كيف يُحدث إنترنت الأشياء الجديد في مجال إنترنت الأشياء الصناعي ثورة في مشهد إنترنت الأشياء الصناعي

NB-IoT (إنترنت الأشياء ضيقة النطاق الضيق) في تغيير مشهد إنترنت الأشياء الصناعي. وقد جعلت ميزاتها المثيرة للإعجاب مثل التكلفة المنخفضة والطاقة المنخفضة والتغطية الجيدة والأمان والموثوقية من هذه التقنية تقنية مثالية للتطبيقات الصناعية. وقد ظهر تأثير إنترنت الأشياء الجديد في جميع الصناعات تقريبًا. تقدم هذه المقالة مقدمة لمفاهيم إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض وإنترنت الأشياء الصناعي، ثم تصف كيف مكّنت ميزات إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض من تمكين وتعزيز تطبيقات إنترنت الأشياء في المشهد الصناعي. ثم يناقش في القسم التالي بعض حالات الاستخدام لمختلف الصناعات التي أثرت فيها إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض بشكل كبير مثل التصنيع والمدن الذكية والزراعة والصناعات الطبية. كما يتم هنا أيضًا تضمين بعض التحديات المرتبطة بإنترنت الأشياء ذات النطاق العريض ومستقبل إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض في المشهد الصناعي.

ما هو إنترنت الأشياء الجديد؟

تقنية NB-IoT هي تقنية حديثة منخفضة الطاقة تدعم الاتصالات ثنائية الاتجاه co1TPTP14Tunication ثنائية الاتجاه بمعدلات بيانات تصل إلى 200 كيلوبت في الثانية. وهي تُستخدم على نطاق واسع لتطبيقات إنترنت الأشياء، والاتصالات ذات معدل البيانات المنخفض communications، والتطبيقات ذات عمر البطارية الطويل. إن إنترنت الأشياء ضيقة النطاق قادرة على تحقيق مستويات عالية من الكفاءة باستخدام طيف الترددات الراديوية ضيقة النطاق إلى جانب تقنيات التعديل المتقدمة وتقنيات الوصول المتعدد مثل الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) والوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA) بالإضافة إلى تقنيات إدارة الطاقة المتقدمة. يتيح ذلك الاستخدام الفعال للطيف المتاح ويطيل عمر بطارية أجهزة إنترنت الأشياء. ومقارنةً بتقنيات إنترنت الأشياء الأخرى، توفر تقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض-إنترنت الأشياء أمانًا وتغطية وموثوقية أفضل.

ما هو إنترنت الأشياء الصناعي؟

يُعد إنترنت الأشياء الصناعي أحد أسرع القطاعات نموًا وهو الأعلى إنفاقًا على إنترنت الأشياء في السوق العالمية. يتمثل الهدف الرئيسي لإنترنت الأشياء الصناعي في ربط الآلات والأجهزة وتوفير حلول ذكية من أجل تحسين الكفاءة من خلال أتمتة عمليات العمل في الصناعات وتحسينها. وهي تختلف عن إنترنت الأشياء الاستهلاكية حيث يمكن أن تتسبب الأعطال في إنترنت الأشياء الصناعية في عواقب كارثية وتنطوي على مخاطر عالية ومواقف مهددة. يتم استخدام إنترنت الأشياء الصناعي الآن في كل الصناعات تقريبًا بدءًا من الهندسة والتصنيع والسيارات والروبوتات إلى الزراعة والرعاية الصحية والصناعات المصرفية.

الميزات الرئيسية لتقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق الضيق التي تمكّن من تحويل إنترنت الأشياء الصناعية

لقد أحدثت إنترنت الأشياء ضيقة النطاق ثورة في مجال إنترنت الأشياء الصناعي نظرًا لميزاتها الرائعة وبالتالي توفر تسهيلات أفضل مقارنةً بتقنية GSM/GPRS أو أي تقنية أخرى متعلقة بإنترنت الأشياء. توفر تقنية NB-IoT تغطية أعمق ويمكنها اختراق العقبات بسهولة. وهذا يجعل من الممكن تنفيذ أجهزة إنترنت الأشياء حتى في المناطق النائية أو تحت الأرض.

