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L'avvento dell'Industria 4.0 e la crescita esponenziale dei dispositivi connessi hanno portato all'avvento di soluzioni di gestione remota dei dispositivi IoT. L'IoT può essere considerato un ecosistema, in grado di connettere più dispositivi intelligenti tramite reti wireless come Bluetooth, Wi-Fi e LoRa. Dispositivi intelligenti come beacon, sensori e tracker sono comuni, a ciascuno dei quali viene assegnato un indirizzo IP univoco per l'identificazione. Dopo la connessione alla gestione dei dispositivi, una grande quantità di dati viene automaticamente raccolta e trasmessa senza intervento umano, facilitando il monitoraggio e la risoluzione dei problemi. In questo articolo, approfondiremo la definizione e altri argomenti relativi alla gestione remota dei dispositivi IoT.
Che cos'è la gestione remota dei dispositivi IoT?
La gestione remota dei dispositivi IoT si riferisce al monitoraggio, alla gestione e al controllo dei dispositivi connessi a Internet da una posizione o piattaforma centrale. Invece di dover essere fisicamente accanto ai dispositivi per configurare le impostazioni o risolvere i problemi, la gestione remota consente agli amministratori di gestire in modo sicuro intere flotte di risorse IoT distribuite tramite strumenti basati sul cloud.
La gestione remota dei dispositivi IoT è indispensabile per gestire in modo efficiente e su larga scala dispositivi connessi e distribuiti. I sistemi di base forniscono monitoraggio e controllo remoto, mentre le piattaforme avanzate utilizzano l'analisi dei dati di telemetria per una supervisione approfondita. In definitiva, la capacità di diagnosticare preventivamente i problemi imminenti è estremamente preziosa.
Come gestire Dispositivi IoT da remoto
Per implementare una soluzione di gestione remota dei dispositivi IoT sono necessari diversi passaggi chiave:
Fase 1 – Provisioning: integrazione dei dispositivi
Il provisioning è il primo passo nella gestione remota dei dispositivi IoT, in cui un dispositivo intelligente deve essere connesso a Internet per funzionare correttamente. Il provisioning porta i nuovi dispositivi IoT in rete. Comprende:
- Completa la prima connessione tra la soluzione IoT e il dispositivo registrando il dispositivo.
È possibile registrare un singolo dispositivo o più dispositivi contemporaneamente. I dispositivi vengono solitamente raggruppati per un controllo efficiente, consentendo di inviare comandi a dispositivi diversi contemporaneamente. Ad esempio, una flotta di robot per le consegne potrebbe essere registrata in un unico gruppo.
- Configurare il dispositivo in base ai requisiti della soluzione specifica.
Ciò può comportare la connessione a piattaforme cloud specifiche, gateway, l'impostazione di protocolli di comunicazione, ecc. La configurazione iniziale stabilisce una base di partenza su cui costruire.
Fase 2 – Autenticazione: verifica delle identità
L'autenticazione conferma l'identità del dispositivo prima di consentire l'accesso remoto all'IoT, prevenendo efficacemente le intrusioni e mantenendo riservate le informazioni proprietarie. Per abilitare l'autenticazione, gli amministratori devono configurare le impostazioni di sicurezza del dispositivo e della rete per autorizzare o bloccare i tentativi di accesso.
Sebbene il processo di autenticazione per i dispositivi sia diverso, ogni dispositivo ha un certificato o una chiave diversa per verificare l'autenticità dell'identità. Il numero di modello e il numero di serie sono alcune delle credenziali utilizzate per verificare l'identità.
Fase 3 – Configurazione: Personalizzazione delle funzionalità
Come accennato in precedenza, la gestione della configurazione IoT è un modo per personalizzare le funzionalità dei dispositivi IoT. Dopo l'installazione del nuovo dispositivo, un'ulteriore configurazione adatta i dispositivi connessi alle funzioni richieste:
– Integrazione di logica e comportamenti personalizzati tramite la codifica
– Impostazioni di messa a punto per ottimizzare le prestazioni
– Modifica delle configurazioni per supportare nuovi casi d’uso
Ad esempio, il sistema HVAC di un edificio potrebbe essere riconfigurato per regolare automaticamente le temperature impostate.
