«Was hat LabVIEW mit dem Internet of Things (IoT) zu tun?», möchte man sich fragen. «Das IoT besteht doch (bald) aus absurd vielen vernetzten Geräten und intelligenten Systemen, die selbständig miteinander kommunizieren und ihre Daten in die Cloud schicken. Zum Beispiel soll der Kaffeekapselküchenkasten selbständig Nachschub organisieren, wenn die Vorräte zur Neige gehen, damit nicht etwa Koffeinmangelerscheinungen die Stimmung trüben. Hier ist Innovation und Connectivity gefragt. Wie kann sich das 30-jährige LabVIEW da bestmöglich einbringen?»
Das Internet of Things
Nun, das IoT besteht aus
- intelligenten Geräten (Smart Things), die miteinander kommunizieren können,
- von den Geräten an einen entfernten Ort (Cloud) gesendeten Daten und
- Anwendungen (Applications), mit denen Benutzer auf die Geräte und ihre Daten zugreifen.
Dabei sollte die Kommunikation aller Netzknoten untereinander gesichert sein.
Das Internet of Things: Intelligente Geräte, Cloud für Datenablage und Dienste, Anwendungen und (menschliche) Benützer.
LabVIEW, SmartDevices, CompactRIO und die Cloud
LabVIEW, die graphische Systemdesignsoftware des Herstellers National Instruments (NI), bietet sich bekanntlich an für
- Messdatenerfassung und -analyse,
- Steuerung von Messgeräten,
- Steuerung, Regelung und Überwachung (als Embedded-System) und
- Automatisierte Prüfsysteme.
Einige dieser Disziplinen sind auch im Umfeld des IoT relevant. So können die intelligenten Geräte Unmengen an Messdaten produzieren, die nach der Erfassung verarbeitet und analysiert werden müssen. Beispielsweise könnte diesbezüglich ein autonom arbeitendes und mit LabVIEW programmiertes CompactRIO (cRIO) von NI zur Sammlung und (Vor-)Verarbeitung der Daten mehrerer intelligenter Geräte eingesetzt werden. Die verarbeiteten Daten wären anschliessend bereit für den Transfer in eine zentrale Cloud.
NI CompactRIO sammelt Daten von intelligenten Maschinen und sendet sie in eine Cloud.
Ein cRIO- oder PXI-System kann als Embedded-System selber Daten erfassen, verarbeiten und weiterleiten sowie intelligente Geräte über definierte Schnittstellen konfigurieren und steuern. Die Daten in der Cloud können dann mit LabVIEW oder NI DIAdem analysiert und bewirtschaftet werden. Und selbstverständlich müssen die intelligenten Geräte Produktionstests durchlaufen, wofür sich LabVIEW, eventuell zusammen mit NI TestStand und Modulen in anderen Programmiersprachen und DLLs, eignet.
LabVIEW im Einsatz mit IoT-Sensorik
Ein Beispiel für IoT-Sensorik stellt der SmartConnector der Noser Engineering AG dar, ein selbstentwickeltes Low-Power-Gerät, das mit analogen und digitalen Schnittstellen Signale erfasst und via Bluetooth Smart (Buetooth Low Energy – BLE) an andere Geräte weiterleitet.
Smart Device: SmartConnector von Noser, Connectivity via BLE, Schnittstellen für Sensorik.
Es wäre nun interessant, mit LabVIEW über BLE den SmartConnector zu konfigurieren und Mess- und Statusdaten zu empfangen. Dies ist allerdings nicht von Haus aus möglich, da keine BLE-Bibliothek dabei ist. Dazu bietet sich der Einsatz von BLE-Modulen namhafter Hersteller wie Nordic, uBlox, TI und Stollmann, deren BLE-Bibliotheken als DLLs in LabVIEW eingebunden werden können.
LabVIEW: Kommunikation mit intelligentem Gerät via Bluetooth Low Energy (BLE) – Applikationsaufbau.
Um Daten von einem autonomen NI-System in die Cloud zu senden, gibt es verschiedene Machine-to-Machine-Protokolle (M2M) wie etwa Message Queue Telemetry Transport (MQTT). Dieses Protokoll befördert Daten als Nachrichten und kann auch mit hohen Verzögerungszeiten umgehen. Mehrere MQTT-Bibliotheken sind für LabVIEW verfügbar, unter anderem:
