Miliardi di oggetti fisici potrebbero trarre vantaggio dalla connettività IoT, ma collegarli tutti rimane complicato a causa dei limiti della batteria, costi di manutenzione, e requisiti infrastrutturali.
L’IoT ambientale è un approccio emergente che utilizza l’energia raccolta da fonti circostanti, come la radiofrequenza (RF) Segnali, leggero, Calore, e movimento, per alimentare i dispositivi collegati. Riducendo o eliminando la dipendenza dalle batterie convenzionali, mira a rendere il tracciamento wireless più scalabile, conveniente, e più facile da mantenere.
Ma come funziona l’IoT ambientale? Significa sempre tecnologia senza batteria, e come si confronta con l'RFID, NB-IoT, e sensori wireless tradizionali? Questa guida ne esplora i principi di funzionamento, metodi di comunicazione, tipi di dispositivi, applicazioni pratiche, e considerazioni chiave sulla distribuzione.
Cos'è l'IoT ambientale?
L'IoT ambientale è una classe di dispositivi connessi che utilizzano principalmente l'energia raccolta dall'ambiente circostante per alimentare funzioni elettroniche e comunicazioni wireless. Questa definizione è coerente con L’analisi tecnica dell’ITU-T che ne esamina i requisiti, fonti energetiche, e potenziali casi d'uso.
Invece di affidarsi interamente alle batterie convenzionali o all'alimentazione cablata, questi dispositivi possono raccogliere piccole quantità di energia dalle fonti disponibili, Compreso:
● Radiofrequenza (RF) energia: Energia catturata dalle onde radio circostanti o da trasmettitori RF dedicati.
● Energia luminosa: Luce da interni o da esterni convertita in energia elettrica attraverso celle fotovoltaiche.
● Energia termica: Elettricità generata dalle differenze di temperatura utilizzando componenti termoelettrici per la raccolta di energia.
● Movimento e vibrazione: Energia meccanica convertita in energia elettrica attraverso meccanismi elettromagnetici o piezoelettrici.
L’energia raccolta alimenta i componenti elettronici del dispositivo, permettendogli di eseguire compiti semplici come identificare un oggetto, misurare un parametro ambientale, o trasmettere un breve messaggio wireless.
L’IoT ambientale non è necessariamente sinonimo di IoT senza batteria. Alcuni dispositivi funzionano interamente con l'energia raccolta, mentre altri combinano la raccolta di energia con condensatori o piccoli componenti di accumulo di energia.
L’obiettivo principale è rendere pratica la connettività per oggetti che altrimenti sarebbero troppo costosi o di difficile manutenzione utilizzando le tradizionali architetture IoT alimentate a batteria.
In che modo l'IoT ambientale è diverso dall'IoT tradizionale??
I sistemi IoT tradizionali utilizzano comunemente sensori alimentati a batteria o alimentati esternamente, moduli wireless, e gateway per raccogliere e trasmettere informazioni.
Ambient IoT introduce una diversa filosofia di progettazione: i dispositivi devono funzionare con l’energia disponibile dall’ambiente circostante. Il lavoro di standardizzazione si riflette anche nello studio del 3GPP su IoT abilitato all'energia ambientale (TR 22.840) e il suo Studio RAN sull'IoT ambientale (TR 38.848), che esplorano la tecnologia dal punto di vista del servizio e dell’accesso radio.
Ciò modifica diversi aspetti della progettazione del dispositivo:
● Il consumo energetico diventa un vincolo di progettazione primario.
● La comunicazione è spesso ottimizzata per messaggi brevi e trasmissioni intermittenti.
● La funzionalità del dispositivo potrebbe essere limitata in base all'energia disponibile.
● I circuiti di raccolta dell'energia e i sistemi di gestione dell'energia diventano componenti essenziali.
● L'infrastruttura del lettore o del punto di accesso può fornire copertura di comunicazione e, in alcune architetture, Energia RF.
L’IoT ambientale dovrebbe quindi essere inteso come un’estensione dell’ecosistema IoT più ampio piuttosto che come una sostituzione diretta di tutti i dispositivi IoT convenzionali..
