Nevidna magija pametnih omrežij

Tehnični sistemi s tipali, pogoni in vdelanimi programi pridobivajo identiteto, inteligenco in avtonomijo, pametna omrežja pa postajajo ena najpomembnejših usmeritev našega stoletja.

Jata delfi nov, kolonija termitov, domorodci v Avstraliji in poslovneži v ljubljanskem BTC-ju ali poslovnem središču v Londonu imajo veliko več skupnega, kot bi si kdo lahko mislil. Vse te družbe namreč delujejo zato, ker med sabo komunicirajo, se organizirajo in ustanavljajo omrežja. Samo z omrežji družabna bitja uspevajo obvladovati izzive, ki jih prednje postavlja okolje. Naravni in starodavni modeli na splošno veljajo tudi za sodobne tehnologije. Tehnični sistemi postajajo vse bolj samostojni zaradi tipal, pogonov in programske opreme, ki inertnim objektom zagotavljajo nekaj inteligence in identitete. S komunikacijsko tehnologijo taki sistemi ustvarjajo omrežja na višji ravni, delovati pa so sposobni hitreje in učinkoviteje, bolj prilagodljivo in ceneje kot njihovi osamljeni deli. Princip »dodane vrednosti, utemeljene na inteligentnem povezovanju«, postaja ena od megausmeritev novega stoletja.

Medomrežje objektov

O pametnem povezovanju lahko govorimo v gradbeništvu, industrijski avtomatizaciji, nadzoru trgovanja, logistiki, prometni telematiki, zdravstveni negi in energetiki. Rezultat takega povezovanja so tudi internet in radijska omrežja. Velika in kompleksna IT-podjetja, kot sta na primer IBM in Siemens, omogočajo različne tehnološke rešitve na tem področju, kar navadno vključuje tudi dobro poznavanje potreb uporabnikov oziroma strank. Kako se bo naprej razvijal svet povezanih objektov? Kako bodo komunicirale naprave v naših omreženih domovih? Kaj bo z razvojem upravljanja javnih potniških sistemov v mestih? Kakšno bo nadaljnje povezovanje sistemov v stavbah, prodajnih središčih, zabaviščih in drugje, v katerih se bosta še naprej izboljševali učinkovitost in varnost? »Vsestransko porazdeljevanje informacij in mrežno povezovanje sveta postajajo iz dneva v dan vse večja resničnost, « pravi prof. Friedmann Mattern s švicarskega tehnološkega inštituta. »Dolgoročno gledano se ustvarja medomrežje neživih objektov, katerih delovanje se nam vse bolj zdi kot nevidna magija.«

Samoorganizirajoča se omrežja tipal lahko poskrbijo za gašenje požara v stavbi, opozorijo na nevarnost plaza ali izboljšajo učinkovitost elektrarne na veter, če omenimo le nekaj primerov. Omrežne tehnologije lahko zagotovijo tudi varnost v zabaviščnih parkih in prometnih predorih, v katerih je njihova uporaba posebno pomembna zaradi morebitnih pogubnih posledic nesreč. V predoru Giswil v Švici na primer je oprema podjetja Siemens, ki samodejno odkriva prepočasna ali ustavljena vozila, zastoje in požar, obvešča nadzorno službo in po potrebi aktivira alarm. Nadzorni sistem v najvišji svetovni stavbi, Taipei 101, ki je visoka 500 m, spada med najnaprednejše na svetu. Sistem SiPass namreč povezuje 500 nadzornih kamer in 300 čitalnikov kartic, nameščenih ob vratih, dvigalih in na drugih mestih. Povsod je onemogočen nepooblaščen pristop. S sistemom SiPass je povezan sistem upravljanja in nadzora energije, ki skrbi za kakovost zraka, temperaturo in osvetljevanje prostorov s 35.000 fluorescentnimi cevmi, kar vključuje 47.000 kontrolnih enot v stavbi.

Najvarnejši predor na svetu: nadzorni sistem v Giswilu samodejno odkriva zastoje v prometu in dim (kar se občasno preverja tudi z gasilskimi vajami).