Fase 4 – Controllo: azionamento dei dispositivi da remoto
Dovresti essere in grado di controllare i dispositivi dopo averli forniti, autenticati, configurati e connessi alla rete tramite dispositivi. Gestire da remoto il comportamento dei dispositivi IoT dopo la configurazione comporta:
– Impostazione di azioni automatizzate da eseguire in base a determinati trigger
– Monitoraggio degli stati dei dispositivi e degli stati operativi
– Inviare comandi a gruppi di dispositivi dalla dashboard di gestione
Ciò consente agli amministratori di coordinare i dispositivi senza accesso fisico.
Fase 5 – Monitoraggio: generazione di approfondimenti
Un altro obiettivo chiave della gestione remota dei dispositivi IoT è la gestione remota tramite Internet. Il monitoraggio dei dispositivi IoT genera informazioni preziose come:
– Analisi dei tempi di attività dai dashboard di sistema
– Report sulle prestazioni predefiniti (ad esempio dati sulla temperatura)
– Avvisi e notifiche per problemi critici che richiedono un intervento tempestivo
Aiutano gli amministratori a ottimizzare e risolvere i problemi della rete.
Fase 6 – Diagnostica: identificazione dei problemi
Al termine del processo, l'amministratore può diagnosticare l'intera rete di dispositivi e il loro stato di integrità. Questi processi consentono agli amministratori di eseguire la diagnostica dalla piattaforma di gestione senza dover visitare fisicamente ogni punto di installazione dei dispositivi, risolvendo e risolvendo i problemi in modo rapido ed efficace.
Fase 7 – Manutenzione e aggiornamenti del software: miglioramento delle funzionalità
I dispositivi IoT richiedono attributi software-defined complessi per gestirne la sicurezza e la funzionalità. I dispositivi IIoT possono durare un decennio o più. Pertanto, per gestire i dispositivi IoT remoti, gli amministratori devono essere in grado di inviare aggiornamenti firmware per migliorare le funzionalità di qualsiasi dispositivo in rete in qualsiasi momento. Di seguito sono elencati alcuni esempi di aggiornamenti software:
– Installazione di nuovi aggiornamenti del firmware per correggere bug e migliorare le funzionalità
– Fornitura di patch di sicurezza per garantire che la protezione della sicurezza sia aggiornata
– Utilizzo di Python per aggiornare il codice per la funzionalità del dispositivo in modo da adattarlo ai mutevoli requisiti aziendali
– Configurazioni di ottimizzazione come le frequenze di segnalazione dello stato
Vantaggi della remote IoT device management soluzioni
Sono molteplici i vantaggi che favoriscono l'adozione di piattaforme dedicate alla gestione remota dei dispositivi IoT, tra cui:
Localizzazione automatica: Puoi cercare rapidamente un'intera flotta di dispositivi o trovare qualsiasi dispositivo IoT che desideri utilizzare utilizzando una combinazione di attributi quali stato del dispositivo, ID del dispositivo e tipo per intraprendere azioni o risolvere problemi.
Gestione remota: L'Internet delle Cose connette più dispositivi, a volte centinaia o migliaia. La gestione remota dei dispositivi IoT consente di gestire o aggiornare i dispositivi da remoto e di mantenere lo stato di salute del cluster. È inoltre possibile eseguire da remoto operazioni a livello di flotta, come riavvii, patch di sicurezza e riavvii di fabbrica.
Sicurezza migliorata: I dispositivi dell'Internet delle Cose, come router e stazioni base, sono a rischio di attacchi informatici. Pertanto, gli aggiornamenti di sicurezza sono fondamentali per la protezione delle reti. Grazie al monitoraggio continuo, vengono rilevati comportamenti anomali nel traffico dati e qualsiasi tentativo di modifica della configurazione, attivando un dispositivo di allarme.