Perché l’IoT alimentato a batteria è difficile da scalare su ogni oggetto？
Quattro sfide spiegano perché le architetture energetiche alternative stanno attirando l’attenzione:
1.La sostituzione della batteria richiede una manutenzione continua
I dispositivi IoT alimentati a batteria necessitano di una sostituzione periodica della batteria per rimanere operativi. Quando migliaia o milioni di dispositivi vengono distribuiti nei magazzini, fabbriche, o catene di fornitura, la manutenzione diventa sempre più difficile. I tecnici devono individuare i dispositivi, sostituire le batterie, e verificarne il funzionamento, creando ulteriori requisiti di manodopera e di gestione.
2. Le batterie limitano le dimensioni e il design del dispositivo
Le batterie richiedono spazio fisico e aggiungono peso ai dispositivi IoT. Influenzano anche la progettazione del prodotto, costi di produzione, e flessibilità di installazione. Per piccoli oggetti come i pacchi, etichette, e singoli articoli di inventario, l'integrazione di una batteria può essere poco pratica o inutilmente costosa, limitando la gamma di possibili applicazioni IoT.
3. Lo smaltimento delle batterie crea pressione sull'ambiente
Man mano che le implementazioni IoT si espandono, aumenta anche il numero di batterie da smaltire. La sostituzione delle batterie su reti di dispositivi di grandi dimensioni crea rifiuti elettronici e solleva preoccupazioni sul consumo di materiali, riciclaggio, e impatto ambientale. Ridurre la dipendenza dalla batteria può quindi diventare una considerazione importante per le organizzazioni che perseguono implementazioni IoT più sostenibili.
4. I costi operativi aumentano con la scala di implementazione
Il costo dell’IoT alimentato a batteria va oltre l’acquisto iniziale dell’hardware. Approvvigionamento di batterie, travaglio sostitutivo, trasporto, tempi di inattività del dispositivo, e la gestione della manutenzione contribuiscono tutti alle spese operative a lungo termine. Man mano che il numero di oggetti connessi cresce, questi costi ricorrenti possono rendere più difficile giustificare economicamente le implementazioni su larga scala.
Come funziona l'IoT ambientale?
L'IoT ambientale combina la raccolta di energia, gestione dell'energia, elettronica a basso consumo, comunicazone wireless, e infrastruttura di rete. Anche se le implementazioni variano, un sistema tipico può essere compreso attraverso sei fasi.
1. Raccolta di energia da fonti ambientali
Il primo passo è raccogliere energia dall'ambiente circostante. Un dispositivo IoT ambientale può utilizzare diverse tecnologie di raccolta dell'energia a seconda delle condizioni di implementazione.
| Fonte di energia | Come funziona | Potenziali applicazioni |
| Energia RF | Cattura l'energia dai segnali a radiofrequenza | Tag e identificazione senza batteria |
| Leggero | Converte la luce in energia elettrica | Sensori interni ed etichette intelligenti |
| Energia termica | Utilizza le differenze di temperatura per generare elettricità | Monitoraggio di apparecchiature industriali |
| Movimento | Converte il movimento meccanico in elettricità | Indossabili e risorse in movimento |
| Vibrazione | Converte le vibrazioni meccaniche ripetute in energia elettrica | Monitoraggio macchinari e industriali |
Non tutte le fonti energetiche sono adatte a ogni ambiente.Ad esempio, la raccolta solare interna dipende dall’intensità della luce e dal tempo di esposizione, mentre la raccolta delle vibrazioni richiede una fonte di energia meccanica sufficientemente coerente. La raccolta dell'energia RF dipende anche dalla potenza del trasmettitore, distanza, caratteristiche dell'antenna, e le condizioni radio circostanti. Vengono inoltre discusse considerazioni pratiche sulla progettazione per abbinare l'energia raccolta con le esigenze di alimentazione del dispositivo Laboratori di silicio’ guida alla raccolta di energia dell’IoT ambientale.
La considerazione chiave non è semplicemente se l’energia è disponibile, ma se è possibile raccogliere energia utilizzabile sufficiente per supportare le funzioni previste del dispositivo.
2. Gestione della potenza e stoccaggio dell'energia
L’energia raccolta è spesso piccola e instabile. Non sempre può essere utilizzato direttamente dai componenti elettronici del dispositivo. Un circuito di gestione dell'energia aiuta a convertire e regolare l'energia raccolta. Un tipico sistema di gestione dell'energia può includere:
● Rettifica: Converte l'energia raccolta AC o derivata da RF in una forma elettrica utilizzabile quando richiesto.
