Aktuální vydání

celé číslo

04

2022

veletrh Amper 2022
celé číslo

FIOT.CZ; FACTORY Internet of Things

Nový web fiot.cz společnosti FOXON představuje první ucelenou řadu konkrétních řešení s podporou internetu věcí pro oblasti chytrých měst, budov a průmyslu. Cílem je poskytnout komplex produktů a služeb pro snadnou optimalizaci procesů, úspory financí, materiálu, lidských zdrojů i času, a také pro zlepšení ochrany životního prostředí.

 
Pro začátek připomenutí několika známých pojmů zmíněných v tomto článku:
  • Internet věcí (IoT – Internet of Things) označuje propojení objektů vybavených snímači (domácí spotřebiče, automobily, technika v budovách, lékařské přístroje atd.) prostřednictvím komunikační sítě (internetu). Účelem je získávání dat, jejich sdílení, uchovávání a analyzování pro další využití, kterým může být i ovládání jiných zařízení.
  • Průmyslový internet věcí (IIoT – Industrial Internet of Things) se zabývá propojením průmyslových zařízení, řízením výrobních systémů a celkovým zefektivňováním automatizovaných procesů.
Společnost Foxon přináší jako první společnost v Česku a na Slovensku ucelenou řadu konkrétních řešení s podporou internetu věcí pro oblasti chytrých měst a budov a také pro oblasti průmyslového použití IIoT a M2M. Všechna data jsou archivována, analyzována a vyhodnocována v profesionálním internetovém cloudovém úložišti, díky kterému mají uživatelé nepřetržitý přístup ke všem informacím.
 
Produkty, které společnost Foxon začlenila do svých služeb, nabízí ve spolupráci se zavedenými průmyslovými společnostmi, jako je např. eWon, Kepware, Libelium, Loxone, Microstrain, Monnit, Schildknecht a ThingWorx.
 

Co je „smart“?

Základním principem „smart“ (chytrých, inteligentních) systémů je:
  • měření vstupních elektrických i neelektrických veličin, jako jsou např. teplota, osvětlení, vlhkost, tlak, vibrace (v obr. 1. senzor),
  • sběr dat ze senzorů a jejich předání pomocí bezdrátových uzlů do datové brány, která data sdružuje a koordinuje pro další fázi (brána),
  • vyhodnocení a zpracování na využitelné informace pomocí softwarových aplikací, které mohou získaná data dále sdílet a zpřístupňovat po celém světě (cloud).
 
Podle konkrétních požadavků společnost Foxon nabízí speciální řešení pro oblasti průmyslu, měst, ochrany životního prostředí a budov.
 

Smart Factories

Vytvořením „chytrých továren“ (smart factories) se zabývá koncepce Industry 4.0. Podstatou je propojení automatizovaných výrobních systémů do průmyslového internetu věcí a maximální využití moderní techniky.
 
Snímače rozmístěné v průmyslových prostorách mohou sledovat nejen samotnou výrobu (množství a kvalitu produktů), výrobní linku (stav a poruchovost strojů), skladové prostory (zásoby materiálu a náhradních dílů), ale také prostředí (osvětlení, teplotu, hlučnost, kvalitu vnitřního ovzduší, koncentrace toxických plynů, ozonu a kyslíku). To je velmi důležité pro zajištění bezpečnosti a dobré výkonnosti pracovníků.
 
Každý produkt může mít vlastní „rodný list“ vzniklý sledováním konkrétních dílů, ze kterých byl sestaven. S tím souvisí i rychlé vyhledávání jednotlivých položek v rozsáhlých prostorech, jako jsou sklady nebo přístavy. V případě některých produktů lze kontrolovat i speciální podmínky jejich skladování (např. nelze skladovat hořlaviny vedle výbušnin).
 
Vozidla mohou provádět autodiagnostiku a předcházet poruchám včasnou signalizací doporučení řidičům nebo servisnímu středisku. Mohou zaznamenávat přepravní podmínky (vibrace, nárazy, teplotu, otevření kontejnerů) např. pro účely pojištění nákladu.
 
