O que é um Nó em IoT?
Os nós são elementos físicos da arquitetura IoT que permitem uma conexão entre o mundo físico e a Internet.
Os dispositivos que constituem os nós de IoT são responsáveis pela recolha, processamento e envio de dados. Podem ser sensores, atuadores ou qualquer dispositivo inteligente que recolha informações do ambiente e as transmita para que possam ser processadas ou utilizadas por outros sistemas.
Estes dados podem ser enviados para um servidor local ou para a nuvem, onde são transformados em informações úteis para Smart Cities, lares inteligentes ou para a toma de decisões críticas em entornos industriais.
Exemplos de Nodos:
- Sensores de Pressão
- Sensores de Rotação
- Sensores de Velocidade
- Dispositivos USB
- Dispositivos Bluetooth
- Reguladores de Voltagem
É importante destacar que os nós são um conjunto integrado de vários componentes que trabalham em harmonia. Pelo que conformam uma rede de nós, que só em conjunto cobram um sentido real.
Se quiser saber mais detalhes sobre Topologias de redes IoT, neste artigo falamos a diferença entre arquiteturas de tipo estrela e mesh.
Protocolos de Comunicação Comuns em IoT
- MQTT: É um protocolo leve ideal para comunicações eficientes de dispositivos com recursos limitados.
- CoAP: Desenhado para dispositivos restritos em redes com limitações.
- HTTP/HTTPS: Usado principalmente em nós com mais recursos que se comunicam diretamente com serviços web.
Exemplos Práticos de Nodos IoT no Quotidiano:
Para melhor compreender o conceito, vejamos alguns exemplos comuns.
- Sensor de Temperatura Inteligente:
Um nó que monitoriza a temperatura ambiente e comunica com um sistema central de climatização. - Wearable de fitness:
Um nó móvel que recolhe dados fisiológicos e os sincroniza com uma aplicação. - Sensor de estacionamento:
Um nó que deteta a presença de veículos e comunica o estado da vaga.
Quando o processamento dos dados coletados é feito nos nodos, chamamos de Edge Computing. Este sistema de computação da informação é o nível mais próximo aos dispositivos e ao mundo físico. Por outro lado, no Cloud Computing, os nós são limitados a funções de coleta e transmissão de dados, pois a análise e processamento da informação é feita na nuvem.
Os nós representam a essência da Internet das Coisas, funcionando como os sentidos e membros de um sistema inteligente distribuído. Estes dispositivos que combinam capacidades de sensorização, processamento e comunicação são os que permitem transformar objetos comuns em dispositivos ‘smart’ capazes de interagir com o ambiente e tomar decisões.
Sugerimos a leitura deste artigo para conhecer as Vantagens de cada um dos tipos de Processamento.
Uso de CPU's para gerir os nós da rede IoT
Microcontroladores vs CPU's Industriais
Algumas CPU’s podem fazer parte da rede de nós IoT, funcionando como uma unidade de processamento local. Estas unidades são como o cerébro que executa o código e coordena todas as operações.
Os microcontroladores são utilizados numa ampla gama de situações: desde dispositivos inteligentes até robótica e controle de drones e aviões de aeromodelagem. No entanto, em ocasiões, dado o número de nós vinculados à unidade de processamento, o volume de dados a serem processados ou a complexidade das operações exigem um maior poder de computação.
Na indústria podem ser necessários CPU’s para coordinar os robots industriais, fundamentalmente na robótica colaborativa, onde o controlo preciso e uma rápida toma de decisões a partir de dados coletados por diversos sensores.
Se não tem muito clara a diferença entre estes componentes tão falados no mundo da eletrônica, consulte este artigo onde falamos a Diferença entre Microcontroladores e Microprocessadores.
Ordenadores Industriais para soluções IoT
Como escolher um ordenador para IoT?
Escolher o computador industrial certo para uma rede IoT é uma decisão importante, pois este equipamento será muitas vezes o cérebro ou um nó crítico da sua operação, a funcionar em condições que um PC normal não suportaria.