Scalabilità: La possibilità di ampliare una distribuzione dipende dalla capacità di un'organizzazione di monitorare e gestire i dispositivi IoT da remoto tramite un'interfaccia di gestione centrale o dispositivi mobili in loco.
Ottimizzazione della rete: Le organizzazioni necessitano di strumenti per implementare modifiche software volte a ottimizzare l'utilizzo dei dati, la durata della batteria e la funzionalità dei dispositivi ai margini della rete.
Time-to-market più rapido: La piattaforma di gestione dei dispositivi IoT aiuta gli sviluppatori a ridurre al minimo i tempi necessari per gli sforzi di sviluppo e test
Costo più basso: La gestione dei dispositivi IoT rileva i guasti dei dispositivi, aiutando a prevedere la manutenzione. Questo impedisce che piccoli incidenti diventino più gravi e richiedano meno tempo di manutenzione, con conseguente riduzione dei costi operativi.
Quando hai bisogno della gestione remota dei dispositivi IoT
Esistono alcune situazioni che richiedono l'implementazione di una piattaforma dedicata alla gestione remota dell'IoT, tra cui:
- Gestione di grandi volumi di risorse IoT distribuite: consente di gestire in modo efficiente migliaia di dispositivi distribuiti in più sedi.
- Dispositivi in luoghi pericolosi/difficili da raggiungere, come miniere, ponti e dighe: forniscono un accesso online sicuro alle risorse in luoghi pericolosi in cui i dipendenti non devono accedere manualmente.
- Risorse aziendali critiche che richiedono elevata disponibilità: supporta la rapida identificazione e risoluzione dei guasti per ridurre al minimo i costosi tempi di inattività.
- Sono richiesti frequenti aggiornamenti software/firmware: semplifica le distribuzioni di aggiornamenti over-the-air su larga scala.
- Requisiti di conformità normativa: i controlli integrati facilitano la conformità alle normative che impongono controlli di accesso, registri delle attività e cancellazioni remote.
Tipi di dispositivi IoT comunemente utilizzati
I dispositivi IoT comuni includono Beacon Bluetooth, sensori e vari oggetti intelligenti connessi. Un'entità connessa può avere decine di sensori integrati per identificare e reagire all'ambiente. Il sensore genera informazioni e scambia dati con altri sistemi connessi prima di inviare un report al cloud.
- Sensore di temperatura
In particolare, il settore sanitario industriale e il trasporto a catena del freddo necessitano di tali sensori per mantenere le merci a una temperatura specifica.
- Sensore di umidità
I sensori di umidità possono essere utilizzati per calcolare la quantità di vapore acqueo e il livello dell'acqua nell'atmosfera e sono comunemente impiegati negli impianti di riscaldamento, nelle fognature delle cucine, nelle dighe e negli impianti di condizionamento.
- Accelerometro
L'accelerometro viene utilizzato per rilevare la variazione di velocità degli oggetti rispetto al tempo. Viene spesso utilizzato nei contapassi intelligenti e nel monitoraggio delle flotte. Inoltre, è ampiamente utilizzato nei sistemi antifurto, che segnalano l'ingresso di un oggetto o di una persona fermi in una stanza.
- Sensore di monitoraggio dell'energia
I sensori di monitoraggio dell'energia vengono utilizzati principalmente nei contatori d'acqua intelligenti, che consentono di risparmiare tempo e fatica dovuti alla lettura manuale dei contatori e di migliorarne la precisione.
- Localizzatore di posizione
La nostra vita quotidiana è ormai inseparabile da soluzioni di tracciamento della posizioneSul mercato sono disponibili diversi sensori di localizzazione abilitati all'IoT, che puoi applicare al tuo carico o alla persona che desideri monitorare. Quando vengono implementati più tracker, la visibilità in tempo reale di tutti i dispositivi diventa particolarmente importante.