Integrirani sistemi

Inteligentna omrežja na področju prometa prinašajo vse več dodane vrednosti, ker se nenehno povečuje pomen mobilnosti ljudi. Obseg potniškega prometa se je samo v Evropi od začetka devetdesetih let povečal za več kot 18 odstotkov. Povprečen voznik v Nemčiji porabi 65 ur letno za čakanje v prometnih zastojih, zaradi katerih se samo v Nemčiji porabi 40 milijonov litrov goriva na dan. Take izgube stanejo nemško ekonomijo med 100 in 200 milijard evrov na leto. Še huje je, da se v Evropi zgodi 1,4 milijona prometnih nesreč z 1,8 milijona poškodovanih in 50.000 mrtvimi vsako leto. Telematske rešitve na vozilih lahko zmanjšajo gospodarske in človeške izgube, tako da na primer pomagajo voznikom pri izogibanju zastojem in iskanju mesta za parkiranje. Po besedah prof. Edwarda Krubasika učinkoviti navigacijski sistemi že danes zmanjšujejo zastoje za 100 odstotkov in porabo goriva za 15 odstotkov. Zmogljivosti avtocest se lahko s telematskimi sistemi povečajo za nadaljnjih 10 odstotkov, onesnaževanja zraka pa se lahko zmanjša za 15 odstotkov. Po raziskavi analitskega podjetja Frost & Sullivan se 88 odstotkov evropskih lastnikov avtomobilov zanima za telematske aplikacije, kot so navigacijski sistemi (GPS) in klicni centri za nujne primere.

Lastnike kamionov zanimajo sistemi upravljanja, ki nadzirajo vozila in zbirajo podatke, koristne za načrtovanje potovanj, logistično načrtovanje in tehnični nadzor vozil. Leta 2004 je bilo v Evropi že 4,2 milijona avtomobilov opremljenih s telematskimi in »infozabavnimi« (angl. infotainment) sistemi, od tega pa tretjina z navigacijskimi sistemi. Do leta 2010 se bo število tako opremljenih avtomobilov povečalo na 14 milijonov. Z navigacijskimi sistemi (GPS) bo opremljenih 80 odstotkov novih manjših avtomobilov. Po oceni podjetja Frost & Sullivan je trg tovrstnih sistemov leta 2006 prinesel 2,7 milijarde evrov. Analitsko podjetje ABI Research pa ocenjuje, da bo že sam trg navigacijskih naprav leta 2013 vreden več kot 150 milijard evrov. Gonilo rasti bodo varnostni sistemi, ki skrbijo za pomoč v nujnih primerih, sistemi za sledenje v primeru kraje ter integrirani sistemi, ki združujejo navigacijo, zabavo (predvsem radio), pomoč pri parkiranju, klice na pomoč in diagnostiko na daljavo. Frost & Sullivan ocenjuje, da je bilo leta 2004 v Evropi 1,1 milijona integriranih sistemov, leta 2010 pa naj bi se število povečalo na 6,6 milijona in doseglo 38,6-odstotni delež. Očitno je, da si vozniki želijo vse več udobnosti, varnosti in zabave v širšem smislu.

Industrijska omrežja

Integrirani sistemi so tudi prilagodljivi, da lahko ustrezajo posebnim željam voznika, njihove cene pa se bodo še naprej zniževale. Fiat v sodelovanju z Microsoftom razvija standardizirane telematske rešitve, ki naj bi bile na voljo že do konca leta. Analitiki napovedujejo, da bodo do leta 2012 skoraj vse evropske države uvedle sisteme E-cestninjenja. Nemško združenje elektrotehnične in elektronske industrije ocenjuje, da je trg prometne telematike vreden 25 milijard evrov, z rastjo od 6 do 7 odstotkov na leto. Trg se bo še hitreje širil z uvajanjem standardov, za katere bodo poskrbeli zakonodaja, sektor javnih naložb in industrijska združenja. Evropska unija si je pred tremi leti zastavila cilj, da do leta 2010 zmanjša stroške komercialnega prometa za 25 odstotkov in število smrtnih nesreč za 50 odstotkov. Pogoj je seveda povečana uporaba telematske opreme.

