Internet of Things

Maak gebouwen slimmer door toestellen en toepassingen digitaal met elkaar te verbinden!

Terug naar : digitale technologie in de bouw

Wat is het Internet of Things?

Het Internet of Things (IoT) is een veelgebruikte term die duidt op het verbinden van ‘dingen’ met een digitaal communicatienetwerk zoals het internet. Deze ‘dingen’ kunnen bepaalde functies hebben:

  • omgevingsinformatie opnemen en digitaal doorsturen (bv. een bewegingssensor)
  • digitale informatie ontvangen en een actie ondernemen (bv. een ventilator)
  • een combinatie van bovenstaande (bv. een verwarmingstoestel).

Dit is een redelijk brede omschrijving die veel mogelijke invullingen kent. Er zijn dan ook heel veel mogelijke IoT-toepassingen. Om meerwaarde te verkrijgen is het belangrijk om niet enkel informatie te verzamelen, maar deze ook op een slimme manier te gebruiken en terug te koppelen naar de eindgebruiker en het IoT-systeem. Het gebruik van het Internet of Things kan voor allerhande toepassingen heel wat voordelen opleveren zoals een hogere efficiëntie, meer veiligheid en een betere gebruikerservaring. Dankzij evoluties op het gebied van elektronica en telecommunicatie nemen de mogelijkheden voor IoT-systemen toe en daalt de prijs van de sensoren en toestellen.

IoT-systemen

IoT-systemen bestaan uit verschillenden componenten. Ten eerste zijn er de sensoren, actoren en toestellen (de ‘dingen’). Om die te laten communiceren is er een systeem voor digitale connectiviteit nodig. De connectiviteit laat digitale gegevensstromen toe. Deze gegevens (data) moeten vervolgens ook opgeslagen en verwerkt kunnen worden. Dit gebeurt via een platform voor dataopslag en -verwerking. Tot slot is er ook een gebruikersinterface nodig.

Het opmeten van omgevingsparameters via sensoren en het aansturen van actoren is natuurlijk niet nieuw. Dit wordt al jaren gedaan bij allerhande veiligheids- en controlesystemen, gebouwsystemen en ook in een industriële context. Daar wordt vaak de term SCADA gebruikt, die staat voor Supervisory Control And Data Acquisition. Ook OT (Operational Technology) is een term die soms gebruikt wordt en benadrukt het verschil tussen traditionele systemen en IT-systemen. Hoewel dit veel uitdagingen met zich meebrengt (o.a. rond cyberveiligheid) doet IoT de grens tussen OT en IT vervagen. Bestaande systemen kunnen vaak gekoppeld worden aan een I(o)T-systeem via een gateway. Dit is een toestel of een stukje software dat een verbinding tussen technologisch verschillende systemen mogelijk maakt. Op die manier kunnen reeds bestaande toestellen, sensoren en actoren bijdragen in een IoT-systeem.

Sensoren, actoren en toestellen

IoT-sensoren meten omgevingsparameters op en zetten deze om in een digitaal signaal dat doorgestuurd kan worden. Concreet worden hiervoor elektronicamodules gebruikt die kunnen instaan voor o.a. het opmeten van de omgevingsparameter, het digitaliseren van de analoge meetwaarden en het doorsturen van de informatie. IoT-sensoren kunnen allerhande parameters opmeten. Zowel eenvoudige parameters als temperatuur, druk, vochtigheid, lichtintensiteit … als meer complexe input, zoals een (infrarood-) beeld van een omgeving zijn mogelijk. Actoren werken in de omgekeerde richting: op basis van de informatie die ze ontvangen, beïnvloeden ze de omgeving via een actie. Dit kan bijvoorbeeld via licht, beweging, geluid, in- of uitschakelen van een toestel …

Een toestel kan één of meerdere sensoren en/of actoren bevatten. Daarnaast kan het ook een gebruikersinterface en andere functies hebben. Sensoren en actoren hebben dus één functie terwijl toestellen meerdere functies hebben. IoT-toestellen worden ook wel ‘slimme’ (‘smart’) toestellen genoemd. Enkele voorbeelden van IoT-toestellen:

