Los sensores inteligentes con interfaces Bluetooth utilizan cada vez más la nube en la transición hacia una mayor conectividad. El internet Industrial de las Cosas (IIoT) depende de sensores que recogen datos de los sistemas para monitorizar la presión, el movimiento, la humedad y otras funciones que pueden introducirse en la nube para su procesamiento. Aunque hay varias formas de comunicarse, Bluetooth Low Energy (BLE) es una de las más simples.

BLE se puede usar en diversas aplicaciones en áreas como: detección de la proximidad de dos dispositivos acoplados para informar si se salen del rango y verificar el acceso a los dispositivos; electromedicina para monitorizar una amplia gama de parámetros corporales; y domótica para conectar todos los dispositivos, puertas y ventanas a un smartphone o a un controlador central para hacer la vida más fácil. El BLE también funciona bien en las máquinas de fitnes de bajo consumo y en las bandas inteligentes.

Existe un gran entusiasmo en torno a la visión de una ciudad/un campus inteligente, donde los sensores conectados a objetos como los cubos de basura, las máquinas expendedoras y los asientos de la cafetería generan informes continuos sobre su estado, como el nivel de utilización de un cubo de basura o si un asiento está ocupado. Los avances en la miniaturización permiten su implementación en casi cualquier entorno, en varios factores de forma y en diferentes objetos.

Comunidad inteligente

Los "hogares inteligentes" y los "edificios inteligentes" son una de las aplicaciones más importantes del IoT, en las que los sensores y actuadores integrados se pueden configurar y controlar a distancia a través de internet con diversos programas de monitorización y control. El "edificio inteligente" es posible gracias al uso de sensores inteligentes que pueden comunicarse entre sí y también con un monitor central o un smartphone. Con el sistema de edificio inteligente, se pueden controlar parámetros como la temperatura y el estado de las puertas y ventanas y se puede encender o apagar cada dispositivo desde cualquier lugar. Esto juega un papel muy importante en una mayor seguridad y una vida cómoda.

El sistema inteligente está conformado por los siguientes tipos de componentes:
  • Una red de sensores supervisa continuamente parámetros como la intensidad de la luz, la temperatura y la calidad del aire en todas las habitaciones del edificio. Algunos sensores monitorizan el exterior del edificio para detectar cualquier entrada forzosa.
  • Los servicios incluyen todos los diversos dispositivos que afectan el interior o el exterior del edificio, incluidos aquellos esenciales (como la iluminación, la calefacción y el calentamiento del agua) así como los servicios proporcionados para el confort (como todo el sistema de audio del edificio).
  • Un hub es un procesador situado en el centro de la red, que ejecuta un algoritmo que utiliza datos de múltiples fuentes para determinar la mejor manera de utilizar el servicio. Estos servicios envían datos de uso al hub que los utiliza para identificar cualquier problema de mantenimiento inicial. El hub también tiene acceso a fuentes de datos externas, como el pronóstico del tiempo, para determinar si el agua de la red o la energía solar térmica del tejado deben calentarse al amanecer.
  • Las conexiones vinculan los sensores, servicios e interfaces con el hub y se comunican entre ellos. Es aquí es donde entra en juego el Bluetooth.

Bluetooth 5 para la comunidad inteligente

Para la implementación del IoT inteligente en un barrio residencial o en un complejo de apartamentos, los métodos de automatización convencionales utilizan una gran cantidad de repetidores y dispositivos para conectar los aparatos al dispositivo de control central o a internet. Sin embargo, existen limitaciones con la conectividad directa a internet de los dispositivos Bluetooth y también limitaciones de alcance. Estas limitaciones se superan utilizando la red de malla BLE, como se muestra en la figura 1. La nueva tecnología propuesta solo requiere una única pasarela central a internet para todo un complejo residencial o de apartamentos o un centro comercial. Esto ayuda a reducir el coste de implementación, ya que todas las casas o apartamentos pueden ser fácilmente monitorizados utilizando un único dispositivo de monitorización central. El aumento del número de dispositivos inteligentes en cada hogar puede incrementar en gran medida el uso de la automatización de edificios inteligentes, desde la seguridad hasta la asistencia sanitaria.

Bluetooth 5 para la comunidad inteligente
Figura 1: Bluetooth 5 para la comunidad inteligente

La característica más importante de Bluetooth ahora es la topología de malla Bluetooth que permite la comunicación entre múltiples dispositivos y ha sido optimizada para crear redes de dispositivos a gran escala. La red de malla funciona en BLE y es compatible con la versión 4.0 en adelante de la especificación principal. Ofrece verdaderas soluciones de grado industrial sobre las estrictas expectativas de fiabilidad, escalabilidad y seguridad. A diferencia de una conexión de punto a punto, una red de malla está formada por dispositivos que pueden comunicarse entre sí con todos los demás dispositivos de la red mediante el intercambio de mensajes. En el protocolo de malla Bluetooth, cada sensor y servicio actúa como un nodo, transmitiendo mensajes entre el centro y otros sensores y servicios.

Estos sensores pueden ser de temperatura, intensidad luminosa, humedad. Los nodos también se pueden utilizar, por ejemplo, para hacer un seguimiento del estado de las puertas de un edificio, y pueden controlar el ventilador/la electricidad, las lámparas y también son capaces de dar una alerta de seguridad. El sistema puede controlarse localmente mediante del smartphone que actúa como nodo proxy o a través de internet mediante una pasarela proxy.

Los mensajes se pasan de un nodo a otro (relé) para poder intercambiar mensajes entre nodos que no están en un rango directo entre sí. Además, los mensajes se transmiten a varios dispositivos. La ventaja general de las redes en malla es que ofrecen mayor tolerancia a los fallos de los nodos en algunas partes de la red. El sensor inteligente debe conectarse a los nodos BLE, como módulo nrf52840, BlueNRG , CYBT-213043-MESH , etc.

Las principales ventajas de la arquitectura de malla incluyen una importante reducción del consumo energético y de los costes de funcionamiento, que se consigue reduciendo el número de repetidores utilizados, y además tienen de la capacidad de conectarse directamente a Internet y a otros dispositivos a mayor escala en comparación con otras arquitecturas similares. En todos los sistemas de automatización inteligente, los repetidores aumentan el consumo total de energía y requieren más mantenimiento. Los portales de internet que soportan Bluetooth 5 son necesarios para aprovechar al máximo las características potenciales de la arquitectura propuesta.

Para obtener información adicional sobre los sensores inteligentes y las tendencias clave en el desarrollo de los sensores, lea el informe "Los sensores inteligentes hacen posible el internet de las cosas".

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