Serie productie LoRaWAN hardware

Het Internet of Things: Wat is IoT?

Het Internet of Things of in de volksmond IoT. Wat is het nu eigenlijk?

In twee blogs geven we antwoord op die vraag. In dit eerste blog leggen we uit: wat IoT is, hoe IoT is ontstaan en hoe het Internet of Things werkt. In het volgende blog gaan we in op: waarom IoT belangrijk is, waarvoor het gebruikt wordt en hoe het Internet of Things zich ontwikkelt.

Wij weten waar we over praten. Als ontwikkelaar en leverancier van IoT apparaten begeven wij ons iedere dag op het Internet of Things. Sterker nog, wij sluiten duizenden van onze devices erop aan.

Lees snel verder. Dan weet jij straks ook waar je over praat.

Definitie: Wat is het IoT?

Het Internet of Things kan het best worden beschreven als het geheel van fysieke objecten dat verbonden is met het internet. Met fysieke objecten bedoelen we in dit geval alledaagse apparaten en gebruiksvoorwerpen. Dit kunnen bijvoorbeeld huishoudelijke, mobiele of industriële apparaten zijn.

Deze apparaten zijn uitgerust met sensoren, software en andere technologieën, met als doel het uitwisselen van data met andere apparaten, systemen en mensen via het internet. Dit soort slimme apparaten noemen we ook wel smart devices.

Waarschijnlijk gebruik je het IoT al vaker dan je denkt. Meet jij bijvoorbeeld het aantal stappen per dag met je smartwatch? Regel en controleer je de temperatuur in huis met een slimme thermostaat zoals de Toon? Speel je muziek thuis af via Spotify? Vraag je Google Home om het licht aan te doen als je thuiskomt?

Ja? Dit zijn stuk voor stuk voorbeelden van het gebruik van IoT.

Geschiedenis

De term Internet of Things werd voor het eerst gebruikt in 1999 door Kevin Ashton. Gek genoeg echter, werd het principe voor het eerst toegepast in de vroege jaren 80.

Het begon allemaal met een frisdrankautomaat op de Amerikaanse universiteit Carnegie Mellon University. De drankautomaat stond hier te ver van de faculteit Informatica. Tenminste, dat vond een groepje studenten. Te vaak troffen ze na de hele wandeling de automaat leeg of net bijgevuld (en dus met lauwwarme blikjes) aan. Een groepje studenten bedacht een oplossing om de voorraad en temperatuur van colaflesjes in de automaat op afstand te monitoren. Ze voegden wat hardware aan de machine toe, schreven software en verbonden de machine met een voorloper van het internet genaamd ARPANET. Nu wisten zij precies hoeveel koude flesjes cola er in de automaat zaten. En dit gewoon vanaf hun computer.

Pas in 1999 lanceerde Kevin Ashton de term Internet of Things tijdens een presentatie bij Proctor & Gamble. Door problemen met het inzicht in de voorraad van een bepaalde lippenstift die Proctor & Gamble verkocht, wilde Ashton de lipsticks uitrusten met een RFID-chip (radio-frequency identification). Zo wilde hij de lipsticks van productie tot aan het winkelschap kunnen volgen. [1]

Het woord Internet was destijds nog een betoverend buzzwoord, een beetje zoals AI (artificial intelligence) of machine learning nu. Ashton wist dit. Om de volledige aandacht van de directie voor zijn plan te krijgen, besloot hij het woord Internet creatief in de titel van zijn presentatie te verwerken. Zo werd de term Internet of Things geboren. [2]

In de jaren rond 2010 werd het Internet of Things zelf een krachtig buzzwoord en dat is het in zekere mate nog steeds. Bedrijven werden steeds enthousiaster over de mogelijkheden van IoT. In diezelfde periode waren er voor het eerst meer dingen dan mensen verbonden met het internet.

Waar aanvankelijk het bedrijfsleven en de industrie kansen zagen in IoT, werd de groei van het aantal aangesloten devices de laatste jaren pas echt versneld door de komst van smart devices in onze huizen. Bewust of onbewust maakt IoT inmiddels deel uit van ons dagelijks leven. 

