Interface-Programmierung

IoT-Schnittstellen einfach verdrahten

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Anforderungen an einen IoT-Sensor

Ein Sensor für das Internet der Dinge, wie der in Schaubild 1 dargestellte SCS, benötigt eine besonders flexible Konfigurationsschnittstelle, die die speziellen Bedürfnisse und Anforderungen der IoT-Welt berücksichtigt. Sie sollte auf jeden Fall die folgenden Anforderungen erfüllen:

Schaubild 1: Physisch besteht ein SCS aus den Sensorelementen zur Messgrößenerfassung, einer analogen Signalkonditionierung, einem Analog/Digitalwandler (A/D-Wandler) und einem Kommunikations-Interface (Comm I/F). Für die Verbindungen zu verschiedenen Public und Private Clouds muss das Comm I/F die entsprechenden Protokolle und Datenformate unterstützen.
Schaubild 1: Physisch besteht ein SCS aus den Sensorelementen zur Messgrößenerfassung, einer analogen Signalkonditionierung, einem Analog/Digitalwandler (A/D-Wandler) und einem Kommunikations-Interface (Comm I/F). Für die Verbindungen zu verschiedenen Public und Private Clouds muss das Comm I/F die entsprechenden Protokolle und Datenformate unterstützen.
(Bild: SSV Software Systems)

1. SCS-IoT-Verbindung ist in einer für den Anwender einfach zugänglichen Abstraktionsebene vorkonfiguriert: Die IoT-Anbindung sollte auf keinen Fall „fest“ im SCS-Firmware-Code isoliert werden und sich nur durch ein Firmware-Update verändern lassen.

Eine solche SCS-Eigenschaft wäre allein schon aus IT-Security-Sicht problematisch. Bei einem zukünftigen Industrie 4.0-SCS kann zum Beispiel eine Public-Key-Infrastruktur (PKI) zum Einsatz kommen. Das digitale Zertifikat muss dann über die Abstraktionsebene austauschbar sein.

2. Protokoll- und Datenschnittstellencode nachladen, konfigurieren und den Treibercode ausführen: Soll der SCS als IoT-Daten-Frontend beispielsweise mit einer anderen Cloud verbunden werden und statt der bisher genutzten REST-basierten Kommunikation nun MQTT zur Sensordatenübermittlung zum Einsatz kommen, muss zunächst einmal ein neuer „IoT-Treiber“ nachinstalliert werden. Die erforderlichen Zugangsdaten der jeweiligen IoT-Serviceplattform müssen sich einstellen lassen. Das finale Ergebnis sollte als Komponente in einer Laufzeitumgebung – möglichst ereignisgesteuert – ausgeführt werden. Über diese SCS-Eigenschaft lassen sich auch zukünftige IT-Security-Anforderungen umsetzen.

3. Test- und Diagnosemöglichkeiten für die Schnittstellenverbindung zwischen IoT-Frontend und IoT-Backend schaffen: Um die vom Sensor als IoT-Daten-Frontend an das Backend geschickten Messwerte und die daraufhin erhaltenen Antworten bei der Inbetriebnahme oder im Fehlerfall vor Ort am SCS prüfen zu können, ist eine praxistaugliche Debug-Schnittstelle erforderlich.

4. Datenformate zwischen Backend und Frontend angleichen: Ist zum Beispiel ein anderes Datenformat für die Sensordatenübermittlung erforderlich, so muss sich die entsprechende Datenstruktur durch den SCS-Anwender verändern und an die Bedürfnisse anpassen lassen.

5. Einfache Bedienbarkeit und Langzeitverfügbarkeit: Eine intuitive Bedienung ist erforderlich, um ohne spezielle Programmierkenntnisse, Seminare und Handbuchstudium die nötigen Anpassungen vorzunehmen. Auch nach 10 Jahren muss sich der SCS noch mit einer anderen IoT-Plattform verbinden lassen. Es sollte daher keine Spezialsoftware (App, lizenzpflichtige PC-Software) zum Einsatz kommen.

6. Duplizierbare und weitestgehend Device-unabhängige Konfigurationsdaten: Die Konfigurationseinstellungen eines SCS müssen sich einfach auf andere SCS übertragen lassen, um eine ausgetestete IoT-Plattform-anbindung auf weitere IoT-Devices zu duplizieren. Weiter sollte die IoT-Anbindung möglichst unabhängig von einer bestimmten SCS-Hardwarearchitektur sein, so dass sich komplexe Konfigurationsdaten (Protokoll- und Datenschnittstellencode, Datenkonvertierungen usw.) auch nach einigen Jahren auf Nachfolgeprodukte übertragen lassen. Dabei sind IT-Security-Anforderungen zu beachten, beispielsweise die Verankerung digitaler Identitäten auf einer bestimmten Hardware.

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