Привет, Хабр! Сегодня мы предлагаем поговорить не столько о продуктах и технологиях Huawei, сколько о «гибридных» решениях, которые строятся на базе точек доступа Wi-Fi и устройств «интернета вещей».
Всё более широкое распространение IoT требует создания унифицированных беспроводных кампусных сетей — таких, которые сочетали бы в себе традиционную функциональность Wi-Fi, пусть и шестого уже поколения, с возможностями, которые обещает нам мир, наполненный неисчислимой россыпью сенсоров.
Если ещё пять-семь лет назад концепция «интернета вещей» казалась далёкой от практического применения, сейчас IoT вовсю внедряют в корпоративные сети и городскую инфраструктуру. К примеру, в Москве как раз в наши дни реализуется колоссальный проект по создания системы «умного» освещения, в которой включение и выключение каждого светильника производится дистанционно — сигналом через сеть 5G. Не оставлен в стороне и транспорт: автобусы или такси удобно снабдить множеством датчиков, позволяющих не только отслеживать параметры самих транспортных средств, но и собирать статистику, например, по загруженности дорог.
Присматриваются к IoT и организации, управляющие стадионами, крупными торговыми центрами, развлекательными комплексами и другими городскими объектами. «Интернет вещей» необходим им для сбора и обработки информации о посетителях.
Ещё одна сфера применения IoT — учёт активов. Например, для промышленных предприятий. Здесь «интернет вещей» помогает решать задачи инвентаризации и эффективного использования сложного дорогостоящего оборудования. Много интересного по этой части делают также в медицинских и образовательных организациях.
Чем в этой связи может быть полезно построение совместных сетей Wi-Fi и IoT? Начать стоит с основных проблем, с которыми рискует столкнуться потенциальный заказчик решения IoT, отделённого от существующей сетевой инфраструктуры.
Во-первых, внедрять и сопровождать придётся две разные системы. А это капитальные расходы на размещение точек доступа и сенсоров, прокладку СКС, подключение управляющих устройств для контроля двух сетей. Во-вторых, итоговое решение будет не только дорогим, но и чрезвычайно сложным в эксплуатации.
Помочь заказчикам, испытывающим потребность в развёртывании и сетей беспроводного доступа Wi-Fi, и сетей IoT, призвана конвергентная архитектура. Она основана на применении точек доступа Huawei, допускающих расширение функциональности с помощью дополнительных аппаратных элементов. В такой точке доступа имеется отдельный слот, куда при необходимости вставляется стандартизированный IoT-модуль, например Zigbee или сканер меток RFID. Существуют и такие точки доступа, которые уже в базовой комплектации включают в себя миниатюрный Bluetooth-маяк. Эта дополнительная функциональность позволяет точке доступа не только работать по прямому назначению — раздавать Wi-Fi в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, — но и собирать информацию, «общаясь» с IoT-устройствами (смартфонами, носимыми метками, электронными ценниками, терминалами съёма данных и пр.).
Дальше по обычной проводной сети все данные поступают в те системы верхнего уровня, которые управляют конечными устройствами «интернета вещей».
Общаясь со своими заказчиками, мы выявили несколько наиболее востребованных на сегодняшний день сценариев применения IoT. Среди них и такой неочевидный на первый взгляд, как позиционирование клиентов или сотрудников. Эта механика может понадобиться, допустим, при построении систем внутренней навигации на определённой территории или систем управления персоналом (второй вариант особенно актуален для медицинских учреждений).
Другой распространённый IoT-сценарий — анализ пассажиропотока или трафика посетителей. Это интересно, например, ритейлерам. В частности, эта технология позволяет владельцам гипермаркетов с учётом потоков покупателей оптимизировать размещение торговых точек и выкладку товаров, подбирать правильное место и время для проведения маркетинговых акций.
Ещё одна большая задача — управление ресурсами. Актуальна она на производстве, в складских комплексах и любых других объектах, где необходимо постоянно контролировать местонахождение и статус различных технических средств, например погрузчиков.
Архитектура подобных IoT-систем состоит из нескольких уровней. На нижнем располагаются терминалы, смартфоны, ноутбуки, активные или пассивные метки (RFID, BLE и пр.). Выше находятся точка доступа Wi-Fi со встроенным модулем IoT, кампусная сеть и контроллер доступа. Венчает пирамиду управляющее всей системой программное обеспечение. В решениях внутренней навигации, к примеру, в роли такого ПО выступает специальная платформа отслеживания, которая связана с мобильным приложением, установленным на смартфоне сотрудника или клиента.