الميزة الرئيسية الأخرى لإنترنت إنترنت الأشياء من NB-IoT هي عمر البطارية الطويل. نظرًا لأن تقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض NB-IoT تعمل بمعدلات بيانات منخفضة، فإنها تستهلك طاقة منخفضة وبالتالي يمكنها العمل لفترة أطول دون الحاجة إلى استبدال البطارية. وهذا مفيد لتطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية لأنه يقلل من تكلفة الصيانة الإجمالية للجهاز. من العوامل الرئيسية التي أدت إلى انتشار استخدام إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض NB-IoT في المجال الصناعي هو قدرته على الاتصال الآمن بتقنية الاتصال المشترك 1TP14. وهذا يجعلها مثالية لـ تطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية لأن خصوصية البيانات وأمانها أمر بالغ الأهمية. نظرًا لاستخدام طيف تردد لاسلكي ضيق، سيتم تقليل التداخل من الأجهزة الأخرى. وهذا يضمن اتصالاً موثوقاً بين أجهزة إنترنت الأشياء، وهو أمر مهم في المجال الصناعي لتقليل المخاطر المرتبطة بالصناعات. وهذا يجعله أيضاً وضع اتصال مشترك مناسب للاستخدام في البيئات الصاخبة. ومن الأسباب الأخرى لاستخدام إنترنت الأشياء ذو النطاق العريض في التطبيقات الصناعية هو قدرته على دعم عدد هائل من الأجهزة. فقد مكنت قابليته للتوسع من استخدام إنترنت الأشياء ذو إنترنت الأشياء قصير المدى في تطبيقات مثل التحكم في حركة المرور الآلية في المدن حيث يتم توصيل عدد هائل من الأجهزة. تستخدم تقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض البنية التحتية الخلوية الحالية. ولذلك، فهي سهلة النشر ويمكن إعدادها بسهولة لتطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية. وهذا يقلل من التكلفة والوقت، وهي ميزة أخرى لإنترنت الأشياء ذات النطاق العريض التي ساهمت في التحول الهائل في قطاع إنترنت الأشياء الصناعي.

لقد شهد مشهد إنترنت الأشياء الصناعي دفعة هائلة بسبب تطبيق إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض. فقد حسّن من الإنتاجية والكفاءة الإجمالية في تطبيقات إنترنت الأشياء. ونظرًا لأن إنترنت الأشياء الجديد قد مكّن تطبيقات الصيانة التنبؤية ومراقبة الأصول، فقد أدى ذلك إلى انخفاض كبير في وقت تعطل الأصول. تُعد القدرات التشغيلية المحسّنة وتقليل التكاليف التشغيلية وتحسين الجودة بعضًا من الفوائد التي حققها استخدام إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض في إنترنت الأشياء الصناعية.

حالات استخدام إنترنت الأشياء الجديد

أثر إنترنت الأشياء ضيق النطاق على جميع الصناعات تقريبًا. نناقش أدناه بعض الصناعات التي تحسنت على قدم وساق مع استخدام إنترنت الأشياء ضيق النطاق.

1. الصناعة التحويلية

تُعد الصناعة التحويلية واحدة من الصناعات الرئيسية التي شهدت تحولاً كبيراً من خلال استخدام إنترنت الأشياء في تطبيقات إنترنت الأشياء. في مجال التصنيع، تُعد الصيانة التنبؤية أحد المجالات الرئيسية التي يتم فيها تطبيق إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض. يمكن أن يؤدي التنبؤ باحتمالية تعطل المعدات إلى تقليل وقت التعطل، كما سيسمح للمصنعين بإعداد جداول الصيانة وفقًا لذلك. يمكن أيضًا استخدام إنترنت الأشياء غير المتصلة بالإنترنت الصباحي في تتبع الأصول. سيؤدي ذلك إلى إنشاء رؤية شاملة للتشغيل وسلسلة التوريد، وهذا بدوره سيساعد المصنعين على تتبع سلاسل التوريد الخاصة بهم وتحسينها. تتيح تقنية NB-IoT إمكانية التصنيع الذكي، مما يساعد على تقليل الهدر وتحسين الجودة من خلال تحديد العيوب في وقت مبكر من الإنتاج وتحسين الكفاءة الكلية.

2. الصناعة الزراعية

الصناعة الزراعية هي صناعة أخرى تأثرت بشكل كبير بإنترنت الأشياء. فقد حدثت ثورة في أنظمة المراقبة مثل مراقبة رطوبة التربة ومراقبة صحة المحاصيل التي تعمل بمفاهيم إنترنت الأشياء بسبب إنترنت الأشياء. وقد مكّنت المزارعين من تحسين جداول الري وتحديد الآفات والأمراض في وقت مبكر في المحاصيل بحيث يمكن اتخاذ الإجراءات اللازمة. إدارة الثروة الحيوانية وأنظمة تتبع الحيوانات وأنظمة مراقبة صحة الحيوان هي بعض الأمثلة الأخرى التي تم فيها تحسين إنترنت الأشياء في قطاع الزراعة من خلال استخدام إنترنت الأشياء غير المتصلة بالإنترنت.

