Sisteme de achizitie a datelor care integreaza protocoalele de comunicatii industriale în timp real pentru monitorizarea condițiilor de mediu

Rețelele de senzori pentru monitorizarea mediului au evoluat semnificativ în ultimul deceniu, astfel, acestea sunt utilizate într-o gamă largă de domenii precum monitorizarea calității aerului, emisiilor de gaze, condițiilor meteorologice, calității și nivelului apei, și infrastructurilor critice ce stau la baza marilor comunități urbane. Rețelele wireless de senzori (WSN) permit dezvoltarea și implementarea de aplicații inovatoare în domeniul monitorizării condițiilor de mediu, oferind o serie semificativă de beneficii precum transmiterea datelor în timp real către platforme Cloud, fiabilitate, scalabilitate și o arie extinsă de acoperire. Aceste rețele constau într-un număr mare de dispozitive distribuite, fiecare integrand capabilități de detecție, procesare și transmitere a datelor. Datele colectate sunt utilizate de instituțiile de evaluare a riscurilor de mediu și de cercetători pentru identificarea și evaluarea riscurilor, dar și pentru fundamentarea și implementarea unor politici de mediu sau soluții TIC în vederea promovării principiilor de dezvoltare durabilă și protejării sănătății umane. Odată cu proliferarea tehnologiei 5G, soluțiile de monitorizare pot beneficia de o viteză mai mare de transmisie a datelor, o latență mai mică și, prin urmare, o capacitate mai mare de monitorizare la distanță, un număr mai mare de dispozitive conectate și posibilitatea implementării rețelelor virtuale. Arhitectura conceptuală a unei platforme de monitorizare a parametrilor de mediu este prezentată în figura de mai jos.

Principalele tendinte în domeniul soluțiilor de monitorizare ce au la bază rețele de senzori sunt următoarele:

⦁    Migrarea către senzori fără baterie are potențialul de a diminua semnificativ necesarul de întreținere a rețelelor de senzori și costurile asociate pierderilor de date, eficienței energetice scăzute și reciclării bateriilor. Astfel, companii precum Everactive [] au în curs de dezvoltare soluții de senzori independente din punct de vedere energetic, care produc energie electrică din energie solară, vibrații și energie termică. 
⦁    Containere pentru microcontrollere: acest concept permite procesarea datelor la nivelul EDGE, integrând astfel în dispozitivele de colectare a datelor aplicații care în mod uzual rulau în Cloud. Astfel, compania Nubix [] a dezvoltat o soluție care permite instalarea de containere pe microcontrollere ce au propriul sistem de operare. Acest principiu de funcționare facilitează managementul dispozitivelor IoT în timp real și scalabilitatea rețelelor de senzori.
⦁    Rețele de tip MESH: aceste rețele de senzori permit determinarea poziției exacte a obiectului pe care sunt amplasați senzorii în spațiul 3D. De exemplu, compania Cipher Skin [] utilizează acest principiu pentru programe de reabilitare ce implică efort fizic, în vederea determinării poziției exacte a corpului. 
⦁    TinyML: în mod uzual, tehnicile avansate de inteligență artificială se aplică în Cloud sau la nivelul dispozitivelor de tip Gateway, însă cercetarea în domeniul IoT are ca direcție de acțiune utilizarea algoritmilor de inteligență artificială la nivelul microcontrollerelor integrate în soluțiile de senzori. Această direcție facilitează reducerea dependenței de rețele de date dar și securizarea acestora, analizarea datelor având loc la nivelul senzorilor. 

Creșterea rapidă a cererii pe piața soluțiilor IoT (Internet of Things) a determinat apariția unui număr mare de dispozitive și platforme, ce integrează o varietate de funcționalități și tehnologii. Astfel, principalul obiectiv al producătorilor a fost să dezvolte soluții complete care să corespundă nevoilor emergente, pornind de la infrastructura hardware necesară pentru colectarea datelor, până la platforma Cloud pentru stocarea, procesarea și vizualizarea datelor. Din acest motiv, varietatea mare de soluții existente în prezent a cauzat un deficit major în consistența și uniformitatea standardelor la nivelul acestei piețe, această piață fiind dominată de soluții proprietare ce prezintă un grad relativ scăzut de compatibilitate cu soluții terțe oferite de alți producători. Odată cu evoluția acestei industrii, devine din ce în ce mai necesară adoptarea unui model standardizat pentru atingerea unui nivel ridicat de interoperabilitate, fiabilitate și scalabilitate.