Отдельный, самый верхний архитектурный слой представляет собой аналитическая платформа, которая берёт данные (включая ретроспективные) из платформы отслеживания и помогает делать выводы на основе маршрутов, тепловых карт, геозонирования и т. д.
Остановимся на платформе отслеживания и её возможностях. Она собирает данные с конечных устройств, подсчитывая количество и продолжительность посещений того или иного объекта на контролируемой территории. Платформа позволяет разделить эту территорию на зоны и получать полную информацию о том, как перемещаются между этими зонами целевые объекты — IoT-устройства или конкретные люди.
Мобильная часть платформы, устанавливаемая на смартфоны сотрудников или клиентов, является необходимым элементом IoT-систем внутренней навигации. Помимо всего прочего, она позволяет значительно повысить точность позиционирования клиентского терминала за счёт информации с модуля Bluetooth и гироскопа устройства.
В этой платформе, которая ведёт, например, клиента по торговому центру, можно предусмотреть разнообразные маркетинговые функции, реализуемые при прохождении маршрута.
Насколько точны такие системы позиционирования? Ответ наглядно показан на схеме выше. С помощью сочетания данных от правильно расставленных точек доступа Wi-Fi и с гироскопа смартфона удаётся достичь точности до 5 м. Повысить её до 3 м можно с помощью активной метки Wi-Fi, только нужно учитывать её высокую стоимость и достаточно высокое энергопотребление.
Если прикладная задача требует погрешности определения координат цели на уровне не более 3 м, рациональнее будет построить систему позиционирования с использованием установленного в точке доступа Bluetooth-маячка.
Перейдём к следующей прикладной задаче, которая решается с помощью «интернета вещей» и конвергентных систем Wi-Fi + IoT.
С какими трудностями сталкиваются предприятия, которым необходимо провести инвентаризацию? В первую очередь с низкой эффективностью процесса. Он тянется долго, сопровождается ошибками, возникающими по вине человеческого фактора, а собранные данные зачастую нуждаются в перепроверке.
Кроме того, текущий статус использования активов зачастую неизвестен. Теряются не только флэшки, но и техсредства покрупнее. Например, тот же погрузчик. Скорее всего, он находится на территории предприятия, но где именно, вопрос. Нет зачастую и статистики по реальной эксплуатации активов: использовался ли потерянный погрузчик хоть раз за последний месяц, посещал ли он зарядную станцию?
Добавляют хлопот и неопределённые потери активов. Погрузчик может быть случайно перемещён в другую зону, где никто не станет его искать, или его умыкнули злоумышленники.
Чем здесь будет полезна конвергентная система Wi-Fi + IoT? Решение, построенное на основе точек доступа Huawei с установленными в них IoT-модулями, умеет собирать данные с активных и пассивных меток, размещённых на оборудовании. Метки контроля тока, например, помогают понять реальный статус использования активов по потреблению ими электричества. Метка позиционирования позволяет в реальном времени контролировать местонахождение интересующих нас устройств. А благодаря ручному считывателю RFID-меток можно отказаться от бумажных стикеров с номерами и проводить инвентаризацию, просто пронося сканер мимо промаркированных объектов на определённом расстоянии. Данные с метки поступают в терминал, который отправляет их в сеть Wi-Fi и далее к системам вышестоящего уровня.
Всё это помогает обеспечивать полную достоверность получаемой в ходе инвентаризации информации и высокую скорость её сбора.
Рассмотрим частный случай системы контроля ценных активов, которая построена на основе активных меток. Такая метка постоянно сообщает свой статус IoT-модулю в точке доступа Wi-Fi. Соответственно, отчёт о наличии и использовании того или иного актива в конкретной локации можно получить мгновенно в режиме онлайн. Как следствие, серьёзно сокращаются и трудозатраты в сравнении с инвентаризацией «по классике».
Плановая инвентаризация активов общего назначения, допустим связанная с увольнением сотрудника или переездом отдела в другой офис, тоже существенно ускоряется. Представим, что все активы уже снабжены RFID-метками. Теперь достаточно загрузить в ручной сканер задание на инвентаризацию, обойти помещение и синхронизировать список из задания со списком только что дистанционно считанных меток.
Дополнительные возможности по части контроля активов предоставляет технология геозонирования. Наряду с прочим она позволяет определить точные границы области, которую не должен покидать конкретный актив (цеха, выставочного зала, гаража и т. д.). При выходе актива за границы такой зоны программная платформа сформирует предупреждение и отправит его ответственному лицу.
