Gateway Internet of Things Berbasis Windows

* Artikel ini adalah hasil kerja sama dengan Intel Developer Zone. Artikel asli bisa dilihat di link ini.

Organisasi yang mengembangkan Internet of Things (IoT) akan menghadapi beberapa tantangan. Sebagai contoh, sebuah organisasi harus memiliki pemahaman yang jelas mengenai infrastruktur dan cara terbaik dalam mengkonfigurasikan perangkat IoT untuk mendukung sensor baru dan perangkat lainnya.

Di luar hardware fisik, tim developer dari organisasi tersebut harus terbiasa dengan software yang diperlukan yang memegang peran penting dalam keberhasilan membangun program IoT. Topik kali ini berfokus pada mengidentifikasi peluang yang ada di IoT dan menggambarkan cara di mana sistem operasi Windows 10 dapat bekerja sama dengan papan Intel Galileo atau Intel Edison dan Intel IoT Gateway Technology.

Mengidentifikasi Sumber Daya yang Ada

Tergantung pada situasi, sebuah organisasi mungkin memiliki investasi yang signifikan dalam sensor jarak jauh (misalnya detektor gerakan, pemantau pintu masuk dan keluar, peredam lampu otomatis, dan sensor suhu).

Untuk bisnis ini, langkah pertama yang penting adalah membuat inventarisasi semua sensor yang tersedia dan memantaunya. Inventaris ini harus mencakup detail antarmuka seperti perangkat yang kompatibel dengan Arduino, kebutuhan daya, dan mekanisme untuk pengumpulan data.

Mengirimkan Sensor Data untuk Koleksi

Mengumpulkan data dari sensor jarak jauh adalah langkah pertama dalam menggunakan data IoT. Mentransfer, menganalisis, dan mengambil tindakan berdasarkan data yang telah dikumpulkan sensor membutuhkan sarana yang dapat diandalkan untuk transportasi data.

Papan Intel Galileo dan Intel Edison (lihat Gambar 1) menyediakan berbagai kemampuan pengumpulan data secara kabel serta nirkabel. Ada banyak bacaan di online yang merincikan dasar-dasar untuk mengkonfigurasi papan sensor IoT.

Sebagai contoh, Windows IoT with Intel Galileo Getting Started Guide menyajikan demonstrasi program di papan Intel Galileo Gen 2 yang menggunakan sistem operasi Windows 10 IoT Core.

Dalam contoh ini, platform pengembangan Windows yang paling umum (Microsoft Visual Studio 2013) digunakan untuk membuat aplikasi konsol sederhana dengan bahasa C++. Tim pengembangan yang akrab dengan pemrograman Windows akan mudah beradaptasi dengan ini.

Gambar 1 Intel Galileo and Intel Edison Integration Board

Mekanisme umum untuk memindahkan data IoT dari mesin ke mesin (M2M) adalah protokol Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) dari OASIS. Protokol ringan ini dibuat menggunakan model “publish/subscribe” yang handal di mana klien akan mendapatkan pemberitahuan jika pembaruan data telah dipublikasikan dan dapat mengambil data tersebut dengan menggunakan salah satu dari tiga standar: memberikan sekali, memberikan paling banyak sekali, atau memberikan setidaknya sekali .

Ada beberapa implementasi yang tersedia untuk menyetel klien MQTT; misalnya, Windows Dev Center menyediakan contoh-contoh untuk mengimplementasikan M2Mqtt for .NET client dengan Visual Studio.

Agar client dapat mendaftarkan ketertarikan dalam pesan M2M, seperti pembaruan pengurukan sensor, akan sangat membantu untuk membuat sebuah broker atau gateway MQTT sehingga lebih dari satu papan Galileo atau Edison dapat menghasilkan pesan pembaruan.

Pendekatan ini menggunakan kekuatan pemrosesan papan untuk mengumpulkan sementara, menyimpannya, dan mengolah data sensor mentah dari array sensor ke dalam format yang lebih padat (seperti Time Series yang dikompresi atau transformasi Fast Fourier).