● Voltaggio regolamento: Regola la tensione per soddisfare i requisiti dei componenti elettronici.
● Accumulo di energia: Utilizza condensatori o altri elementi di stoccaggio per accumulare energia.
● Gestione dell'energia: Controlla la modalità di distribuzione dell'energia disponibile tra i sensori, in lavorazione, e funzioni di comunicazione.
Il dispositivo potrebbe rimanere in uno stato di consumo estremamente basso mentre l'energia si accumula. Una volta che l'energia immagazzinata raggiunge una soglia operativa predefinita, il sistema può attivare i componenti selezionati. Questo funzionamento consapevole del consumo energetico è importante perché i dispositivi IoT ambientali non possono dare per scontato che l’energia sarà sempre disponibile.
3. Rilevamento ed elaborazione a bassa potenza
Dopo che sarà disponibile energia sufficiente, il dispositivo può attivare il suo sensore, processore, o altri componenti elettronici. A seconda dell'applicazione, potrebbe:
●Leggere un identificatore del dispositivo.
●Misurare la temperatura o l'umidità.
●Rilevare il movimento o un cambiamento di stato.
●Elaborare una piccola quantità di dati del sensore.
●Preparare un breve messaggio wireless.
La quantità di elaborazione dipende dal budget energetico disponibile. Un semplice tag di identificazione può richiedere pochissimi calcoli, mentre un dispositivo che esegue misurazioni di sensori multipli ed elaborazione di dati locali necessita di un'architettura di alimentazione più capace.
Per questa ragione, I dispositivi IoT ambientali sono generalmente più adatti al rilevamento leggero e alla segnalazione di dati intermittenti rispetto a quelli continui, elaborazione ad alte prestazioni.
4. Trasmissione dati senza fili
Una volta che i dati sono pronti, il dispositivo comunica con un ricevitore vicino. Due importanti approcci comunicativi sono la trasmissione attiva e la comunicazione backscatter. Un dispositivo di trasmissione attiva utilizza l'energia raccolta per generare e trasmettere il proprio segnale wireless.
Un dispositivo di retrodiffusione, per contrasto, si basa su un segnale portante esterno. Comunica modificando il modo in cui la portante viene riflessa o modulata, consentendo a un lettore di rilevare le informazioni codificate. La scelta dipende dalla complessità del dispositivo, energia disponibile, requisiti di comunicazione, e l'infrastruttura del lettore. Questi due approcci sono spiegati più dettagliatamente di seguito.
5. Raccolta dati da parte dei lettori e infrastruttura di rete
Uno smartphone nelle vicinanze, punto di accesso, lettore, stazione base, o un gateway dedicato può ricevere le informazioni trasmesse, a seconda della tecnologia di comunicazione. Il ricevente è responsabile della raccolta dei dati e dell’inoltro alla fase successiva del sistema IoT.
Alcuni sistemi potrebbero utilizzare l'infrastruttura di comunicazione esistente, mentre altri richiedono lettori dedicati o trasmettitori di energia RF aggiuntivi. Questa è una considerazione importante sulla distribuzione: la riduzione dei requisiti energetici dei singoli tag non elimina necessariamente la necessità di un'infrastruttura di rete.
6. Trasmissione dati al Cloud
Dopo la raccolta dei dati, un gateway o un altro ricevitore connesso alla rete può inoltrare le informazioni a una piattaforma cloud tramite Wi-Fi, Ethernet, connettività cellulare, o un'altra connessione di rete supportata. La piattaforma cloud può quindi elaborare le informazioni e renderle disponibili alle applicazioni aziendali.
Per esempio, un sistema di gestione del magazzino può utilizzare i dati dei tag Ambient IoT per aggiornare i record di inventario, identificare i movimenti delle attività, o supportare la riconciliazione delle scorte. Il percorso completo dei dati può essere riassunto come:
Energia ambientale → Gestione energetica → Rilevamento ed elaborazione → Comunicazione wireless → Lettore o gateway → Piattaforma cloud → Applicazione aziendale
L'architettura esatta varia in base allo standard di comunicazione e ai requisiti di distribuzione. Non tutti i sistemi Ambient IoT utilizzano la stessa configurazione di lettore o gateway.