Вот ещё один пример активного контроля использования оборудования в реальном времени. На фото выше вы видите прикреплённую к системному блоку ПК активную RFID-метку, которая регистрирует потребление энергии. Контролировать таким образом можно какую угодно технику, будь то медицинский прибор или станок ЧПУ. Помимо информации о местонахождении устройства и самом факте его работы, эта метка может передать и данные о потребляемом токе, то есть, по сути, о текущем режиме работы оборудования. Это позволяет собирать статистику по коэффициентам использования и простоя аппаратуры, анализировать эти сведения и решать задачи по оптимизации её эксплуатации.
С каждым годом добавляется прикладных задач, решение которых может быть основано на связке Wi-Fi + IoT. Так, наши клиенты и заказчики всё больше интереса проявляют к внедрению систем электронных ценников в розничной торговле.
В больших ритейл-сетях, где магазинов тысячи и десятки тысяч, задача изменения цен на товары нетривиальна хотя бы ввиду своих масштабов. Точность и быстрота процедуры оставляют желать лучшего. Любая ошибка влечёт за собой неверное информирование покупателя, что по действующему законодательству чревато убытками для продавца, не говоря уже о репутационном ущербе.
Решение, конечно, есть. В уже развёрнутой современной сети Wi-Fi магазина в точки доступа Huawei устанавливаются модули управления электронными ценниками. Оператору магазина остаётся только разместить в торговом зале миниатюрные ESL — ценники на основе цветной или монохромной электронной бумаги. Они несут информацию о цене, могут менять свой цвет (например, чтобы выделить «скидочные» товары), оборудованы светодиодной системой привлечения внимания, но, главное, все они управляются централизованно. Так что, когда потребуется оперативно изменить ценники в огромной торговой сети, достаточно будет поменять одно число в ERP-системе предприятия.
С точки зрения архитектуры решение довольно простое. На нижнем уровне находятся сами электронные ценники, которые обмениваются данными с расположенной уровнем выше точкой доступа Wi-Fi, снабжённой IoT-модулем. Ещё выше — корпоративная сеть и контроллер, управляющий сетевыми устройствами. Параллельно с ним работает система управления ESL. На самом верху функционирует ERP-система торговой сети, формирующая запросы на изменение цен.
Прикладных задач, которые решаются установкой IoT-модулей в точки доступа Wi-Fi, очень много. И хотя многие проекты ещё пребывают на стадии POC-тестов, однако те сценарии, о которых мы рассказали, получили путёвку в жизнь. Об этом свидетельствует и то, как быстро растёт число компаний, готовых строить свои островки «интернета вещей» уже сегодня.
Всё более широкое распространение IoT требует создания унифицированных беспроводных кампусных сетей — таких, которые сочетали бы в себе традиционную функциональность Wi-Fi, пусть и шестого уже поколения, с возможностями, которые обещает нам мир, наполненный неисчислимой россыпью сенсоров.
Если ещё пять-семь лет назад концепция «интернета вещей» казалась далёкой от практического применения, сейчас IoT вовсю внедряют в корпоративные сети и городскую инфраструктуру. К примеру, в Москве как раз в наши дни реализуется колоссальный проект по создания системы «умного» освещения, в которой включение и выключение каждого светильника производится дистанционно — сигналом через сеть 5G. Не оставлен в стороне и транспорт: автобусы или такси удобно снабдить множеством датчиков, позволяющих не только отслеживать параметры самих транспортных средств, но и собирать статистику, например, по загруженности дорог.
Присматриваются к IoT и организации, управляющие стадионами, крупными торговыми центрами, развлекательными комплексами и другими городскими объектами. «Интернет вещей» необходим им для сбора и обработки информации о посетителях.
Ещё одна сфера применения IoT — учёт активов. Например, для промышленных предприятий. Здесь «интернет вещей» помогает решать задачи инвентаризации и эффективного использования сложного дорогостоящего оборудования. Много интересного по этой части делают также в медицинских и образовательных организациях.
Чем в этой связи может быть полезно построение совместных сетей Wi-Fi и IoT? Начать стоит с основных проблем, с которыми рискует столкнуться потенциальный заказчик решения IoT, отделённого от существующей сетевой инфраструктуры.
Во-первых, внедрять и сопровождать придётся две разные системы. А это капитальные расходы на размещение точек доступа и сенсоров, прокладку СКС, подключение управляющих устройств для контроля двух сетей. Во-вторых, итоговое решение будет не только дорогим, но и чрезвычайно сложным в эксплуатации.
