O surgimento da Indústria 4.0 e o crescimento exponencial de dispositivos conectados levaram ao advento de soluções de gerenciamento remoto de dispositivos IoT. A IoT pode ser considerada um ecossistema, capaz de conectar múltiplos dispositivos inteligentes por meio de redes sem fio, como Bluetooth, Wi-Fi e LoRa. Dispositivos inteligentes como beacons, sensores e rastreadores são comuns, cada um com um endereço IP exclusivo para identificação. Após a conexão com o gerenciamento de dispositivos, uma grande quantidade de dados é coletada e transmitida automaticamente sem intervenção humana, auxiliando no monitoramento e na solução de problemas. Neste artigo, abordaremos em detalhes a definição e outros tópicos relacionados ao gerenciamento remoto de dispositivos IoT.
O gerenciamento remoto de dispositivos IoT refere-se ao monitoramento, gerenciamento e controle de dispositivos conectados à internet a partir de um local ou plataforma central. Em vez de precisar estar fisicamente próximo aos dispositivos para configurar configurações ou solucionar problemas, o gerenciamento remoto permite que os administradores gerenciem com segurança frotas inteiras de ativos de IoT distribuídos por meio de ferramentas baseadas em nuvem.
O gerenciamento remoto de dispositivos IoT é indispensável para operar dispositivos conectados dispersos com eficiência e em larga escala. Sistemas básicos oferecem monitoramento e controle remoto, enquanto plataformas avançadas utilizam análises de dados de telemetria para uma supervisão criteriosa. Em suma, a capacidade de diagnosticar problemas iminentes preventivamente é extremamente valiosa.
Existem várias etapas importantes para implementar uma solução de gerenciamento remoto de dispositivos IoT:
Etapa 1 – Provisionamento: Dispositivos de integração
O provisionamento é o primeiro passo no gerenciamento remoto de dispositivos de IoT, onde um dispositivo inteligente precisa estar conectado à internet para funcionar corretamente. O provisionamento traz novos dispositivos de IoT para a rede. Envolve:
Você pode registrar um único dispositivo ou vários dispositivos simultaneamente. Os dispositivos são comumente agrupados para um controle eficiente, e você pode enviar comandos para diferentes dispositivos simultaneamente. Por exemplo, uma frota de robôs de entrega pode ser registrada em um único grupo.
Isso pode envolver conexão com plataformas de nuvem específicas, gateways, configuração de protocolos de comunicação, etc. A configuração inicial estabelece uma linha de base para a construção.
Etapa 2 – Autenticação: Verificando Identidades
A autenticação confirma as identidades dos dispositivos antes de permitir o acesso remoto à IoT, prevenindo intrusões de forma eficaz e mantendo a confidencialidade das informações proprietárias. Para habilitar a autenticação, os administradores devem definir as configurações de segurança do dispositivo e da rede para autorizar ou bloquear tentativas de acesso.
Embora o processo de autenticação seja diferente para cada dispositivo, cada dispositivo possui um certificado ou chave diferente para verificar a autenticidade da identidade. O número do modelo e o número de série são algumas das credenciais usadas para verificar a identidade.
Etapa 3 – Configuração: Personalização da funcionalidade
Como mencionado acima, o gerenciamento de configuração de IoT é uma forma de personalizar a funcionalidade dos dispositivos de IoT. Após a instalação do novo dispositivo, a configuração adicional adapta os dispositivos conectados às suas funções necessárias por meio de:
– Integração de lógica e comportamentos personalizados por meio de codificação
– Ajuste fino das configurações para otimizar o desempenho
– Modificar configurações para suportar novos casos de uso
Por exemplo, um sistema HVAC de um edifício pode ser reconfigurado para autoajustar temperaturas definidas.