Funzionalità di gestione remota dei dispositivi IoT
I sistemi di monitoraggio remoto IoT necessitano di alcune funzionalità per garantire un livello di controllo più elevato sui dispositivi remoti.
Avviso immediato
Gli avvisi istantanei consentono di ricevere tempestivamente modifiche importanti sullo stato. Gli avvisi sono significativi solo se è possibile disattivarli o gestirli correttamente. Se la notifica segnala un problema che non può essere risolto da remoto, dovrebbe fornire informazioni sufficienti per sapere come procedere. Questi pop-up devono essere inviati alle persone in grado di intervenire. Un altro approccio consiste nell'eseguire la gestione degli eventi. Analizzando la causa principale degli avvisi di errore critico, è possibile scoprire quali altre notifiche possono essere impostate per impedire che lo stesso problema si ripeta.
Raccolta dati efficace
I tuoi dispositivi IoT potrebbero essere distribuiti in luoghi remoti, quindi è necessario disporre di un metodo efficiente per la raccolta dati. Esistono due metodi importanti per acquisire dati: notifiche push o polling. Per i sistemi di monitoraggio IoT, un approccio basato su push potrebbe essere più conveniente, ma è necessario considerare alcuni compromessi. Questi compromessi di solito includono protocolli di comunicazione appropriati. È importante assicurarsi che i protocolli supportati dal dispositivo offrano un modo efficiente per raccogliere i dati. Ma è anche necessario utilizzare protocolli aperti per garantire l'interoperabilità tra più dispositivi.
Grafici per l'analisi delle tendenze
Il sistema di monitoraggio remoto dell'IoT può fornire dati per qualsiasi periodo di tempo definito. Tuttavia, le informazioni grezze in sé non sono direttamente utilizzabili, ma possono aiutarci a comprenderle. È consigliabile disporre di un sistema di monitoraggio che consenta di eseguire query su un database e quindi visualizzare i dati. Esistono molti altri tipi di rappresentazioni visive dei dati, ma il grafico lineare è il modo migliore per ottenere ciò che si desidera.
Tecnologie wireless per gestire da remoto i dispositivi IoT
L'IoT viene gestito connettendo i dispositivi a una rete e scambiando informazioni e trasmettendo dati. Pertanto, è necessario selezionare metodi di comunicazione IoT appropriati quando si avvia una strategia di gestione remota dell'IoT. Di seguito sono riportati alcuni metodi di comunicazione utilizzati per la trasmissione dei dati dell'Internet of Things.
WiFi
Il Wi-Fi è una rete locale che scambia dati con i dispositivi elettronici connessi. La sua velocità di trasferimento dati la rende adatta al trasferimento di file, ma consuma anche molta energia. La tecnologia Wi-Fi si basa sullo standard IEEE 802.11n ed è utilizzata principalmente in abitazioni e aziende, offrendo una portata di centinaia di Megabit al secondo.
Bluetooth
La tecnologia Bluetooth è un importante protocollo IoT, particolarmente adatto ai dispositivi mobili e ampiamente utilizzato per le comunicazioni a corto raggio. È ideale per l'invio di piccoli pacchetti di dati a dispositivi personali come smartwatch o sensori. Consuma relativamente poca energia e ha il potenziale per essere esteso a tutti i mercati innovativi.
LoRaWAN
LoRawan, abbreviazione di Long Range Wide Area Network, è un dispositivo dell'Internet delle Cose utilizzato per batterie wireless remote e uno dei metodi di comunicazione dell'Internet delle Cose più diffusi, noto per l'interazione a lunga distanza con consumi energetici molto bassi. Inoltre, è in grado di rilevare segnali al di sotto del livello di rumore. È comune nelle smart city che collegano milioni di dispositivi.