V Nemčiji so zadnji dve leti porabili 200 milijonov evrov za posodabljanje sistemov kontrole prometa na avtocestah.

Industrijska brezžična lokalna omrežja (iWLAN) omogočajo medsebojno delovanje strojev brez dotika, brez omreženih kablov, pa še v izboljšanih proizvodnih procesih. V Volkswagnovi tovarni v Emdenu so pred dvema letoma s tako tehnologijo opremili celotno proizvodno linijo. iWLAN omogoča varen in zanesljiv prenos podatkov, s hitrostjo 11 Mbit/s na frekvenci 2,4 GHz oziroma 54 Mbit/s pri frekvenci 5 GHz. Tehnologijo WLAN smo najprej uporabljali le za hišna in pisarniška omrežja, izkazalo pa se je, da je dovolj dobra tudi za industrijsko uporabo. V tradicionalnih omrežjih WLAN so pri prevelikem obsegu prenosa podatkovni paketi čakali v vrsti. V industrijski uporabi to ni mogoče, ker bi prišlo do napačnega delovanja, kot so vrtenje z napačno hitrostjo, ustavitev dela na napačnem mestu, ponavljanja operacij in podobno. Zato je z uvajanjem iWLAN-a povečana zanesljivost operacij, vzpostavljena medsebojna odvisnost, izboljšani pa sta diagnostika in kontrola. Zdaj na primer lahko obroč, ki prinaša vijak, primerja njegovo velikost s podatki v bazi, delavec pa vse operacije spremlja na zaslonu.

Omrežna dodana vrednost

Pametno povezovanje uvajajo tudi v skladiščih, kot je Rewe v Norderstedtu v Nemčiji, v katero lahko zložijo 30.000 palet. Približno 3500 palet vsebuje 1600 različnih izdelkov, ki se vsak dan distribuirajo v predmestja Hamburga. Na palete vsak dan pride približno 100.000 paketov oziroma škatel. Za skladišče so razvili novo programsko opremo za upravljanje, ki bi uporabljala nalepke za radijsko identifikacijo (RFID) z miniaturnim čipom in anteno. Čip lahko vsebuje nekaj sklopov podatkov, kot so vrsta izdelka, datum proizvodnje, namen in podobno. Podatki se lahko berejo naenkrat za celotno paleto, kmalu pa bo to mogoče za ves tovornjak. Taka »masivna« identifi kacija je povezana z resnimi težavami, kot sta vpliv kovin na natančnost branja (če vrečke vsebujejo aluminijasto folijo) in voda v izdelkih.

Direktor švicarskega zveznega tehnološkega inštituta prof. Friedmann Mattern v svoji knjigi »Internetne stvari« (Internet of Things) opisuje prihajajoči svet, v katerem bo skoraj vsak objekt inteligentno povezan z drugimi objekti. Zbliževanje tehnologij, kot so mikroelektronika, brezžične komunikacije, senzorji in novi materiali, nas bo neizogibno pripeljalo do »pametnih objektov «, ki bodo zaznavali svoje okolje, obdelovali podatke in komunicirali z drugimi objekti. »Tega nočem imenovati inteligenca, ker objektom manjkata znanje in sposobnost razlaganja, ki ju imamo ljudje,« pravi Mattern. Medtem ko postajajo vse pametnejše in vse bolj avtonomne, se stvari ne obnašajo vedno tako, kot pričakujemo. Zato nekateri strokovnjaki vztrajajo pri možnosti deaktiviranja inteligence objektov, ki pa ne bo zmeraj mogoča niti priporočljiva. »Omreženost prinaša dodano vrednost – podobno, kot je človeško telo več kot skupek telesnih celic,« komentira Mattern. »Zato bodo v svetu inteligentnih omrežij in pametno povezanih objektov tudi načrti odpornosti proti okvaram, ki bodo zagotavljali pravilno delovanje sistema v izjemnih položajih.«

Esad Jakupović

Nevidna magija pametnih omrežij