Na základě naměřených a správně interpretovaných údajů lze provádět prediktivní údržbu právě v době, kdy je zapotřebí (just in time), a pouze toho, co je třeba (on demand). Cílem je zefektivnění výroby a snížení nákladů (neplýtvá se náhradními díly, materiálem, časem a silami pracovníků, nevznikají zbytečné a neplánované odstávky).
 
Všechna sesbíraná data lze zpracovat a rozdělit konkrétním uživatelům např. podle jejich rolí takto:
  • management – využije přístup z libovolného místa na světě k celkovým přehledům a hlášením, potřebuje znát aktuální data i trendy za zvolené období,
  • mistr výroby – sleduje práci zaměstnanců, jejich výkonnost, produkci neshodných výrobků, spotřebu materiálu, stav skladových zásob apod.,
  • pracovník údržby – musí mít aktuální informace o stavu výrobní linky a o jednotlivých strojích,
  • pracovník ve výrobě – potřebuje informace o svém úkolu, technické údaje a schéma výrobku, varování před nejčastějšími chybami a aktuální jídelníček.
 

Smart World

Moderní „chytrou techniku“ lze využít i ke zlepšení životního prostředí a městských služeb, logistiky, zemědělství, zdravotnictví apod.
 
Aktuální téma je kvalita ovzduší a její vliv na život. Státní zdravotní ústav průběžně zveřejňuje zprávy, o kolik zkracuje znečištění ovzduší jednotlivými škodlivinami život obyvatel v ČR, a výsledky jsou alarmující (pozn. red.: poslední zprávu lze najít na www.szu.cz/uploads/documents/chzp/ovzdusi/dokumenty_zdravi/rizika_CRi_2014.pdf). Ministerstvo životního prostředí připravuje střednědobou strategii vlády pro zlepšení kvality ovzduší do roku 2020. Chytrá města se mohou zapojit vlastní aktivitou – měřením kvality ovzduší, o níž může být veřejnost informována prostřednictvím on-line aplikací v mobilu i na světelných tabulích ve městech. Na základě aktuálního stavu ovzduší také mohou představitelé měst rychle reagovat např. regulací dopravy a vyhlášením smogové situace, při které musí největší znečišťovatelé omezit výrobu.
 
Podobně mohou města měřit hluk v ulicích, vytvářet tzv. hlukové mapy a opět reagovat na nepříznivé podmínky příslušným omezením.
 
Sledovat lze i okamžitou kvalitu pitné vody prostřednictvím její chemické analýzy (biologické a mikrobiologické ukazatele však nadále vyžadují složité laboratorní testy).
 
V některých speciálních případech je vhodné monitorovat radiaci, např. v okolí nemocnic s radiologií, u některých průmyslových podniků, v místech likvidace odpadů apod.
 
Chytré pouliční osvětlení se dokáže přizpůsobit denní době i změnám počasí. Navíc jsou sloupy svítidel vhodné pro umístění dalších snímačů (kvality ovzduší, hluku, teploty, pohybu atd.), které vzhledem ke své minimální spotřebě mohou využívat společné solární panely.
 
Optimalizovat lze i odpadové hospodářství – snímače ve sběrných nádobách signalizují jejich naplnění a mohou vytvořit nejefektivnější trasu pro svozová vozidla.
 
Velký vliv na kvalitu života ve městech má parkování, které bývá nejviditelnějším problémem. Při hledání volného parkovacího místa řidiči zbytečně projíždějí ulicemi, vznikají dopravní zácpy, jsou spotřebovávány pohonné hmoty a produkovány emise. Optimalizace parkovacích systémů navigací na konkrétní volné místo s možností rezervace pro zvolenou dobu za použití mobilní aplikace by nejen šetřila čas a nervy řidičů, ale také omezila negativní dopady na životní prostředí.
 
Modernizací procházejí i systémy městské hromadné dopravy. Zavedeny jsou světelné tabule informující o reálné době do příjezdu autobusu (tramvaje, metra, vlaku). Mobilní telefony umožňují plánovat cesty a využívat rezervační systémy. Ve světě je bezobslužné metro již obvyklé, jako novinka je nyní plánováno v Praze – automatický systém má přehled o přesné poloze každé soupravy, umožňuje udržovat bezpečné odstupy a popř. včas reagovat. Podobně se vyvíjejí i běžná vozidla do autonomní podoby „bez řidiče“. V budoucnu by měl dohromady spolupracovat celý dopravní systém – chytrá vozidla (osobní, nákladní i hromadné dopravy), řízení světelné signalizace křižovatek, dopravní značení, parkování i osvětlení komunikací, což povede k lepší využitelnosti přepravy a k dalším úsporám.
 