Etapa 4 – Controle: Operando Dispositivos Remotamente
Você deve conseguir controlar dispositivos após eles serem provisionados, autenticados, configurados e conectados à rede por meio de dispositivos. Gerenciar remotamente o comportamento de dispositivos de IoT após a configuração envolve:
– Definir ações automatizadas para acontecer em determinados gatilhos
– Rastreamento de status de dispositivos e estados operacionais
– Emitir comandos para grupos de dispositivos a partir do painel de gerenciamento
Isso permite que os administradores coordenem dispositivos sem acesso físico.
Etapa 5 – Monitoramento: Gerando Insights
Outro objetivo fundamental do gerenciamento remoto de dispositivos IoT é gerenciar a IoT remotamente pela internet. O monitoramento de dispositivos IoT gera insights valiosos, como:
– Análise de tempo de atividade a partir de painéis do sistema
– Relatórios de desempenho predefinidos (por exemplo, dados de temperatura)
– Alertas e notificações para problemas críticos que precisam de intervenção oportuna
Elas ajudam os administradores a otimizar e solucionar problemas da rede.
Etapa 6 – Diagnóstico: Identificando Problemas
Após a conclusão do processo, o administrador pode diagnosticar toda a rede de dispositivos e o status de integridade dos mesmos. Esses processos permitem que os administradores realizem diagnósticos a partir da plataforma de gerenciamento sem precisar visitar fisicamente cada ponto de instalação do dispositivo, solucionando problemas de forma rápida e eficaz.
Etapa 7 – Manutenção e atualizações de software: aprimorando a funcionalidade
Dispositivos de IoT exigem atributos complexos definidos por software para gerenciar sua segurança e funcionalidade. Dispositivos de IIoT podem durar uma década ou mais. Portanto, para gerenciar dispositivos de IoT remotos, os administradores devem ser capazes de enviar atualizações de firmware para aprimorar a funcionalidade de qualquer dispositivo na rede a qualquer momento. Vários exemplos de atualizações de software estão listados abaixo:
– Instalar novas atualizações de firmware para corrigir bugs e aprimorar recursos
– Fornecer patches de segurança para garantir que a proteção de segurança esteja atualizada
– Usando Python para atualizar o código da funcionalidade do dispositivo para se adaptar às mudanças nos requisitos de negócios
– Configurações de ajuste como frequências de relatórios de status
Há uma infinidade de benefícios que impulsionam a adoção de plataformas dedicadas de gerenciamento remoto de dispositivos IoT, incluindo:
Localização automática: você pode pesquisar rapidamente toda uma frota de dispositivos ou encontrar qualquer dispositivo IoT que desejar, usando uma combinação de atributos como status do dispositivo, ID do dispositivo e tipo para tomar medidas ou solucionar problemas.
Gerenciamento remoto: A Internet das Coisas conecta múltiplos dispositivos, às vezes centenas ou milhares deles. O gerenciamento remoto de dispositivos IoT permite gerenciar ou atualizar dispositivos remotamente e manter a integridade do seu cluster de dispositivos. Você também pode realizar remotamente operações em toda a frota, como reinicializações, aplicação de patches de segurança e restauração de fábrica.
Segurança aprimorada: Dispositivos da Internet das Coisas, como roteadores e estações base, correm o risco de serem invadidos. Portanto, as atualizações de segurança são essenciais para proteger as redes. Com o monitoramento contínuo, comportamentos anormais no tráfego de dados e quaisquer tentativas de alteração da configuração são detectados, acionando um dispositivo de alarme.
Escalabilidade: A capacidade de ampliar uma implementação depende da capacidade da organização de monitorar e gerenciar dispositivos IoT remotamente por meio de uma interface de gerenciamento central ou dispositivos móveis no local.
Otimização de rede: as organizações precisam de ferramentas para implementar alterações de software que otimizem o uso de dados, a duração da bateria e a funcionalidade dos dispositivos na borda da rede.
Tempo de lançamento no mercado mais rápido: A plataforma de gerenciamento de dispositivos IoT ajuda os desenvolvedores a minimizar o tempo necessário para desenvolvimento e testes.
Redução de custos: o gerenciamento de dispositivos IoT detecta falhas, o que ajuda a prever a necessidade de manutenção. Isso evita que pequenos incidentes se agravem e exijam menos tempo de reparo, resultando em custos operacionais mais baixos.