Il vero valore dell’IoT ambientale
L’IoT ambientale è prezioso perché affronta una limitazione fondamentale della connettività su larga scala: il costo e la complessità dell’alimentazione e della manutenzione dei singoli dispositivi. I suoi potenziali vantaggi vanno oltre la riduzione della batteria.
1. Batteria zero e manutenzione ridotta
Il vantaggio più visibile è la possibilità di far funzionare i dispositivi senza batterie convenzionali. Quando un dispositivo può raccogliere abbastanza energia dal suo ambiente, può funzionare senza sostituzione periodica della batteria.
Ciò è particolarmente utile per i dispositivi collegati ai pacchetti, prodotti, o componenti a cui è difficile accedere dopo la distribuzione.Tuttavia, Il funzionamento senza batteria non è garantito in ogni ambiente. Alcuni dispositivi necessitano ancora di accumulo di energia o fonti di alimentazione alternative per mantenere un funzionamento affidabile.
2. Costo totale inferiore su larga scala
L'IoT ambientale può ridurre le spese di manutenzione ricorrenti riducendo al minimo la sostituzione della batteria e semplificando la progettazione del dispositivo. Per implementazioni di grandi dimensioni, anche piccole riduzioni dei requisiti di manutenzione possono avere un effetto significativo sui costi operativi totali.
Per esempio, una società di logistica che gestisce migliaia di beni etichettati può trarre vantaggio dalla riduzione della manodopera necessaria per ispezionare e sostituire le batterie. Il vantaggio economico dovrebbe essere valutato attraverso un modello TCO completo piuttosto che solo attraverso il prezzo del dispositivo. Infrastruttura del lettore, installazione, integrazione del sistema, e deve essere inclusa anche la manutenzione delle apparecchiature di rete.
3. Sfruttare l'infrastruttura esistente
Alcune architetture Ambient IoT possono utilizzare infrastrutture wireless o reti di comunicazione esistenti. Per esempio, compatibile Beacon Bluetooth, smartphone, oppure lettori dedicati possono fungere da punti di raccolta dati, a seconda delle capacità del dispositivo e della progettazione della rete.
Altre architetture possono utilizzare trasmettitori RF dedicati o lettori specializzati. Sfruttare l'infrastruttura esistente può aiutare a ridurre la complessità dell'implementazione, ma la compatibilità è da verificare. Un gateway Bluetooth convenzionale, Per esempio, non si dovrebbe automaticamente presumere che supporti ogni dispositivo Ambient IoT o meccanismo di comunicazione.
4. Visibilità end-to-end continua
L’IoT ambientale può rendere più pratico associare identificatori e capacità di rilevamento leggere a un numero molto maggiore di oggetti fisici. Ciò può migliorare la visibilità attraverso le catene di approvvigionamento, magazzini, e ambienti industriali.
Per esempio, Tuttavia, le etichette collegate sui pacchi potrebbero fornire informazioni identificative e sullo stato periodico in diversi punti di una rete logistica, la visibilità continua end-to-end non significa necessariamente un monitoraggio continuo in tempo reale. Disponibilità energetica, copertura dei lettori, intervalli di trasmissione, e la connettività di rete determinano la frequenza con cui i dati possono essere raccolti.
5. Capacità di rilevamento dinamico
I dispositivi IoT ambientali possono adattare il loro comportamento in base all’energia disponibile.
Per esempio, un dispositivo può ridurre la frequenza di trasmissione quando l'energia raccolta è bassa, dare la priorità alle letture essenziali del sensore, o rimanere in uno stato di basso consumo finché non diventa disponibile energia sufficiente. Questo approccio attento al consumo energetico consente ai dispositivi di bilanciare prestazioni e consumo energetico.
Introduce anche un'importante considerazione di progettazione: le applicazioni devono essere in grado di tollerare intervalli di reporting variabili e connettività intermittente quando si utilizzano dispositivi con vincoli energetici.