Spojením snímačů a prediktivních systémů lze v rizikových oblastech vytvořit systémy včasného varování před povodněmi, lesními požáry, lavinami a sesuvy půdy. V době narůstajících klimatických výkyvů jsou stále častější přívalové deště a bleskové povodně. Síť bezdrátových snímačů může sledovat změny hladiny vody, povětrnostní podmínky a srážky a zasílat upozornění na internet, SMS do mobilních telefonů a do evakuačních systémů. Automaticky se mohou spouštět protipovodňové systémy, např. k odvedení vody upřednostňovanou trasou.
 
Nová technika vstupuje i do zemědělství. Optimalizaci obhospodařování napomáhají výsledky z měření vlhkosti půdy, srážek, osvětlení, teploty, stanovení množství živin v půdě atd. Veškeré zavlažování a hnojení je potom možné soustředit jen na potřebná místa. K tomu lze přidat měření obvodu kmene např. vinné révy, které ověřuje, zda jsou vhodné podmínky pro růst a zlepšování kvality vína. Sledování hospodářských zvířat a podmínek jejich chovu pomůže včas identifikovat onemocnění či úrazy. Známy jsou projekty inteligentního chovu včel, kdy jsou nenáročné snímače umístěny přímo v úlech a pomocí měření teploty, vlhkosti a škodlivin je vzdáleně monitorován zdravotní stav včelstva.
 
Kontroverzní jsou sdílení a přenos informací ve zdravotnictví. Tam je hlavní otázkou zabezpečení dat. Přínosem mohou být v oblasti prevence (např. snímače tlaku nebo srdečního tepu), ale i pro zkrácení doby pobytu v nemocnicích nebo snížení počtu návštěv lékaře. Vhodné použití je i při dohledu nad seniory, kteří žijí o samotě, aby byla v případě problému automaticky a rychle zorganizována pomoc.
 

Smart Buildings

Uživatelé tzv. chytrých budov mohou v současnosti na dálku ovládat úplně vše – vytápění, klimatizaci, osvětlení, zastínění, jednotlivé spotřebiče nebo zabezpečení. Mohou sledovat spotřebu energií a vody. Stačí k tomu jednoduchá aplikace v mobilním telefonu nebo v počítači.
 
Mnoho akcí lze řídit automaticky: řídicí systém potom sám zareaguje na příjezd majitele nebo na krizové situace, jako je např. vloupání, požár a další. Vytápění a klimatizace se zapínají podle aktuálního počasí a předpovědi. Osvětlení domu reaguje na pohyb nebo naopak může předstírat přítomnost majitele v době dovolené. Samoučící se řídicí systémy si osvojují zvyky svého majitele a předvídají potřebné aktivity.
 
Ze sledování spotřeby energií a vody lze vyvodit následná doporučení pro dosažení finančních úspor, ale snížení odběru se odrazí i ve zlepšení životního prostředí. Automatické systémy mohou rovněž udržovat speciální podmínky pro optimální uchování vzácných sbírek v muzeích a uměleckých galeriích.
 

Showroom společnosti Foxon

Budova společnosti Foxon je ukázkovým příkladem využití moderní techniky. Návštěvníci se zde mohou setkat s osvětlením řízeným pomocí mobilních aplikací i prostřednictvím názorné vizualizace v počítači. Ve vnitřních prostorách jsou rozmístěny snímače pohybu, osvětlení a teploty. Vnější snímače kontrolují teplotu, hluk, relativní vlhkost, světelný tok, intenzitu osvětlení, atmosférický tlak a koncentrace CO, CO2, NO2, O3. Všechna naměřená data jsou zpracována do přehledných grafů a zpráv a po přihlášení na interní cloudový portál jsou také dostupná on-line odkudkoliv na světě prostřednictvím internetu.
 
Obr. 1. Jak fungují „chytré“ systémy
Obr. 2. „Smart“ svět podle společnosti Libelium