Existem algumas situações que exigem a implementação de uma plataforma dedicada de gerenciamento remoto de IoT, incluindo:
Dispositivos comuns de IoT incluem beacons Bluetooth , sensores e diversos objetos inteligentes conectados. Uma entidade conectada pode ter dezenas de sensores integrados para identificar e reagir ao ambiente. O sensor emite informações e troca dados com outros sistemas conectados antes de enviar um relatório de volta para a nuvem.
O setor de saúde industrial e o transporte de cadeia fria precisam particularmente desses sensores para manter os produtos em uma temperatura específica.
Sensores de umidade podem ser usados para calcular a quantidade de vapor de água e o nível de água na atmosfera e são comumente implantados em sistemas de aquecimento, esgotos de cozinha, represas e ar condicionado.
Acelerômetros são usados para detectar a taxa de variação da velocidade de objetos em relação ao tempo. São frequentemente utilizados em pedômetros inteligentes e monitoramento de frotas. Além disso, são amplamente utilizados em sistemas de proteção antirroubo, que notificam quando um objeto ou pessoa parada entra em um ambiente.
Sensores de rastreamento de energia são usados principalmente em medidores de água inteligentes, o que economiza tempo e esforço da leitura manual do medidor e melhora a precisão.
Nosso cotidiano tornou-se inseparável das soluções de rastreamento de localização . Há uma variedade de sensores de localização habilitados para IoT disponíveis no mercado que podem ser aplicados à sua carga ou à pessoa que você deseja rastrear. Quando vários rastreadores são implantados, a visibilidade em tempo real de todos os dispositivos torna-se particularmente importante.
Os sistemas de monitoramento remoto de IoT exigem alguns recursos para fornecer um nível mais alto de controle sobre dispositivos remotos.
Alerta instantâneo
Alertas instantâneos permitem que você receba alterações importantes sobre o estado da situação a tempo. Seus alertas só são significativos se puderem ser desativados ou respondidos adequadamente. Se a notificação relatar um problema que não pode ser resolvido remotamente, ela deve fornecer informações suficientes para que você saiba o que fazer em seguida. Esses pop-ups precisam ser entregues a pessoas que possam tomar medidas. Outra abordagem é realizar o gerenciamento de eventos. Ao analisar a causa raiz dos alertas de falhas críticas, você pode saber quais outras notificações podem ser definidas para ajudar a evitar que o mesmo problema ocorra novamente.
Coleta de dados eficaz
Seus dispositivos de IoT podem estar implantados em locais remotos, portanto, você precisa de um método eficiente de coleta de dados. Existem dois métodos importantes para obter dados: notificação push ou polling. Para sistemas de monitoramento de IoT, uma abordagem baseada em push pode ser mais conveniente, mas compensações devem ser consideradas. Essas compensações geralmente incluem protocolos de comunicação apropriados. É importante garantir que os protocolos suportados pelo seu dispositivo tenham uma maneira eficiente de coletar dados. Mas também é necessário usar protocolos abertos para garantir a interoperabilidade entre vários dispositivos.
Gráficos para análise de tendências
O sistema de monitoramento remoto de IoT pode fornecer dados para qualquer período definido. No entanto, as informações brutas em si não são diretamente utilizáveis, mas podem nos ajudar a entendê-las. É melhor ter um sistema de monitoramento que permita executar algum tipo de consulta em um banco de dados e, em seguida, exibir os dados visualmente. Existem muitos outros tipos de representações visuais de dados, enquanto o gráfico de linhas é a melhor maneira de alcançar o que você deseja.
A IoT é gerenciada pela conexão de dispositivos a uma rede, troca de informações e transmissão de dados. Portanto, métodos de comunicação de IoT apropriados devem ser selecionados ao iniciar a estratégia de IoT de gerenciamento remoto. A seguir, alguns métodos de comunicação usados para transmissão de dados da Internet das Coisas.