Trasmissione attiva vs. Comunicazione retrodiffusa
La trasmissione attiva e la comunicazione backscatter sono due approcci diversi al trasferimento dati wireless. Comprendere la differenza è essenziale quando si valutano i dispositivi Ambient IoT perché l'architettura di comunicazione influisce direttamente sulla complessità del dispositivo, consumo energetico, copertura, e progettazione del ricevitore.
Trasmissione attiva
Un dispositivo di trasmissione attiva utilizza l'energia disponibile per generare e trasmettere un segnale wireless. L'energia può provenire da fonti ambientali raccolte, energia immagazzinata, o una combinazione di entrambi.
Il dispositivo comprende tipicamente un trasmettitore radio in grado di generare il segnale necessario per inviare i propri dati.
Come funziona:
1.Il dispositivo raccoglie e immagazzina energia.
2.Il suo processore prepara i dati.
3.Il circuito radio genera un segnale wireless.
4.Il ricevitore rileva e decodifica le informazioni trasmesse.
La trasmissione attiva può supportare architetture di comunicazione più flessibili, ma generare un segnale wireless richiede generalmente più energia rispetto alla semplice modulazione di una portante esistente.
Comunicazione retrodiffusa
La comunicazione backscatter utilizza una portante radiofrequenza esterna anziché generare un segnale RF completamente nuovo.
Il dispositivo modifica l'impedenza dell'antenna o le caratteristiche di riflessione per modulare la portante in entrata. Un lettore rileva questi cambiamenti e decodifica i dati trasmessi.
Due configurazioni comuni sono:
● Retrodiffusione monostatica: Lo stesso lettore fornisce il segnale portante e riceve la risposta retrodiffusa.
● Retrodiffusione bistatica: Nodi separati forniscono il segnale portante e ricevono i dati retrodiffusi.
La distinzione influisce sul posizionamento del lettore, architettura del sistema, bilancio di collegamento, e requisiti di distribuzione.
Trasmissione attiva vs. Retrodiffusione: Differenze chiave
| Sul posto di lavoro Dimensione | Trasmissione attiva | Comunicazione retrodiffusa |
| Generazione del segnale | Il dispositivo genera il proprio segnale RF | Il dispositivo modula una portante esterna |
| Fabbisogno energetico | Generalmente più alto per la trasmissione RF | Può essere sostanzialmente inferiore |
| Complessità del dispositivo | Richiede un trasmettitore attivo | Utilizza un meccanismo di modulazione e riflessione |
| Requisiti dei lettori | Richiede un ricevitore wireless compatibile | Richiede la generazione della portante e la ricezione backscatter |
| Distribuzione | Dipende dalla potenza del trasmettitore e dalla sensibilità del ricevitore | Dipende dalla disponibilità del corriere, forza di riflessione, e la geometria del lettore |
| Potenziali applicazioni | Sensori di raccolta energia e tag wireless | Identificazione passiva e rilevamento a bassa potenza |
Una distinzione importante: Senza batteria non significa automaticamente retrodiffusione. Un dispositivo senza batteria può utilizzare altri progetti di comunicazione, mentre un dispositivo di retrodiffusione dipende ancora da adeguate condizioni RF esterne.
Classi di dispositivi IoT ambientali e livelli di capacità
L'IoT ambientale non descrive le specifiche di un dispositivo fisso. I dispositivi possono avere diverse fonti di energia, capacità di archiviazione, funzioni di rilevamento, e architetture di comunicazione.
Per una comprensione pratica, possono essere raggruppati in tre categorie di capacità.
1. Dispositivi passivi
I dispositivi passivi si basano interamente sull'energia ambientale raccolta o sull'energia RF fornita esternamente, senza una batteria convenzionale. Sono generalmente progettati per:
●Identificazione di base.
●Messaggi di dati brevi.
●Funzioni di rilevamento semplici.
●Implementazioni a basso costo e ad alta densità.
Perché il loro budget energetico è estremamente limitato, la loro funzionalità e opportunità di comunicazione potrebbero essere limitate.
2. Dispositivi semipassivi
I dispositivi semipassivi combinano la raccolta di energia con un accumulo di energia limitato, come un condensatore o una piccola batteria. Questa architettura consente loro di accumulare energia e utilizzarla quando necessario. A seconda del modello, possono supportare:
●Rilevamento di base e buffering dei dati.