Помочь заказчикам, испытывающим потребность в развёртывании и сетей беспроводного доступа Wi-Fi, и сетей IoT, призвана конвергентная архитектура. Она основана на применении точек доступа Huawei, допускающих расширение функциональности с помощью дополнительных аппаратных элементов. В такой точке доступа имеется отдельный слот, куда при необходимости вставляется стандартизированный IoT-модуль, например Zigbee или сканер меток RFID. Существуют и такие точки доступа, которые уже в базовой комплектации включают в себя миниатюрный Bluetooth-маяк. Эта дополнительная функциональность позволяет точке доступа не только работать по прямому назначению — раздавать Wi-Fi в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, — но и собирать информацию, «общаясь» с IoT-устройствами (смартфонами, носимыми метками, электронными ценниками, терминалами съёма данных и пр.).
Дальше по обычной проводной сети все данные поступают в те системы верхнего уровня, которые управляют конечными устройствами «интернета вещей».
Общаясь со своими заказчиками, мы выявили несколько наиболее востребованных на сегодняшний день сценариев применения IoT. Среди них и такой неочевидный на первый взгляд, как позиционирование клиентов или сотрудников. Эта механика может понадобиться, допустим, при построении систем внутренней навигации на определённой территории или систем управления персоналом (второй вариант особенно актуален для медицинских учреждений).
Другой распространённый IoT-сценарий — анализ пассажиропотока или трафика посетителей. Это интересно, например, ритейлерам. В частности, эта технология позволяет владельцам гипермаркетов с учётом потоков покупателей оптимизировать размещение торговых точек и выкладку товаров, подбирать правильное место и время для проведения маркетинговых акций.
Ещё одна большая задача — управление ресурсами. Актуальна она на производстве, в складских комплексах и любых других объектах, где необходимо постоянно контролировать местонахождение и статус различных технических средств, например погрузчиков.
Системы внутреннего позиционирования и навигации
Архитектура подобных IoT-систем состоит из нескольких уровней. На нижнем располагаются терминалы, смартфоны, ноутбуки, активные или пассивные метки (RFID, BLE и пр.). Выше находятся точка доступа Wi-Fi со встроенным модулем IoT, кампусная сеть и контроллер доступа. Венчает пирамиду управляющее всей системой программное обеспечение. В решениях внутренней навигации, к примеру, в роли такого ПО выступает специальная платформа отслеживания, которая связана с мобильным приложением, установленным на смартфоне сотрудника или клиента.
Отдельный, самый верхний архитектурный слой представляет собой аналитическая платформа, которая берёт данные (включая ретроспективные) из платформы отслеживания и помогает делать выводы на основе маршрутов, тепловых карт, геозонирования и т. д.
Остановимся на платформе отслеживания и её возможностях. Она собирает данные с конечных устройств, подсчитывая количество и продолжительность посещений того или иного объекта на контролируемой территории. Платформа позволяет разделить эту территорию на зоны и получать полную информацию о том, как перемещаются между этими зонами целевые объекты — IoT-устройства или конкретные люди.
Мобильная часть платформы, устанавливаемая на смартфоны сотрудников или клиентов, является необходимым элементом IoT-систем внутренней навигации. Помимо всего прочего, она позволяет значительно повысить точность позиционирования клиентского терминала за счёт информации с модуля Bluetooth и гироскопа устройства.
В этой платформе, которая ведёт, например, клиента по торговому центру, можно предусмотреть разнообразные маркетинговые функции, реализуемые при прохождении маршрута.
Насколько точны такие системы позиционирования? Ответ наглядно показан на схеме выше. С помощью сочетания данных от правильно расставленных точек доступа Wi-Fi и с гироскопа смартфона удаётся достичь точности до 5 м. Повысить её до 3 м можно с помощью активной метки Wi-Fi, только нужно учитывать её высокую стоимость и достаточно высокое энергопотребление.
Если прикладная задача требует погрешности определения координат цели на уровне не более 3 м, рациональнее будет построить систему позиционирования с использованием установленного в точке доступа Bluetooth-маячка.
Системы управления активами
Перейдём к следующей прикладной задаче, которая решается с помощью «интернета вещей» и конвергентных систем Wi-Fi + IoT.
С какими трудностями сталкиваются предприятия, которым необходимо провести инвентаризацию? В первую очередь с низкой эффективностью процесса. Он тянется долго, сопровождается ошибками, возникающими по вине человеческого фактора, а собранные данные зачастую нуждаются в перепроверке.
Кроме того, текущий статус использования активов зачастую неизвестен. Теряются не только флэшки, но и техсредства покрупнее. Например, тот же погрузчик. Скорее всего, он находится на территории предприятия, но где именно, вопрос. Нет зачастую и статистики по реальной эксплуатации активов: использовался ли потерянный погрузчик хоть раз за последний месяц, посещал ли он зарядную станцию?
Добавляют хлопот и неопределённые потери активов. Погрузчик может быть случайно перемещён в другую зону, где никто не станет его искать, или его умыкнули злоумышленники.