NFC
L'NFC è una tecnologia wireless progettata per brevi distanze, fino a 10 centimetri. Funziona sfruttando l'induzione elettromagnetica tra due antenne a bobina in prossimità di un campo elettromagnetico. I clienti possono utilizzare l'NFC per il trasferimento istantaneo di file e pagamenti senza contatto. Essendo un protocollo di comunicazione a breve distanza, il consumo energetico è basso.
ZigBee
ZigBee è anche un protocollo di comunicazione wireless a corto raggio per dispositivi IoT (Internet of Things) basato sullo standard IEEE 802.15.4. La frequenza operativa è di 2.4 GHz e la velocità di trasmissione dati è di 250 kbps. I vantaggi sono il basso consumo energetico, la sicurezza, la persistenza, la scalabilità e l'elevato numero di nodi. ZigBee può trasmettere dati su distanze fino a 200 metri e può gestire fino a 1024 nodi in una rete.
RFID
La tecnologia RFID utilizza campi elettromagnetici per identificare e tracciare i tag applicati agli oggetti. Il dispositivo acquisisce i dati dal tag e li invia al database.
onda z
Z-Wave è una tecnologia di comunicazione RF wireless a bassa potenza. Adatta per dispositivi di domotica come controller di lampade e sensori. Grazie alla topologia di rete mesh, è possibile controllare fino a 232 dispositivi e la distanza di comunicazione può raggiungere i 40 metri.
Sig Fox
SigFox mira a ridurre i costi della copertura su vasta area nei diversi domini applicativi. Permette qualsiasi comunicazione che richieda un consumo energetico minimo, grazie alla funzionalità bidirezionale, per le comunicazioni relative a beni di consumo, commercio al dettaglio, trasporti ed energia.
MQTT
MQTT è un protocollo leggero per la trasmissione di flussi di dati dai sensori alle applicazioni e al middleware. Si trova al vertice del livello TCP/IP ed è composto da tre componenti: broker, subscriber e publisher. I publisher raccolgono i dati e li trasmettono ai subscriber. Il broker verifica i publisher e i subscriber per verificarne l'autorizzazione.
MQTT fornisce tre modelli per raggiungere la qualità del servizio:
- QoS0 invia al massimo una volta: la modalità meno affidabile, ma più veloce. Le pubblicazioni sono state inviate ma non è stata ricevuta alcuna conferma.
- QoS1 invia almeno una volta: un messaggio può essere inviato almeno una volta, ma è comunque possibile ricevere messaggi duplicati
- QoS2 invia esattamente una volta: è il modello più affidabile, ma è anche quello che richiede il maggiore utilizzo di larghezza di banda, poiché richiede una copia di controllo per garantire che il messaggio venga inviato una sola volta.
AMQP
AMQP è un protocollo di sottoscrizione e pubblicazione standard aperto utilizzato nel settore finanziario. Fornisce comunicazioni asincrone di sottoscrizione o pubblicazione tramite messaggistica. Le funzioni di archiviazione e inoltro garantiscono l'affidabilità anche in caso di interruzione della rete. AMQP è probabilmente l'unico protocollo valido per applicazioni end-to-end nell'Internet of Things, spesso utilizzato in macchinari industriali pesanti o SCADA sistemi.
DDS
Il protocollo Data Distribution Service è progettato specificamente per la comunicazione in tempo reale e lo scambio di dati affidabile, scalabile e ad alte prestazioni tra dispositivi connessi, indipendentemente dalle piattaforme software e hardware. Supporta architetture con un numero ridotto di multicast e agenti per garantire QoS e interoperabilità di alta qualità. Può essere utilizzato per l'implementazione di IoT industriali, inclusi servizi high-tech come auto a guida autonoma, gestione di reti intelligenti, controllo del traffico aereo e robotica.
LwM2M
LwM2M è un M2M leggero progettato per soddisfare le esigenze di elaborazione di dispositivi con risorse limitate. Definisce numerose funzioni di gestione dei dispositivi IoT, come la gestione e il monitoraggio delle connessioni di dispositivi remoti, nonché gli aggiornamenti di firmware e software.