Wi-fi
Wi-Fi é uma rede local que troca dados com dispositivos eletrônicos conectados. Sua rápida transferência de dados a torna adequada para transferências de arquivos, mas também consome muita energia. A tecnologia Wi-Fi é baseada no padrão IEEE 802.11n e é usada principalmente em residências e empresas, fornecendo uma faixa de centenas de Megabits por segundo.
Bluetooth
A tecnologia Bluetooth é um importante protocolo de IoT, muito adequado para dispositivos móveis e amplamente utilizado para comunicação de curta distância. É ideal para enviar pequenos fragmentos de dados para dispositivos pessoais, como smartwatches ou sensores. Consome relativamente pouca energia e tem potencial para ser expandido para todos os mercados, visando inovação.
LoRaWAN
LoRaWAN , abreviação de Long Range Wide Area Network (Rede de Longo Alcance e Ampla Área), é um dispositivo da Internet das Coisas (IoT) usado para comunicação sem fio remota e um dos métodos de comunicação mais populares da IoT, conhecido por sua capacidade de interação a longa distância com baixíssimo consumo de energia. Além disso, ele também consegue detectar sinais abaixo do nível de ruído. É comum em cidades inteligentes que conectam milhões de dispositivos.
NFC
NFC é uma tecnologia sem fio projetada para curtas distâncias, de até 10 centímetros. Ela funciona por meio de indução eletromagnética entre duas antenas em espiral próximas a um campo eletromagnético. Os clientes podem usar NFC para transferência instantânea de arquivos e pagamentos sem contato. Como um protocolo de comunicação de curta distância, o consumo de energia é baixo.
ZigBee
O ZigBee também é um protocolo de comunicação de dispositivos sem fio de curto alcance para a Internet das Coisas, baseado no padrão IEEE 802.15.4. A frequência de operação é de 2.4 GHz e a taxa de dados é de 250 kbps. As vantagens são baixo consumo de energia, segurança, persistência, escalabilidade e alto número de nós. O ZigBee pode transmitir dados a distâncias de até 200 metros e possui até 1024 nós em uma rede.
RFID
O RFID utiliza campos eletromagnéticos para identificar e rastrear etiquetas fixadas em objetos. O dispositivo captura dados da etiqueta e os envia para o banco de dados.
onda z
Z-wave é uma tecnologia de comunicação RF sem fio de baixa potência. Adequado para produtos de automação residencial, como controladores de lâmpadas e sensores. Com topologia de rede mesh, até 232 dispositivos podem ser controlados e a distância de comunicação pode chegar a 40 metros.
Sig Fox
O SigFox visa reduzir o custo da cobertura de longa distância em domínios de aplicação. Ele permite qualquer comunicação que exija consumo mínimo de energia, com base na funcionalidade bidirecional, para bens de consumo, varejo, transporte e comunicações relacionadas à energia.
MQTT
O MQTT é um protocolo leve para entrega de fluxos de dados de sensores para aplicações e middleware. Ele fica no topo da camada TCP/IP e consiste em 3 componentes: broker, subscriber e publisher. Os publishers coletam dados e os transmitem aos assinantes. O broker testa publishers e assinantes para verificar sua autorização.
O MQTT fornece três padrões para atingir a qualidade de serviço:
AMQP
AMQP é um protocolo de publicação e assinatura de código aberto, originalmente desenvolvido para o setor financeiro. Ele permite a comunicação assíncrona por meio de mensagens, tanto para assinatura quanto para publicação. A função de armazenamento e encaminhamento garante confiabilidade mesmo em caso de interrupção da rede. O AMQP é provavelmente o único protocolo viável para aplicações de ponta a ponta na Internet das Coisas (IoT), sendo frequentemente utilizado em máquinas industriais pesadas e sistemas SCADA.
