Již delší dobu se v dopravě používají zařízení pro sledování pohybu, často napojená na senzory hlídající například teplotu nákladu nebo přetížení či otřesy. V této oblasti se již nic převratného neočekává. Pokud tedy opomineme nástup „plnotučných“ 5G připojení, která umožní přenos v zásadě neomezeného objemu dat s extrémně nízkým zpožděním. Tyto možnosti budou tak extrémní, že je možné je demonstrovat například na vzájemné komunikaci vozidel v reálném čase se zpožděním tak nízkým, že autonomní systémy díky němu dokáží zabránit srážce.

My se však budeme věnovat úplně opačnému extrému a to zařízením, která díky mobilním 5G sítím mohou komunikovat roky bez nutnosti dobíjení nebo výměny baterií. Po počátečním váhání se mobilní operátoři vrhli na spuštění těchto protokolů (Narrow Band IoT a LTE-M) velmi intenzivně a nyní jsou tyto sítě spuštěny ve většině vyspělých zemích a využívají jej desítky milionů zařízení. Velmi brzy překonáme hranici 100 milionů Narrow Band IoT (NB-IoT) zařízení v těchto sítích.

Abychom ukázali možnosti využití technologie NB-IoT v logistice, dopravě a obchodu můžeme zmínit dva příklady řešení, která byla vyvinuta v České republice. Je bohužel dobře skrývaným tajemstvím, že Česká republika je díky investici Vodafone světovou špičkou v oblasti pokrytí a vývoje pro mobilní LowPower sítě. Šikovní čeští vývojáři tak mohou pracovat na řešeních, která se plně otestují u nás a pak nasazují v západní Evropě nebo USA, kde takto dobré podmínky stále nemají.

Chytré plomby zjednodušují obchod

Prvním příkladem může být chytrá plomba. V dnešní, stále se zrychlující době, se častěji než dříve jednotlivé kroky obchodního procesu překrývají. Dnes již často není možné, aby se začalo vyrábět až poté co je zaplaceno. Zpoždění výrobou, přepravou a odbavením by bylo příliš velké. Proto se riziko rozděluje mezi všechny zúčastněné.

Aby bylo možné realizovat obchod tak, že odběratel zboží dostane ihned po zaplacení, byl vyvinut systém chytré plomby. Náklad je zabezpečen tak, aby nemohlo dojít k otevření například boxu, přívěsu či kontejneru. Zabezpečení je pak spojeno s NB-IoT komunikačním modulem, který je nezávislý na napájení a po dobu až několika let, což je v tomto případě velmi naddimenzováno a běžně dostačující jsou měsíce provozu, podává informace o poloze a stavu zásilky.

Zásilka tak může být na základě zálohy vyrobena a zaslána odběrateli, a teprve ve chvíli, kdy má dojít k dokončení transakce, je dodavateli potvrzen neporušený stav zabezpečení, odběratel zaplatí a dodavatel plombu uvolní.

Zásilka může být klidně uložena v podzemním skladu odběratele, poněvadž výhodou řešení s technologií NB-IoT je výborná dostupnost signálu i místech, která by byla jiným IoT technologiím dostupná jen těžko. Byly dokonce realizovány operace s využitím blockchainu, kde převody v řádu sekund umožňují skutečně velmi rychlý platební styk.

Mobilní technologie tak slouží nejen k hlídání obsahu zásilky bez nutnosti externího napájení, například z palubní sítě kamionu, ale podporují i velmi rychlé výměny peněz za produkt.

Hlídač dobíjení baterií zamezuje plýtvání

Druhým příkladem pak může být implementace řešení chytrého řízení napájení trakčních baterií.

Až k překvapivě velkým ztrátám dochází v důsledku nesprávného dobíjení a nakládání s bateriemi, které slouží k pohonu například vysokozdvižných vozíků nebo jiných pomocníků v dnešních moderních skladech a obchodních provozech. Jedná se například o situace, kdy jedna směna zapomene po skončení práce připojit baterie správně na nabíječky a další směna musí čelit vybitým vozíkům. Velkým opomíjeným problémem je i nesprávné nabíjení, které vede ke snížení životnosti baterií, zvýšení nákladů a tedy ke snížení zisku.

Zatímco prostoje jsou evidentní a lépe vyčíslitelné, se škodami způsobenými špatným nakládáním s bateriemi mají jedno společné. Obtížně se dokazuje, jak k poškození došlo a kdo je za něj zodpovědný. A ještě komplikovanější je nastavit procesy tak, aby k takovým škodám vůbec nedošlo.

Řešení je opět vyvinuté v České republice. Inteligentní řízení dobíjení baterií je založeno na senzorech, které sledují způsob, jak je trakční baterie nabíjena a vybíjena a také provozní hodnoty (jako je například teplota a hladina elektrolytu). Data jsou předávána do aplikace, která je vyhodnocuje a je schopna nejen vystavit report, zda je s bateriemi zacházeno v souladu s doporučeními výrobce, ale zejména varovat velmi brzy v případech, kdy hrozí nějaká škoda. Například, pokud je nastaven třísměnný provoz a po skončení jedné směny nejsou vozíky s nízkým napětím baterie připojeny k nabíječce tak, aby další směna před jejím začátkem měla dostatečný počet vozíků k dispozici, obdrží e-mail nebo SMS s touto informací zodpovědní pracovníci.

Jedná se o řešení v rámci NB-IoT, a tak je samozřejmostí, že celé zařízení má extrémně nízkou spotřebu energie a mohlo by dokonce na svůj nezávislý zdroj pracovat roky. Jelikož je spotřeba tak nízká a zařízení samo má velmi malé rozměry, je připojeno přímo na sledovanou baterii.

Toto řešení bude postupně aplikováno na stovkách tisíc trakčních baterií po celém světě.

Budoucnost je v non-IP

Celou velkou oblastí je sledování polohy a stavu zásilek od velikosti balíčku až po kontejnery. Toto téma je z technologického pohledu tak rozsáhlé, že vydá na samostatný článek.

Věřím však, že i ochutnávka v podobě dvou zmíněných příkladů nasazení mobilních LowPower řešení ve vaší fantazii spustit mnoho dalších možností využití. Vězte, že většinu z nich je možné novými technologiemi realizovat.

A kam se budou Low Power technologie posouvat dále? K ještě větším energetickým úsporám. V hardwarové oblasti – v rámci senzoru – jsou už limity energetické úspornosti téměř dosaženy, takže se naděje programátorů i provozovatelů zařízení upínaly k dalším částem procesu, jako je datový přenos. Naštěstí i v této oblasti je Česká republika na špici – nově jsme jako první na světe schopni přenášet data bez využití IP protokolu, což snižuje energetickou náročnost až o 50 %!

Karel Krčmář Autor článku je průkopníkem IoT v ČR. Je zakla­da­te­lem společ­nos­ti M2M Communi­ca­tion Holding (M2MC), která umožňu­je zájemcům o IoT snadné propoje­ní jejich zaříze­ní a aplikací. Dříve působil jako obchodní ředitel a poté country manager českého zastou­pe­ní nadnárod­ní­ho operátora Telia Inter­na­tio­nal Carrier. Cenné zkušenosti získal u Hewlett-Packard a IBM, kde byl zodpovědný za výzkum LowPower IoT sítí. Poté založil společnost, která v ČR vybudo­va­la první mobilní IoT síť s techno­lo­­gií Sigfox. V roce 2017 pak založil společ­nost M2MC.