Hoe werkt IoT?

Je weet nu wat IoT betekent en hoe het is ontstaan. Maar hoe werkt het nu precies? Hoe worden apparaten verbonden met het internet en met elkaar? Wat stelt hen in staat om informatie uit te wisselen tussen mensen, systemen en apparaten onderling?

Het ecosysteem dat het Internet of Things mogelijk maakt, wordt gevormd door 4 stappen:

  • Data verzamelen
  • Data versturen
  • Data verwerken
  • Data gebruiken

Om deze stappen mogelijk te maken zijn 4 belangrijke componenten in het ecosysteem onmisbaar:

  • Sensoren/Devices
  • Connectiviteit
  • Cloud Infrastructuur
  • User-Interface

We zullen deze componenten 1 voor 1 toelichten. (Tekst gaat verder onder de afbeelding.)

Grafische weergave van de 4 hoofdelementen van het IoT ecosysteem.

Sensoren/Devices

De eerste stap die gezet moet worden in het ecosysteem van het Internet of Things, is het verzamelen van data. Slimme apparaten verzamelen informatie uit hun directe omgeving en over de werking van het apparaat zelf. Voor het verzamelen van die informatie wordt gebruik gemaakt van een sensor en in de meeste gevallen van meerdere sensoren. Een smart device bevat dan meerdere type sensoren voor het verzamelen van verschillende soorten data.

Een smart device kan een hulpmiddel zijn dat speciaal gemaakt is voor het verzamelen van data, maar ook een alledaags apparaat dat nog veel meer functies heeft. Zo bevat een smart phone bijvoorbeeld veel verschillende sensoren, maar is het echt meer dan een sensor.

Naast sensoren bevatten smart devices een microcontroller, een modem en een stukje lokale software (embedded software) die het device aansturen en verbinden met het internet. In feite zou je slimme apparaten kunnen zien als mini-computers die verbonden zijn met het internet.

Maar wat bedoelen we met informatie verzamelen uit hun omgeving? Dit vraagt om een voorbeeld:

De Smart Office van Factorylab is een device dat de gezondheid en het comfort van een werkplek monitort. Het device is uitgerust met 5 verschillende sensoren. Deze sensoren verzamelen data uit de omgeving van het device. In andere woorden ze meten in de ruimte waar de Smart Office staat:

  • CO2-gehalte
  • Luchtvochtigheid
  • Temperatuur
  • Geluidsterkte
  • Lichtsterkte

(Tekst gaat verder onder de afbeelding.)

Smart Office Sensor voor het meten van luchtkwaliteit

Sensoren zijn dus van cruciaal belang voor het Internet of Things. Door sensoren komen apparaten tot leven.

Connectiviteit

De volgende belangrijke stap in het ecosysteem is het versturen van data. Voor het versturen van data heb je een middel nodig. Dit middel is een belangrijk component van het ecosysteem. Dit middel is: connectiviteit.

Connectiviteit is een algemene term die wordt gebruikt voor het verbinden van devices met elkaar en het internet om data uit te kunnen wisselen. Connectiviteit is dus wat het mogelijk maakt voor verschillende IT systemen om elektronisch met elkaar te communiceren.

Slimme apparaten worden gebruikt voor verschillende toepassingen en onder verschillende omstandigheden. Slimme apparaten stellen dan ook verschillende eisen aan connectiviteit.

De eisen die de keuze voor het type connectiviteit bepalen hebben voornamelijk betrekking op de volgende factoren:

  • Bereik – Overbrugbare afstand.
  • Bandbreedte
  • Energieverbruik
  • Data veiligheid
  • Kosten

De verschillende eisen die gesteld worden aan connectiviteit, hebben gezorgd voor een ruim en groeiend aanbod. Een groot aantal verschillende netwerk protocollen en standaards hebben de afgelopen jaren hun entree op de IoT markt gemaakt.

In het algemeen kunnen we de verschillende technologieën onderverdelen in 2 categorieën: bekabeld en draadloos.

