Prototyper des appareils IIoT Edge : guide pratique

L'Internet des objets industriel (IIoT) débloque une visibilité sans précédent dans les processus de fabrication, pilotant une prise de décision plus intelligente et une efficacité plus haute. Les solutions IIoT de grade entreprise reposent sur des architectures multi-couches qui collectent sûrement des données de capteurs divers, les transmettent au cloud, et les analysent pour faire émerger des insights actionnables. Dans Industrial Internet Application Development, les auteurs plongent profondément dans l'architecture IIoT et décrivent des stratégies pour rencontrer ces exigences exigeantes.

Extrait du Chapitre 3 du livre, cette section explique comment les développeurs peuvent construire des appareils prototypes capables de collecter et communiquer des données vers applications de niveau supérieur. Le contenu est divisé en les volets suivants :

• Prototyper des appareils

• Implémenter la connectivité HTTP

• Utiliser WebSockets

• Utiliser Modbus

• Utiliser protocoles OPC UA

Adapté de Industrial Internet Application Development, par Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

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Chapitre 3. Développement IIoT Edge
Par Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Ce chapitre guide les débutants à travers le prototypage de bout en bout : sélectionner le bon hardware, assembler quatre appareils exemples, déployer des applications IoT basiques, et tirer parti des services Predix pour stocker, analyser, et fusionner données capteurs.

Dans ce chapitre, vous apprendrez sur les sujets suivants :

• Choisir le hardware pour prototypage

• Le modèle Open Systems Interconnection et ses couches

• Protocoles couche application — HTTP et WebSocket

• Protocoles M2M industriels — Modbus et OPC UA

• Assembler un appareil pour un prototype

• Préparer une carte SD pour un prototype

• Construire et lancer des apps IoT simples utilisant les protocoles HTTP, WebSocket, Modbus, et OPC UA

• Services de gestion de données dans Predix

Hardware pour prototypes

Cette section passe en revue la large gamme d'options hardware disponibles pour le prototypage et offre des conseils sur la sélection de la carte et protocole de communication appropriés pour assurer une intégration transparente entre composants.

Variété et coût

Les cartes open-source comme Arduino, Raspberry Pi, Orange Pi, LinkIt, BeagleBone, et Tessel sont toutes abordables. Par exemple, un Orange Pi peut être acheté pour seulement 33 $, tandis qu'un kit de démarrage incluant capteurs, petit affichage, LEDs, câbles, et breadboard coûte typiquement environ 70 $. Les capteurs individuels commencent à 1 $.

Modifications

Les cartes les plus populaires — Arduino et Raspberry Pi — ont une gamme de variantes. Si vous avez besoin de Wi-Fi, Bluetooth, USB, HDMI, ou plus de puissance de traitement, comparez les options disponibles pour trouver une carte qui rencontre vos spécifications exactes.

Comparer les options

Toutes les cartes sont compactes — environ 8 cm large, 5 cm haut, et 2 cm épais (sans boîtier). Du hardware plus puissant comme le Intel NUC mesure 35 × 25 × 4 cm. La connectivité est un différenciateur clé ; beaucoup de cartes manquent de Wi-Fi ou Bluetooth intégré, et des fonctionnalités comme GSM, GPS, caméras, ou modules FM nécessitent habituellement des modules séparés.

Un autre facteur critique est le nombre de connecteurs capteurs. Évaluez les capteurs dont vous avez besoin et vérifiez la compatibilité avec la carte choisie. Des cartes d'extension additionnelles peuvent étendre le nombre de broches si requis.

Capteurs supportés

Les connecteurs de carte peuvent supporter seulement capteurs analogiques ou seulement numériques. Les capteurs numériques émettent des signaux discrets — ex. : le capteur température DHT11 sort un entier entre 0 °C et 50 °C. Les capteurs analogiques produisent des signaux continus, permettant des valeurs comme 11,9 °C avec le capteur TMP36, qui mesure de –50 °C à 125 °C. La conversion entre types de signaux est possible mais ajoute complexité et composants extra.