À mesure que les applications de l'Internet des objets (IoT) se développent, la portée des réseaux qui y sont associés doit également s'étendre. Si le Wi-Fi, le Bluetooth et le Zigbee permettent de mettre en place des réseaux sans fil pratiques à proximité ou au sein même des installations industrielles, certains réseaux de l’Internet des objets industriel (IIoT) nécessitent une surveillance à distance de systèmes de terrain pouvant se trouver à plusieurs kilomètres ou être largement dispersés, ainsi que de commandes, souvent situées dans des endroits difficiles d’accès et longs à atteindre pour les techniciens de maintenance. Dans ces situations, les réseaux cellulaires constituent la meilleure solution sans fil. Citons par exemple les routeurs industriels, les DTU industriels, les modules et autres équipements de mise en réseau industriels.
La nécessité d'assurer la surveillance et le contrôle à distance des cellules dans certaines applications IIoT sur de longues distances, de préférence en tirant parti des avantages offerts par des nœuds IIoT distants à faible consommation d'énergie et ne nécessitant que peu ou pas d'entretien. Un microcontrôleur peut être utilisé pour transmettre des données à un serveur distant via le réseau LTE. Le dispositif de mise en réseau utilisé est le routeur industriel du réseau cellulaire. Pour faciliter l'installation, on peut envisager un routeur industriel de type rail.
Réseau IIoT étendu
Les réseaux IIoT classiques sont déployés sur un site unique, tel qu’une usine de fabrication, un entrepôt automatisé ou un parc en plein air. Le réseau du hub peut être connecté par câble via Ethernet industriel ou sans fil via Wi-Fi et Zigbee. Il se gère facilement depuis un emplacement central et permet d'accéder aisément aux terminaux du réseau IIoT, ce qui facilite leur maintenance ou leur remplacement.
À mesure que l'IIoT se développe, les cas d'utilisation se multiplient. Pour gagner en efficacité et contrôler instantanément le réseau, les systèmes distants doivent faire l'objet d'une surveillance et d'un contrôle proactifs, tout en réduisant la latence entre ces systèmes et le centre de contrôle du siège social. Les systèmes de transport tels que les trains, les métros et les camions interétatiques peuvent tirer parti de la surveillance de divers capteurs installés sur le train ou le moteur, ainsi que de la consommation de carburant et d’énergie, de la vitesse et de la distance parcourue, sans oublier le positionnement GPS pour suivre l’emplacement et estimer le temps restant jusqu’à la destination. Ces données sont transmises à l’agence principale ou au siège social de l’entreprise, où elles sont analysées. Les données peuvent être exploitées presque immédiatement pour gagner du temps et de l’argent en améliorant l’efficacité et en prévenant les pannes, ce qui permet d’accroître la fiabilité tout en réduisant les coûts.
Les oléoducs et gazoducs peuvent tirer parti des réseaux IIoT pour surveiller le débit et la pression dans les conduites, ainsi que les conditions environnementales telles que la température, la pression atmosphérique et l’humidité. Une localisation GPS précise, associée à des capteurs de vibrations et à des gyroscopes, permet de détecter les mouvements des conduites dus à des forces externes, comme les tremblements de terre. Dans certains cas, le débit dans l’oléoduc peut être limité ou interrompu à distance en réponse à une situation d’urgence détectée, comme un tremblement de terre. L’appareil peut effectuer des autodiagnostics et envoyer les résultats à l’usine pour analyse. Étant donné que ces oléoducs peuvent se trouver à plusieurs kilomètres du siège social, dans des environnements hostiles, il est essentiel que les terminaux disposent d’un réseau de communication totalement fiable.
Découvrez l'IoT cellulaire
Pour répondre à ces besoins, les réseaux IIoT ont été étendus afin de transmettre des données via les réseaux cellulaires LTE (Long Term Evolution) existants. Les terminaux IIoT peuvent être installés pratiquement partout dans le monde où une connectivité LTE est disponible, à condition que l’alimentation électrique puisse être fournie et maintenue ; de plus, les coûts et les efforts liés à la maintenance du réseau cellulaire incombent à l’opérateur. Comme ces systèmes peuvent être utilisés dans des endroits isolés, non surveillés et difficiles d’accès, les terminaux IIoT cellulaires distants doivent être fiables et résistants au piratage ou à toute altération physique.
La première étape vers la mise en place de systèmes embarqués fiables pour l'IIoT consiste à privilégier la simplicité du système tout en minimisant la consommation d'énergie. La simplicité du système permet de réduire le nombre de points de défaillance. La réduction de la consommation d'énergie améliore la fiabilité en limitant la production de chaleur, ce qui prolonge la durée de vie de la plupart des composants semi-conducteurs et celle des batteries des terminaux IIoT alimentés par batterie.