De behoefte om draadloos te communiceren ligt opgesloten in het idee van het Internet of Things. Innovaties op het gebied van draadloze communicatie vinden dan ook continu plaats. Toch zijn er nog bekabelde technologieën die op grote schaal worden gebruikt.

Belangrijkste voorbeelden van bekabelde connectiviteit:

  • Ethernet
  • USB
  • HDMI

Draadloze connectiviteit kunnen we verdelen in 3 groepen met daarbij enkele voorbeelden:

  • GSM
    • 4G
    • 5G
  • WPAN/WLAN (Wireless Personal Area Network/Wireless Local Area Network)
    • WiFi
    • BLE
    • RFID
    • Zigbee
    • NFC
  • LPWAN (Low Power Wide Area Networks)
    • LoRaWAN
    • SigFox
    • NB-IoT
    • LTE-M

Draadloze connectiviteit wordt mede mogelijk gemaakt door een extra stuk hardware: een gateway (of router). De sensoren & devices worden verbonden met de gateway. De gateway verstuurt vervolgens alle verzamelde data door. Gateways kunnen onderdeel zijn van een landelijk netwerk aangeboden door een netwerkprovider of van het lokale netwerk van een gebruiker.

Op basis van de eerder benoemde factoren maakt de eindgebruiker een keuze voor de technologie die het beste past bij zijn of haar use case.

Bij Factorylab kiezen wij in de meeste gevallen voor LoRaWAN. Dit omdat voor veel van onze klanten, producten en ontwikkelingen de volgende factoren gelden:

  • Communicatie over grote afstand is van belang (bereik)
  • Continu dataverkeer is niet noodzakelijk (bandbreedte)
  • Laag energieverbruik en lange batterijlevensduur is wenselijk (energieverbruik)
  • Lage kosten

In een volgend blog zullen wij dieper ingaan op LoRa/LoRaWAN.

Connectiviteit is dus de verbindende factor voor alle elementen in een IoT ecosysteem. Elementen als devices, sensoren, routers, gateways, applicaties en platforms. Connectiviteit maakt het mogelijk de controle te bewaren over het gehele systeem.

Cloud infrastructuur

De derde belangrijke stap in het ecosysteem is het verwerken van data. De door sensoren en devices verzamelde data wordt doormiddel van connectiviteit verstuurd naar locaties waar de data verwerkt wordt. Deze locaties zijn meestal IoT platforms die draaien op grote serverparken (datacenters) wereldwijd. Die verzameling aan servers wereldwijd noemen we de cloud.

Een wolk, cloud vertaalt in het Nederlands, is van nature ontastbaar. Data (soms ook bij elkaar behorende data) bevindt zich verspreid over meerdere servers wereldwijd. Eigenaren van data weten vaak niet waar precies de data zich bevind. De wijdverspreide datalocaties maken het enigszins ontastbaar en diffuus (cloudy). De data staat echter met zekerheid op een server op afstand, waarmee verbinding wordt gemaakt. Dus buiten de term en de perceptie, is de cloud wel degelijk tastbaar en fysiek.

Een IoT platform bestaat eenvoudig uitgelegd uit: geavanceerde software en grote databases op cloudservers. Het IoT platform ontvangt de data, verwerkt die en slaat het op. Doormiddel van software wordt de data geanalyseerd en wordt de gewenste data geselecteerd. Een analyse en selectie die gebaseerd is op het doel van het device. Of beter gezegd: geanalyseerd en gefilterd op door de gebruiker gewenste informatie. Op basis van die geselecteerde data kunnen patronen en problemen worden herkend en aanbevelingen worden gedaan.

Bekende IoT-platformen zijn:

  • Google Cloud IoT
  • Cisco IoT Cloud Connect
  • Salesforce IoT Cloud
  • IBM Watson IoT
  • Amazon AWS IoT Core
  • Microsoft Azure IoT Hub
  • Oracle IoT
  • Particle
  • IRI Voracity

Bij Factorylab vind een gedeelte van de processen in de cloud plaats op een zelf ontwikkeld platform (device management, verwerking) en een gedeelte bij Amazon AWS (opslag & verwerking).