Fungsi Gateway

Dalam implementasi IOT, gateway bertindak sebagai router data ke client. Merilis data dari papan Intel Galileo dan Intel Edison ke gateway (misalnya dengan Ethernet, USB, Wi-Fi, atau Bluetooth), membuat notifikasi event yang kemudian dikirim ke semua client yang terdaftar. Menggunakan publish/subsribe MQTT dalam jaringan yang memiliki gateway IOT yang mendukung perilis data Intel Galileo atau Edison (lihat Gambar 2) memerluka gateway IOT tersebut bertindak sebagai broker MQTT.

Gambar 2. Internet of Things dengan sebuah gateway

Ketika masing-masing papan Intel Galileo dan Intel Edison yang dikonfigurasikan dengan client MQTT melakukan perilisan data ke Intel IoT Gateway Technology with Windows 10 IoT, host jaringan lainnya dapat menggunakan client MQTT yang kompatibel (misalnya Mosquitto) untuk berlangganan data tersebut. Teknik ini memungkinkan untuk pengumpulan data yang didistribusikan di seluruh wilayah geografis yang luas dengan banyak perangkat sensor.

Sebagai contoh dari agregasi data berskala besar, rangkaian sensor lalu lintas suatu daerah bisa memiliki ribuan sensor getaran kendaraan untuk memantau jalan dan memberikan laporan ke ratusan papan Intel Galileo dan Intel Edison yang selanjutnya akan memproses data dan diteruskan ke broker MQTT pusat.

Sistem hilir akan menerima pemberitahuan terbaru dan mengambil paket data untuk dianalisis lebih lanjut dan kemudian dilaporkan. Dengan cara ini, kemacetan transmisi data berkurang sehingga memungkinkan prototype dapat berubah dengan cepat menjadi solusi lengkap.

Analisis dan Cloud

Kekuatan sebenarnya dari solusi IoT terletak pada analisis data yang mendalam. Mengingat ribuan sensor melaporkan jutaan data, menfaat dari langkah pra pemrosesan dari papan Intel Galileo dan Intel Edison menjadi lebih jelas. Alih-alih sistem analisis berurusan dengan kelebihan data, broker MQTT dapat mengatur dan memasukkan aliran data ke dalam sebuah data store yang sesuai seperti Apache Hadoop. Selanjutnya, analisis pola dapat dilakukan secara “offline” dengan mencari pola atau anomali dalam data.

Situs Intel Cloud Technology Analytic menawarkan platform pemrosesan terbuka untuk memperkenalkan pelaku IoT ke ide pengumpulan dan analisis data berbasis cloud. Situs ini juga menawarkan tool dan framework untuk mengimplementasikan perintah dari layanan berbasis web ke mesin analisis data berbasis cloud dan sistem sinyal. Kunjungi Intel Developer Zone untuk mengetahui informasi lebih lanjut.

Kesimpulan

Dengan menggunakan hardware (misalnya papan Intel Galileo, Intel Edison, dan gateway IoT yang sudah dikustomisasi), software (Mosquitto, Windows Configuration Software for Intel IoT Gateway), dan tool (Visual Studio, Windows PowerShell, Microsoft Office, dan IBM SPSS) sebuah organisasi dapat secara efektif memanfaatkan infrastruktur berbasis Microsoft yang sudah tersedia untuk memfasilitasi pengembangan produk IoT.

Tantangan masih ada, terutama ketika developer mengintegrasikan perangkat IoT dengan sensor yang sudah ada dan peralatan pemantauan. Selain itu, kemampuan pengolahan sinyal terdistribusi dari papan Intel Galileo dan Intel Edison dapat dikombinasikan dengan broker MQTT agar menawarkan fleksibilitas yang besar untuk berbagai macam aplikasi.

Manufaktur, pemerintah, komersil, dan jenis organisasi lainnya bisa mendapatkan keuntungan langsung dari pendekatan yang diuraikan di sini: satu-satunya batas hanyalah imajinasi kamu.