  • smartphone: heeft sensoren (bv. microfoon, camera, GPS …), kan meerdere acties uitvoeren (bv. trillen, informatie tonen op het scherm …) en kan gebruikt worden als gebruikersinterface
  • slimme thermostaat: heeft sensoren (bv. touchscreen, temperatuur, vochtigheid …) en kan meerdere acties uitvoeren (bv. verwarmingsketel aansturen, informatie tonen op het scherm)
  • slim verlichtingstoestel: kan meerdere acties uitvoeren (bv. gradueel in- en uitschakelen, kleurtemperatuur, lichtintensiteit instellen …) en heeft eventueel ook ingebouwde sensoren (bv. bewegingsdetectie …).
We merken op dat er slechts over een ‘slim’ toestel gesproken kan worden als het toestel ook ‘geconnecteerd’ is, als het m.a.w. digitale connectiviteit toelaat.

Voorbeeld van een sensor (deur/raam), een actor (lamp) en een toestel (met sensoren voor beweging en lichtintensiteit). De gebruikte technologie voor (draadloze) digitale connectiviteit is Zigbee.

Digitale connectiviteit

Binnen een IoT-systeem is er dus digitale connectiviteit nodig. Deze laat toe om de sensoren, actoren en toestellen in verbinding te brengen met het platform voor dataopslag en -verwerking. Ook is digitale connectiviteit vereist voor de verbinding met gebruikersinterfaces en eventueel met andere systemen. Er zijn verschillende mogelijkheden en allerhande aspecten waarmee rekening gehouden moet worden bij de keuze van een technologie voor digitale connectiviteit. Meestel worden in een IoT-systeem verschillende technologieën gecombineerd. Hier wordt in dit artikel niet verder op ingegaan.

Voor digitale connectiviteit tussen toestellen zonder tussenkomst van mensen wordt vaak de term M2M-communicatie (‘Machine to Machine‘) gebruikt. Hieronder valt het merendeel van de communicatie die gebeurt binnen een IoT-systeem.

Dataplatform

Centraal binnen een IoT-systeem is er een platform voor dataopslag en -verwerking aanwezig. Dit kan lokaal of via een zogenaamde cloudoplossing. Bij een cloudoplossing wordt de data opgeslagen en verwerkt op servers van een externe partij (de ‘cloud’). Eventueel kan een cloud-oplossing aangevuld worden met ‘edge’-servers die de functies van het IoT-systeem dichter bij de gewenste locatie brengen. Op die manier kan er bandbreedte bespaard worden en zal de reactietijd (‘latency’) van het systeem lager ligger. Voor sensordata wordt typisch een zogenaamde ‘time-series’-database gebruikt. Dit is een database die speciaal ontworpen is voor het opslaan van data die tijdsgebonden is. Dataverwerking kan eenvoudig zijn (bv. een gemiddelde berekenen) maar kan ook complexe vormen aannemen. Voorbeelden van complexe dataverwerking zijn patroonherkenning in videobeelden via AI-technieken of het analyseren van grote hoeveelheden data via ‘big-data’-technieken.

Gebruikersinterface

Als laatste component van een IoT-systeem is er de gebruikersinterface. Deze laat interactie tussen de gebruiker en het systeem toe. Dit kan bijvoorbeeld via een dashboard waarop informatie en eventuele inzichten verworven via de dataverwerking te zien zijn. Een andere mogelijkheid is het implementeren van meldingen of visuele signalen (bv. via de verlichting) om de gebruiker te informeren. Bij de meeste systemen is ook interactie in de andere richting mogelijk. Zo zou men bijvoorbeeld een systeem kunnen inschakelen via een smartphone-app. Naast de manuele interacties met de gebruiker kunnen ook automatisaties ingesteld worden. Zo kan een systeem automatisch inschakelen wanneer een sensor opmeet dat een bepaalde toestand bereikt is, al dan niet afhankelijk van vooropgestelde voorwaarden.