DDS
O protocolo Data Distribution Service foi projetado especificamente para comunicação em tempo real, troca de dados confiável, escalável e de alto desempenho entre dispositivos conectados, independentemente de plataformas de software e hardware. Ele suporta arquiteturas com menos multicast e agentes para garantir alta qualidade de QoS e interoperabilidade. Pode ser usado para implantação industrial de IoT, incluindo serviços de alta tecnologia, como carros autônomos, gerenciamento de redes inteligentes, controle de tráfego aéreo e robótica.
LwM2M
O LwM2M é um M2M leve projetado para atender às necessidades de processamento de dispositivos com recursos limitados. Ele define diversas funções de gerenciamento de dispositivos IoT, como gerenciamento e monitoramento de conexões de operação remota de dispositivos, além de atualizações de firmware e software.
OCPP
O OCPP é um protocolo que permite que sistemas de carregamento de veículos elétricos se comuniquem com um sistema de gerenciamento central. Ele é usado para transmitir uma previsão de 24 horas da capacidade local disponível ao operador do ponto de carregamento.
Embora ofereçam imenso valor, as implantações remotas de dispositivos de IoT também apresentam desafios – especialmente ao lidar com milhares de ativos distribuídos, em vez de um conjunto fixo de equipamentos em um único local. Os pontos problemáticos e desafios comuns enfrentados ao gerenciar redes e equipamentos remotos de dispositivos de IoT incluem:
A IoT continua sendo uma indústria emergente e em rápida evolução, sem padrões universais em protocolos de conectividade, formatos de dados etc. Gerenciar com sucesso diferentes hardwares, modelos e tipos de conectividade é essencial.
Suportar a operação de baixo consumo de energia para maximizar a vida útil da bateria dos ativos e, ao mesmo tempo, coletar e transmitir dados adequados exige um balanceamento cuidadoso. Atualizações frequentes sem fio também podem esgotar rapidamente as baterias conectadas.
Ativos em locais remotos costumam ter disponibilidade irregular de celular ou Wi-Fi. Mesmo em áreas conectadas, a transmissão de muita telemetria de sensores pode sobrecarregar a largura de banda disponível. Avaliar cuidadosamente a conectividade disponível e definir limites de frequência de transmissão de dados é fundamental.
À medida que mais ativos são conectados e implantados, as dores de cabeça com o gerenciamento de milhares de dispositivos heterogêneos e o aumento do volume de dados podem se acumular rapidamente. Escolher soluções projetadas especificamente para escalar facilmente é fundamental.
Você pode encontrar plataformas em nuvem para diversas soluções de IoT no mercado. Abaixo, apresentamos três das principais plataformas de gerenciamento remoto de dispositivos IoT voltadas para aplicações empresariais:
Serviços de nuvem e software de dispositivos são fornecidos pela AWS IoT para conectar seus dispositivos IoT a outros dispositivos e integrá-los às soluções da AWS IoT. Os protocolos abaixo podem ser fornecidos:
LoRaWAN
MQTT
MQTT sobre WSS
HTTP
O AWS IoT é uma plataforma de nuvem que fornece serviços para vários mecanismos de segurança, por exemplo, criptografia e controle de acesso de dados coletados por dispositivos, bem como serviços para monitoramento e auditoria de configuração, por meio de segurança escalável e de ponta aberta para soluções de IoT em nuvem.
A plataforma Google Cloud IoT permite que você desbloqueie insights sobre a rede global de dispositivos. Suas interações totalmente gerenciadas permitem conectar, analisar e armazenar dados na nuvem ou na borda. Você pode aproveitar os pontos fortes dos blocos de construção do Google Cloud IoT para extrair valor dos dados do dispositivo, desde a ingestão de dados até a inteligência. Com esta plataforma, a necessidade de manutenção e otimização de seu desempenho pode ser detectada em tempo real.
Conclusão
Se você está planejando um projeto de IoT ou deseja atualizar a rede de equipamentos implantados, o gerenciamento remoto de dispositivos de IoT é essencial para sua solução. A plataforma é fundamental para manter seu dispositivo online, atualizado e otimizado para atender às necessidades específicas da sua aplicação. Todos esses benefícios proporcionarão o melhor ROI do seu investimento.
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