OCPP
OCPP è un protocollo che consente ai sistemi di ricarica dei veicoli elettrici di comunicare con un sistema di gestione centrale. Viene utilizzato per trasmettere al gestore del punto di ricarica una previsione di 24 ore sulla capacità disponibile a livello locale.
Sfide di mESTIONE dIoT distribuito dppa recchi
Pur offrendo un valore immenso, l'implementazione di dispositivi IoT remoti pone anche delle sfide, soprattutto quando si ha a che fare con migliaia di risorse distribuite anziché con un set fisso di apparecchiature in un unico sito. Tra i punti critici e le sfide più comuni nella gestione di reti e apparecchiature di dispositivi IoT remoti figurano:
- Industria frammentata, standard emergenti
L'IoT rimane un settore emergente e in rapida evoluzione, privo di standard universali per protocolli di connettività, formati di dati ecc. È essenziale gestire con successo diversi tipi di hardware, modelli e connettività.
- Vincoli della batteria
Supportare il funzionamento a basso consumo per massimizzare la durata delle batterie degli asset, continuando a raccogliere e trasmettere dati adeguati, richiede un attento bilanciamento. Anche i frequenti aggiornamenti over-the-air possono scaricare rapidamente le batterie collegate.
- Copertura di rete e limitazioni di larghezza di banda
Le risorse in località remote spesso hanno una disponibilità di rete cellulare o Wi-Fi irregolare. Anche nelle aree connesse, la trasmissione di molti dati telemetrici dei sensori può mettere a dura prova la larghezza di banda disponibile. Valutare attentamente la connettività disponibile e impostare soglie di frequenza per la trasmissione dei dati è fondamentale.
- Aumento di scala e complessità
Con l'aumentare delle risorse connesse e implementate, le difficoltà legate alla gestione di migliaia di dispositivi eterogenei e all'aumento dei volumi di dati possono accumularsi rapidamente. Scegliere soluzioni specificamente progettate per una facile scalabilità è fondamentale.
Piattaforma di gestione remota dei dispositivi IoTs
Sul mercato sono disponibili piattaforme cloud per diverse soluzioni IoT. Di seguito sono riportate tre delle principali piattaforme di gestione remota dei dispositivi IoT destinate ad applicazioni aziendali:
AWSIoT
AWS IoT fornisce servizi cloud e software per dispositivi per connettere i dispositivi IoT ad altri dispositivi e integrarli nelle soluzioni AWS IoT. Sono disponibili i seguenti protocolli:
LoRaWAN
MQTT
MQTT su WSS
HTTP
IoT di Azure
AWS IoT è una piattaforma cloud che fornisce servizi per molteplici meccanismi di sicurezza, ad esempio crittografia e controllo degli accessi ai dati raccolti dai dispositivi, nonché servizi per il monitoraggio e l'audit della configurazione, tramite soluzioni di sicurezza open edge e scalabili per il cloud IoT.
Google CloudIoT
La piattaforma Google Cloud IoT consente di accedere a informazioni approfondite sulla rete globale di dispositivi. Le sue interazioni completamente gestite consentono di connettere, analizzare e archiviare i dati nel cloud o nell'edge. È possibile sfruttare i punti di forza dei componenti di base di Google Cloud IoT per ottenere valore dai dati dei dispositivi, dall'acquisizione all'intelligence. Con questa piattaforma, la necessità di manutenzione e ottimizzazione delle prestazioni può essere rilevata in tempo reale.
Conclusione
Se stai pianificando un progetto IoT o desideri aggiornare la rete di apparecchiature implementate, la gestione remota dei dispositivi IoT è essenziale per la tua soluzione. La piattaforma è fondamentale per mantenere il tuo dispositivo online aggiornato e ottimizzato per soddisfare le esigenze specifiche della tua applicazione. Tutti questi vantaggi ti garantiranno il miglior ROI sul tuo investimento.
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