서는 광범위한 네트워크 범위와 강력한 신호를 제공합니다.

주요 기능은 다음과 같습니다:

• 5개의 벽을 통해 최대 125피트 떨어진 8가지 센서 유형의 데이터.

• 프로토콜:802.11b.

• 범위:5개의 벽을 통과하는 125피트 또는 가시선 500피트.

• 주파수 대역:2.412~2.484GHz.

• 보안:센서 데이터 메시지에 대한 개방형, WPA, WPA2, WPA3 및 고급 암호화 표준(AES)-128 CBC(암호화 블록 체인)

• 네트워크 설정:자동 DHCP/DNS 또는 고정.

• 데이터 속도:최대 범위에 가장 적합한 속도로 자동 구성됩니다.

그림 4. 스마트 센서는 효율적인 감지 시스템의 핵심인 엣지 컴퓨팅을 가능하게 합니다. (이미지:VectorMine/Adobe Stock)

PoE•X 센서

11개의 서로 다른 PoE·X 센서가 건물의 PoE(Power over Ethernet) 인프라에 연결되어 중요한 시스템을 원격으로 모니터링합니다. 이 데이터는 편안함을 향상시키면서 자원을 절약함으로써 운영을 절약할 수 있는 스마트 빌딩 통찰력을 제공합니다.

센서는 동일한 PoE 케이블을 사용하여 전원을 수신하고 데이터를 전송합니다. 이 투인원 기능은 공간 사용을 최적화하고 데이터 센터와 같은 광범위한 레이아웃 요구 사항과 고밀도 센서 네트워크를 해결합니다.

스마트 센싱에 영향을 미치는 발전

한때 미래 지향적이라고 여겨졌던 기술이 점차 주류가 되었으며 여러 산업 분야에서 스마트 센싱을 발전시키는 데 도움을 주고 있습니다.

• 인공지능(AI), 컴퓨터 비전(CV), 머신러닝(ML)을 통해 실시간 데이터 처리, 고급 패턴 인식, 예측 분석이 가능해 더욱 스마트한 자동화, 최적화된 효율성, 정보에 입각한 의사결정이 가능해집니다.

• 가상, 증강, 혼합 현실(VR, AR, MR)과 디지털 트윈은 몰입형 데이터 시각화, 실시간 원격 모니터링, IoT 애플리케이션의 대화형 제어를 향상시킵니다.

• CAT-M1, NB-IoT, 에지 처리 및 5G 셀룰러 기술은 더 빠르고 안정적이며 에너지 효율적인 연결을 제공하여 실시간 데이터 처리, 확장된 장치 범위 및 고급 자동화를 지원합니다.

• 플러그 앤 플레이 멀티센서 및 마이크로센서는 원활한 통합과 연결을 제공하여 IoT 엔지니어링 및 배포를 더욱 효율적이고 맞춤화할 수 있게 해줍니다.

• 에너지 소싱, 수확 및 배터리 혁신을 통해 자체 전력 공급 장치를 육성하고 센서 수명을 연장하여 보다 지속 가능하고 효율적인 IoT 배포로 이어집니다.

스마트 센싱은 이러한 기술과 기타 보완 기술이 발전함에 따라 탁월해졌습니다. 다용도 스마트 감지 플랫폼은 불일치를 방지하고 상호 운용성, 적응성 및 사용자 정의 가능성을 촉진하여 하나 이상의 IoT 애플리케이션에 맞게 맞춤화할 수 있습니다.

이 기사는 Monnit의 창립자이자 CEO인 Brad Walters가 작성했습니다. 자세한 내용은 여기를 방문하거나 Mr. Walters에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.