●Tempi di trasmissione più flessibili.
●Comunicazione bidirezionale limitata.
●Funzionamento intermittente quando l'energia ambientale non è disponibile.
Questa categoria fornisce un compromesso tra funzionamento a basso consumo e flessibilità funzionale.
3. Dispositivi attivi
I dispositivi attivi hanno una maggiore capacità di accumulo di energia o accesso a una fornitura di energia più consistente. Potrebbero supportare funzioni più avanzate, Compreso:
●Misurazioni multiple del sensore.
●Elaborazione locale più estesa.
●Trasmissione wireless più flessibile.
●Prestazioni di comunicazione più elevate.
Tuttavia, potrebbero anche richiedere componenti più grandi, costi di produzione più elevati, e sistemi di gestione dell’energia più complessi. Queste tre categorie rappresentano un quadro di capacità esplicativa piuttosto che un'affermazione secondo cui tutti gli organismi di normalizzazione utilizzano un'unica classificazione universale a tre classi. L’architettura appropriata dipende dalla disponibilità energetica dell’applicazione, frequenza di segnalazione, requisiti di rilevamento, e la durata prevista del dispositivo.
IoT ambientale vs. RFID, NB-IoT, e sensori convenzionali
L’IoT ambientale viene spesso paragonato all’RFID, NB-IoT, e sensori wireless tradizionali perché queste tecnologie soddisfano requisiti di connettività sovrapposti. Tuttavia, non sono sostituti diretti in ogni applicazione.
Le differenze più importanti riguardano le fonti di energia, capacità dei dati, requisiti del lettore, raggio di comunicazione, maturità dell’ecosistema, e costi di implementazione.
Confronto tecnico
| Dimensione | IoT ambientale | RFID | NB-IoT | Sensori wireless convenzionali |
| Fonte di energia | Energia ambientale raccolta, a volte con spazio di archiviazione limitato | Passivo, assistito da batteria, o attivo a seconda del tipo di tag | Di solito una batteria o una fonte di alimentazione esterna | Di solito una batteria o un alimentatore esterno |
| Ricchezza di dati | Principalmente identificazione e rilevamento leggero | Principalmente identificazione e dati limitati, a seconda dell'etichetta | Supporta i dati dei sensori e applicazioni IoT cellulari più ampie | Supporta dati del sensore più ricchi a seconda del dispositivo |
| Requisito del lettore | Lettori compatibili, punti di accesso, o nodi di rete | Lettori RFID | Infrastruttura di rete cellulare NB-IoT | Gateway o punti di accesso compatibili |
| Gamma di comunicazione | Dipende dalla fonte di energia, Architettura RF, e progettazione del ricevitore | Dipende dalla banda di frequenza, tipo di etichetta, antenna, e lettore | Copertura cellulare, a seconda della distribuzione della rete | Dipende dal protocollo wireless, energia, e ambiente |
| Standardizzazione & Ecosistema | Sviluppo attraverso più ecosistemi tecnologici | Standard maturi ed ecosistemi consolidati | Tecnologia cellulare 3GPP consolidata | Varia in base al protocollo e al produttore |
| Distribuzione & Sforzo di manutenzione | Manutenzione dei tag potenzialmente inferiore, ma le infrastrutture sono ancora necessarie | I tag passivi non necessitano di sostituzione della batteria; i lettori sono necessari | La connettività di rete e la gestione dell'alimentazione devono essere mantenute | Potrebbe essere necessaria la sostituzione o la ricarica della batteria |
| Complessità del dispositivo & Capacità | Si va da semplici tag a dispositivi di raccolta di energia più capaci | Varia da semplici tag passivi a sistemi attivi | Capacità di comunicazione cellulare più complesse | Varia ampiamente a seconda dei sensori e dei moduli di comunicazione |
| Casi d'uso target primari | Identificazione massiccia a bassa manutenzione, tracciamento, e rilevamento leggero | Identificazione dell'inventario, controllo degli accessi, e monitoraggio a livello di articolo | Ampia area, monitoraggio cellulare a basso consumo | Monitoraggio ambientale, monitoraggio delle apparecchiature, e rilevamento industriale |
Applicazioni IoT ambientali
L’IoT ambientale è particolarmente rilevante per le applicazioni in cui è necessario identificare o monitorare un gran numero di oggetti fisici senza introdurre sostanziali requisiti di manutenzione della batteria.