Чем здесь будет полезна конвергентная система Wi-Fi + IoT? Решение, построенное на основе точек доступа Huawei с установленными в них IoT-модулями, умеет собирать данные с активных и пассивных меток, размещённых на оборудовании. Метки контроля тока, например, помогают понять реальный статус использования активов по потреблению ими электричества. Метка позиционирования позволяет в реальном времени контролировать местонахождение интересующих нас устройств. А благодаря ручному считывателю RFID-меток можно отказаться от бумажных стикеров с номерами и проводить инвентаризацию, просто пронося сканер мимо промаркированных объектов на определённом расстоянии. Данные с метки поступают в терминал, который отправляет их в сеть Wi-Fi и далее к системам вышестоящего уровня.
Всё это помогает обеспечивать полную достоверность получаемой в ходе инвентаризации информации и высокую скорость её сбора.
Рассмотрим частный случай системы контроля ценных активов, которая построена на основе активных меток. Такая метка постоянно сообщает свой статус IoT-модулю в точке доступа Wi-Fi. Соответственно, отчёт о наличии и использовании того или иного актива в конкретной локации можно получить мгновенно в режиме онлайн. Как следствие, серьёзно сокращаются и трудозатраты в сравнении с инвентаризацией «по классике».
Плановая инвентаризация активов общего назначения, допустим связанная с увольнением сотрудника или переездом отдела в другой офис, тоже существенно ускоряется. Представим, что все активы уже снабжены RFID-метками. Теперь достаточно загрузить в ручной сканер задание на инвентаризацию, обойти помещение и синхронизировать список из задания со списком только что дистанционно считанных меток.
Дополнительные возможности по части контроля активов предоставляет технология геозонирования. Наряду с прочим она позволяет определить точные границы области, которую не должен покидать конкретный актив (цеха, выставочного зала, гаража и т. д.). При выходе актива за границы такой зоны программная платформа сформирует предупреждение и отправит его ответственному лицу.
Вот ещё один пример активного контроля использования оборудования в реальном времени. На фото выше вы видите прикреплённую к системному блоку ПК активную RFID-метку, которая регистрирует потребление энергии. Контролировать таким образом можно какую угодно технику, будь то медицинский прибор или станок ЧПУ. Помимо информации о местонахождении устройства и самом факте его работы, эта метка может передать и данные о потребляемом токе, то есть, по сути, о текущем режиме работы оборудования. Это позволяет собирать статистику по коэффициентам использования и простоя аппаратуры, анализировать эти сведения и решать задачи по оптимизации её эксплуатации.
Системы электронных ценников
С каждым годом добавляется прикладных задач, решение которых может быть основано на связке Wi-Fi + IoT. Так, наши клиенты и заказчики всё больше интереса проявляют к внедрению систем электронных ценников в розничной торговле.
В больших ритейл-сетях, где магазинов тысячи и десятки тысяч, задача изменения цен на товары нетривиальна хотя бы ввиду своих масштабов. Точность и быстрота процедуры оставляют желать лучшего. Любая ошибка влечёт за собой неверное информирование покупателя, что по действующему законодательству чревато убытками для продавца, не говоря уже о репутационном ущербе.
Решение, конечно, есть. В уже развёрнутой современной сети Wi-Fi магазина в точки доступа Huawei устанавливаются модули управления электронными ценниками. Оператору магазина остаётся только разместить в торговом зале миниатюрные ESL — ценники на основе цветной или монохромной электронной бумаги. Они несут информацию о цене, могут менять свой цвет (например, чтобы выделить «скидочные» товары), оборудованы светодиодной системой привлечения внимания, но, главное, все они управляются централизованно. Так что, когда потребуется оперативно изменить ценники в огромной торговой сети, достаточно будет поменять одно число в ERP-системе предприятия.
С точки зрения архитектуры решение довольно простое. На нижнем уровне находятся сами электронные ценники, которые обмениваются данными с расположенной уровнем выше точкой доступа Wi-Fi, снабжённой IoT-модулем. Ещё выше — корпоративная сеть и контроллер, управляющий сетевыми устройствами. Параллельно с ним работает система управления ESL. На самом верху функционирует ERP-система торговой сети, формирующая запросы на изменение цен.
Прикладных задач, которые решаются установкой IoT-модулей в точки доступа Wi-Fi, очень много. И хотя многие проекты ещё пребывают на стадии POC-тестов, однако те сценарии, о которых мы рассказали, получили путёвку в жизнь. Об этом свидетельствует и то, как быстро растёт число компаний, готовых строить свои островки «интернета вещей» уже сегодня.