Avalie rigorosamente o ambiente operacional
- Temperatura: Onde vai operar? Numa fábrica quente, num armazém frio, ao ar livre? Verifique a gama de temperatura operacional suportada (ex: -20°C a 70°C).
- Pó e Humidade: Precisa de proteção contra partículas ou líquidos? Procure classificações IP (Ingress Protection), como IP65 ou superior, se necessário.
- Vibração e Choque: Equipamentos industriais estão muitas vezes sujeitos a vibrações. Certifique-se de que o PC tem resistência adequada, especialmente se for montado em máquinas ou veículos.
- Ruído Elétrico: Ambientes industriais podem ter interferência eletromagnética. Procure PCs com boa blindagem e isolamento elétrico.
Defina os Requisitos de Processamento e Memória (Edge Computing):
- Carga de Trabalho:
O PC vai apenas agregar dados e funcionar como gateway, ou precisa de realizar processamento local complexo (análise de vídeo, machine learning no edge)? Isto ditará a CPU (ex: Intel Atom, Celeron, Core i3/i5/i7 de gerações adequadas) e a quantidade de RAM necessária.
Não sobredimensione sem necessidade: Um processador mais potente consome mais energia e gera mais calor, o que pode ser um problema em designs sem ventoinha (fanless). Equilibre a performance com os requisitos térmicos e de consumo.
Verifique a Conectividade e Portas de E/S (Entrada/Saída):
De que portas precisa especificamente para ligar os seus sensores, atuadores e outros dispositivos?
- Portas Série: RS-232, RS-422, RS-485 são comuns para equipamentos industriais legados.
- Ethernet: Quantas portas? Precisa de Gigabit? Precisa de PoE (Power over Ethernet) para alimentar dispositivos?
- USB: Que tipos (2.0, 3.0, 3.x) e quantas?
- I/O Digital (GPIO/DIO): Para ler sinais on/off ou controlar relés.
- I/O Analógico: Para ler sensores com saídas analógicas.
- Conectividade Sem Fios: Wi-Fi (que norma?), Bluetooth, e crucialmente para IoT, talvez LoRaWAN, NB-IoT ou 4G/5G celular com suporte para SIM card.
- Fieldbus: Suporte para protocolos industriais específicos como CAN bus, Modbus, Profibus/Profinet, se necessário.
Considere o Formato Físico e a Montagem:
- Onde será instalado?
Precisa de ser compacto (Box PC)? Montado em calha DIN (DIN Rail)? Integrado num painel (Panel PC, com ecrã tátil)? Montado em rack? - Dissipação de Calor:
Designs fanless (sem ventoinha) são altamente recomendados para ambientes industriais, pois eliminam uma peça móvel propensa a falhas e evitam a entrada de pó. Verifique se a dissipação passiva é adequada para a carga de trabalho e temperatura ambiente.
Priorize a Robustez e Fiabilidade:
- Construção: Procure chassis metálicos robustos.
- Componentes: Componentes de grau industrial têm maior tolerância e durabilidade.
- MTBF: Verifique o Tempo Médio Entre Falhas (Mean Time Between Failures) especificado pelo fabricante, se disponível.
Segurança
- Procure funcionalidades como TPM (Trusted Platform Module) 2.0 para segurança baseada em hardware, Secure Boot e opções de gestão remota segura. A segurança é crítica em sistemas IoT.
Escalabilidade
- Precisa de slots de expansão (ex: PCIe, Mini PCIe, M.2) para adicionar funcionalidades no futuro (ex: mais I/O, placas gráficas para IA, etc.)?
Não olhe apenas para o preço inicial. Considere os custos de potencial tempo de inatividade, manutenção, consumo de energia e a longevidade do equipamento. Um PC industrial mais caro, mas mais fiável, pode sair mais barato a longo prazo. Ao ponderar cuidadosamente estes pontos, estará mais bem preparado para escolher um computador industrial que não só satisfaça as necessidades atuais da sua rede IoT, mas que também seja fiável e robusto para o futuro.
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