3. المدن الذكية وتخطيط المدن الذكية

لقد تم تحسين مفهوم المدينة الذكية بشكل كبير من خلال إنترنت الأشياء. وقد تم استخدامه في مجموعة متنوعة من تطبيقات المدن الذكية. تساعد مواقف السيارات الذكية من خلال تحديد أماكن وقوف السيارات المفتوحة على تقليل الازدحام المروري في المدن. كما يتم تشغيل أنظمة الإضاءة الذكية لمصابيح الشوارع أيضًا بواسطة إنترنت الأشياء. يمكن أن تساعد في تقليل استهلاك الطاقة من خلال السماح بالتعديل التلقائي لسطوع مصابيح الشوارع اعتمادًا على مستويات الإضاءة المحيطة. كما يمكن أن تساعد أنظمة إدارة النفايات الذكية التي تستخدم إنترنت الأشياء الضوئي القريب من الأرض في تحسين عملية جمع النفايات وتقليل التكاليف التشغيلية.  

4. الصناعة الطبية

الصناعة الطبية هي صناعة أخرى أحدثت ثورة مع إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض. وتُعد مراقبة المرضى عن بُعد مجالاً رئيسيًا يُستخدم فيه إنترنت الأشياء عن بُعد. وقد مكّن هذا الأمر مقدمي الرعاية الصحية والمرضى من التواصل والاتصال المشترك أثناء تواجدهم في مواقع بعيدة. كما تُستخدم إنترنت الأشياء غير المتصلة بالإنترنت عن بُعد لتتبع الأصول الطبية. فقد كانت أنظمة إدارة المخزون من الإمدادات الطبية وأنظمة تتبع المعدات الطبية التي تم تمكينها بواسطة إنترنت الأشياء القريب من الشبكة أمرًا حيويًا لمقدمي الرعاية الصحية ليكونوا دائمًا على استعداد لحالات الطوارئ. أصبحت مفاهيم المستشفيات الذكية التي تشمل تتبع المرضى وتتبع الموظفين ممكنة نتيجة لتطبيق NB-IoT.

التحديات المرتبطة بتقنية إنترنت الأشياء الضوئي الوطني

على الرغم من الفوائد والتحسينات العديدة التي جلبتها تقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق الترددي المنخفض في الصناعات، إلا أن هناك بعض التحديات أيضاً. أحد التحديات الرئيسية المرتبطة بتقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق الترددي المحدود هو النطاق الترددي المحدود. وهذا يمكن أن يخلق بعض المشكلات عند استخدامه في المناطق الحضرية عالية الكثافة. على الرغم من أن هذا الاتصال آمن، إلا أنه نظرًا للعدد الهائل من الأجهزة المتصلة ببعضها البعض يمكن أن يكون هناك بعض المخاوف الأمنية أيضًا. التحدي الآخر هو أن وقت الاستجابة في NB-IoT أعلى مقارنةً بغيره من تقنيات LPWAN مثل LoRaWAN. والهدف من ذلك هو اكتشاف طرق لتقليل السمات السلبية لإنترنت الأشياء ذات النطاق العريض إلى الحد الأدنى وتحسين التقنية بحيث يمكن دمجها بشكل أكبر في تطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية.

مستقبل NB-IoT في إنترنت الأشياء في إنترنت الأشياء IIoT

في المستقبل، سيتعزز استخدام إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض في الصناعات بشكل أكبر. ستستمر تقنية إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض في التأثير على جميع الصناعات، وهي استثمار مستقبلي، خاصةً مع تقدم تقنيات مثل 5G والجيل السادس. يتطلع بائعو الشرائح ومصنعو الأجهزة ومزودو المعدات إلى دمج استخدام إنترنت الأشياء بتقنية إنترنت الأشياء ذاتي التنظيم في منتجاتهم، وبالتالي سيحدث تقدم كبير في المستقبل القريب. يعد استخدام تقنيات الشبكة ذاتية التنظيم (SON) والحوسبة الطرفية لتحسين قابلية التوسع في تطبيقات إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض بعض مجالات البحث المستقبلية في إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض بالنظر إلى المشهد الصناعي.  

الخاتمة

في الختام، أحدثت تقنية إنترنت الأشياء NB-IoT ثورة في مشهد إنترنت الأشياء الصناعي من خلال توفير شبكة اتصالات مشتركة منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة وموثوقة لتطبيقات إنترنت الأشياء. تُعد التغطية العميقة، وعمر البطارية الطويل، والاتصال الآمن بتقنية إنترنت الأشياء من الميزات والمزايا الرئيسية لإنترنت الأشياء ذات النطاق العريض التي عززت الصناعات. وقد أثرت إنترنت الأشياء ذات النطاق العريض على جميع الصناعات تقريبًا بما في ذلك التصنيع والزراعة والصناعات الطبية. على الرغم من وجود بعض التحديات مثل النطاق الترددي المحدود ووقت الاستجابة المرتبط بإنترنت الأشياء، إلا أنه مع البحث والتحسينات، سيكون إنترنت الأشياء قصير المدى أكثر تأثيرًا في المشهد الصناعي في المستقبل.