1. Catena di fornitura e logistica
Le catene di approvvigionamento coinvolgono un gran numero di colli, contenitori, pallet, e prodotti che si spostano attraverso strutture diverse. I sistemi di tracciabilità tradizionali spesso dipendono dalla scansione dei codici a barre, RFID, o dispositivi di localizzazione alimentati a batteria.
L’IoT ambientale potrebbe consentire l’identificazione a basso costo e l’applicazione di tag di rilevamento leggeri a più singoli articoli. L'effettiva esperienza di tracciamento dipende dalla copertura dei lettori e dalla tecnologia di comunicazione utilizzata.
2. Monitoraggio dell'inventario e delle risorse
I magazzini e gli impianti di produzione necessitano di informazioni accurate sulle posizioni delle scorte e sui movimenti delle risorse. Tracker delle risorse possono introdurre requisiti di manutenzione ricorrenti, in particolare quando vengono distribuiti migliaia di dispositivi.
I tag IoT ambientali potrebbero fornire un approccio più scalabile per le applicazioni che richiedono identificazione di base o aggiornamenti di stato intermittenti. Per esempio, un magazzino potrebbe utilizzare tag per la raccolta di energia su prodotti selezionati, contenitori, o articoli di trasporto riutilizzabili. I lettori installati nelle posizioni designate potrebbero raccogliere informazioni sui tag mentre le risorse si spostano all'interno della struttura.
Per applicazioni che richiedono un posizionamento preciso in tempo reale, Tuttavia, il sistema potrebbe comunque aver bisogno di infrastrutture di localizzazione aggiuntive o di dispositivi di localizzazione più capaci.
3. Monitoraggio della catena del freddo
Le operazioni della catena del freddo richiedono umidità & sensori di temperatura rimanere entro le condizioni ambientali definite durante lo stoccaggio e il trasporto. L'IoT ambientale può supportare il monitoraggio leggero della temperatura in applicazioni selezionate, a condizione che il dispositivo disponga di energia sufficiente per eseguire misurazioni e trasmettere dati agli intervalli richiesti.
Per esempio, un tag per il recupero di energia potrebbe raccogliere letture periodiche della temperatura da un pacchetto e comunicarle quando è disponibile un lettore compatibile.
Tuttavia, applicazioni che richiedono il monitoraggio continuo della temperatura, allarmi di soglia immediati, o intervalli di reporting garantiti potrebbero richiedere un sensore alimentato più capace.
La precisione di misurazione richiesta, frequenza di campionamento, bilancio energetico, e la copertura della comunicazione dovrebbe essere valutata prima di selezionare l'architettura del dispositivo.
4. Monitoraggio industriale e ambientale
Gli ambienti industriali contengono molte risorse e componenti che richiedono monitoraggio.
L’IoT ambientale potrebbe supportare una semplice identificazione e funzioni di monitoraggio selezionate in luoghi in cui il cablaggio o la sostituzione regolare della batteria risultano scomodi. La disponibilità di energia ambientale è particolarmente importante in questi ambienti.
Per esempio, la raccolta delle vibrazioni può essere pratica vicino a macchinari in funzione continua, mentre la raccolta termica richiede un salto termico adeguato e sufficientemente stabile.
Le applicazioni industriali più impegnative potrebbero comunque richiedere sensori convenzionali con budget di potenza maggiori e capacità di elaborazione più avanzate.
Conclusione
Ambient IoT offre un nuovo approccio per connettere oggetti di uso quotidiano utilizzando l’energia raccolta per ridurre la dipendenza dalle batterie convenzionali. I suoi potenziali vantaggi includono minori costi di manutenzione, progetti di dispositivi più flessibili, e connettività wireless scalabile. Tuttavia, la realizzazione pratica dipende ancora dalla disponibilità di energia, raggio di comunicazione, infrastruttura, e sicurezza. Poiché le tecnologie e gli standard continuano ad evolversi, L’IoT ambientale potrebbe svolgere un ruolo sempre più importante nel monitoraggio delle risorse, gestione dell'inventario, e visibilità della catena di fornitura.