In een ander blog zullen we dieper ingaan op de IoT Platforms en het Factory Online Platform.

User-Interface

De vierde en laatste belangrijke stap in het ecosysteem is het gebruiken van data. Nu de verzamelde data is verwerkt en opgeslagen, kunnen op basis van de verwerkte data beslissingen worden genomen. Hier komt de eindgebruiker aan bod.

Doormiddel van een user interface (of end-user device) wordt de informatie beschikbaar gesteld aan de eindgebruiker. Deze user interface kan bijvoorbeeld een online portal in een web omgeving of een mobiele app zijn. Hier kan men de data inzien. Vervolgens kan de eindgebruiker handelen op basis van de hem of haar aangeboden inzichten.

Naast dat de data kan worden gebruikt door de gebruiker, kan op basis van de geanalyseerde data ook een commando of nieuwe data worden verstuurd naar een device. Dit kan zijn naar het device dat de data verzamelde of naar een ander device. Dit apparaat kan dan intelligente acties uitvoeren, zelfs zonder menselijke tussenkomst. Iets wat een slim apparaat daadwerkelijk slim maakt.

Een voorbeeld:

Wellicht heb je thuis een slimme thermosstaat. Op de display kun je de temperatuur in huis zien, een analyse van je maandelijkse verbruik bekijken of gewenste instellingen doen. De thermosstaat is in dit geval de user interface. Het slimme apparaat toont je de verzamelde en verwerkte data. Je kunt als gebruiker beslissen je verbruik terug te schroeven, je kunt het commando geven om de kachel hoger of lager te zetten of op basis van geprogrammeerde regels stuurt je thermosstaat de ventilatie aan bij een bepaalde temperatuur.

Een ander voorbeeld van een user interface is het Online Portal van Factorylab. Door in te loggen via een webpagina verkrijgt de gebruiker inzicht in data verzameld door verschillende sensoren. Zoals bijvoorbeeld de data van CO2 meters in kantoorruimtes of klaslokalen. Gebruikers kunnen beslissingen nemen op basis van grafieken die hen worden voorgeschoteld in een dashboard of worden gealarmeerd per e-mail als waardes kritiek zijn. (Tekst gaat verder onder de afbeelding.)

FeelFine fijnstof dashboard

Dus: Wat is IoT?

In dit blog hebben we je uitgelegd wat het Internet of Things nu eigenlijk is, hoe het is ontstaan en hoe IoT werkt.

De belangrijkste take-aways nog even op een rijtje:

  • Het Internet of Things is het geheel van alledaagse apparaten en gebruiksvoorwerpen dat verbonden is met het internet, met als doel het uitwisselen van data met andere apparaten, systemen en mensen.
  • De term Internet of Things ontstond in 1999, maar werd als techniek al ingezet in begin jaren 80.
  • Het ecosysteem van IoT kent vier hoofdprocessen
    • Data verzamelen
    • Data versturen
    • Data verwerken
    • Data gebruiken
  • De vier belangrijke componenten van het IoT Ecosysteem zijn:
    • Sensoren/Devices
    • Connectiviteit
    • Cloud infrastructuur
    • User-Interface

Er wordt veel over IoT geschreven en gesproken. Het Internet of Things speelt een steeds grotere rol in onze levens. In hoog tempo worden onze dagelijkse gebruiksvoorwerpen thuis en op het werk smart devices.

Je weet nu al veel beter waar je over praat. Lees ook ons volgende blog om uit te vinden: waarom IoT belangrijk is, waarvoor het wordt gebruikt en hoe het zich ontwikkelt.

Ben je nieuwsgierig naar de smart devices en sensoren van Factorylab? Wil je van een apparaat een slim apparaat maken?

Neem dan hier contact met ons op.

 

[1] The little-known story of the first IoT device - Industrious (ibm.com)

[2] Kevin Ashton Describes "the Internet of Things" | Innovation| Smithsonian Magazine

 

Terug naar overzicht
Titelblad: Het internet of Things: Wat is IoT?  Achtergrond: datacenter.
8 december 2022