Internet Industriel des Objets IIOT : La technologie des drones étend la portée de l'IoT mobile

Les drones étendent la portée de l'IoT mobile et peuvent être un moyen peu coûteux et moins dangereux de résoudre les problèmes sur le terrain. R

Les véhicules aériens sans pilote – plus communément appelés «drones» – ont transformé le rêve des frères Wright de voler habité sur son oreille en introduisant des engins volants sans pilote dans les voies respiratoires.
Les drones peuvent être utilisés pour une variété d'activités, de la tâche solennelle de la guerre à distance aux singeries des aviateurs amateurs. Mais il y a beaucoup plus d'activité de drones qui comblent le fossé entre les outils militaires et les jouets pour amateurs, car les entreprises ont commencé à apprécier les avantages opérationnels et économiques des fonctions activées par les drones.
Les drones varient en taille d'à peine un pied de longueur à la taille d'un petit avion, selon la tâche à accomplir. Parmi ces tâches, certaines des applications les plus intrigantes sont apparues dans les environnements Internet des objets / industriels IIoT / IIoT. Les drones peuvent effectivement ajouter des points de terminaison IoT mobiles pour étendre un réseau au-delà de ce qui serait autrement des limitations physiques. Cela est devenu critique car de nombreux processus d'entreprise ont lieu à la périphérie du réseau. À son tour, la technologie des drones a étendu les capacités de nombreux appareils IoT mobiles à de nouveaux territoires à la périphérie.
«Je pense que les drones sont vraiment des appareils IoT et qu'il y a beaucoup de chevauchements en termes de technologie, mais aussi de clients et de cas d'utilisation», a déclaré Adam Bry, PDG de Skydio, un fabricant de matériel et de logiciels pour drones à Redwood City, en Californie.
Variés appelés véhicules aériens sans pilote (UAV) ou systèmes d'aéronefs sans pilote (UAS), les drones sont particulièrement capables d'explorer et de signaler des endroits qui peuvent être inaccessibles par d'autres moyens. Dans un contexte IoT, un drone peut agir comme un capteur mobile pour collecter des données et les retransmettre à une application cloud ou à un autre service d'analyse.
Les drones peuvent également être utilisés comme dispositifs d'inspection à distance pour aider à maintenir les points de terminaison IoT et d'autres composants. Par exemple, un drone peut vérifier l'état physique des capteurs de tour ou d'autres équipements connectés à l'IoT, éliminant ainsi le besoin d'inspections en personne potentiellement dangereuses. Dans certains cas, il peut être possible d'utiliser un drone pour effectuer les activités de maintenance nécessaires ou les réparations de l'appareil. À tout le moins, c'est un moyen rapide, sûr et économique de garder un œil sur les équipements critiques.
Le marché des drones se développe
La société de recherche Gartner a projeté une croissance pour les drones commerciaux. «En 2020, les expéditions mondiales de drones d'entreprise Internet des objets (IoT) (définis comme des drones volants) totaliseront 526 000 unités, soit une augmentation de 50% par rapport à 2019», a noté Gartner dans son analyse des prévisions: Expéditions de drones d'entreprise IoT, dans le monde entier. «Les expéditions mondiales devraient atteindre 1,3 million d'unités d'ici 2023.»
«Soudainement, le rythme s'est accéléré», a déclaré David Benowitz, responsable de la recherche chez DroneAnalyst. «Nous avons vu beaucoup plus d’utilisations industrielles au cours des dernières années et c’est là que se produit beaucoup d’accélération. Mais vous savez, au cours des quatre ou cinq dernières années, en particulier, nous avons vu beaucoup de maturité dans la technologie des drones et cela a conduit à beaucoup… d'adoption par les entreprises. "
L'adoption par les clients suit également les projections du marché. Dans une enquête menée par DroneDeploy, un fournisseur de logiciels pour drones, auprès de 140 de ses clients, 53% ont déclaré qu'ils prévoyaient d'augmenter leurs dépenses pour les drones et les logiciels pour drones en 2020. Les conclusions de la société, détaillées dans son «État du marché des drones 2020: Échelle and Growth », a également noté que moins de 5% des répondants prévoyaient de réduire les dépenses liées aux drones.
Malgré cette nouvelle prometteuse, la technologie des drones est une industrie naissante, mais avec un potentiel et une marge de croissance, en particulier dans les environnements IoT. «C’est… encore le Far West, du point de vue des produits et de la technologie», a déclaré Bry.
Comment la technologie des drones est-elle utilisée et pourquoi
Le rapport Gartner a indiqué que les drones sont actuellement les plus largement utilisés par l'industrie de la construction, suivis par les services de surveillance des incendies, les compagnies d'assurance et les services de police. Au cours des prochaines années, tous ces secteurs devraient doubler leur utilisation des drones.
Une enquête menée par Drone Industry Insights (DII), dont les résultats ont été publiés dans le rapport Drone Industry Barometer 2020 de l'organisation d'études de marché sur les drones, a indiqué que l'inspection / maintenance était le principal cas d'utilisation de drones, comme l'ont noté 35% des fournisseurs de services de drones et 18 % d'utilisateurs professionnels, respectivement. Les autres utilisations clés comprenaient la cartographie (25% / 16%), l'arpentage (15% / 33%) et la photographie ou le tournage (16% / 19%).
Les répondants du DII ont classé les raisons d'utiliser des drones comme étant très importantes, importantes et non importantes. Soixante pour cent ont déclaré que le gain de temps était très important, suivi de près par l'amélioration de la qualité (59%). Cinquante-trois pour cent ont déclaré que l'amélioration de la sécurité au travail était très importante et, finalement, 47% ont jugé les économies de coûts très importantes.
Quelques industries ont été pionnières dans l'utilisation de drones comme extensions de leurs environnements IoT ou comme complément à d'autres processus de collecte de données.
Les entreprises énergétiques ajoutent des inspections par drone à leurs vastes infrastructures IoT. Les drones peuvent facilement survoler et balayer visuellement les lignes électriques, les éoliennes et autres équipements de production et de transmission – des tâches qui, autrement, devraient être effectuées manuellement ou qui pourraient ne pas être réalisables du tout. Le mantra du drone de plus rapide, moins cher et plus sûr rend leur utilisation particulièrement intéressante pour les fournisseurs d'électricité.
L'agro-industrie représente une autre verticale pionnière des drones. Les grandes exploitations agricoles s'appuient déjà sur des capteurs connectés à l'IoT pour mesurer l'arrosage, la qualité du sol et d'autres paramètres clés. Mais de nombreuses fermes ont ajouté des équipements de détection embarqués sur des drones à leurs arsenaux. Les drones collectent certaines des mêmes informations que les capteurs connectés, mais ils peuvent aller au-delà des informations plus basiques avec des données collectées à l'aide de techniques avancées telles que la photographie infrarouge et d'autres images aériennes.
Les industries de la construction et de l'assurance ont également été naturellement adaptées à la technologie des drones, car elle leur permet d'inspecter facilement les sites et les structures sans nécessiter la présence de travailleurs sur place.
Skydio's Bry a décrit comment le département des transports de Caroline du Nord utilise le matériel et les logiciels Skydio pour inspecter le dessous et les structures de soutien des ponts.
«Il s'agit d'un cas d'utilisation où, dans le passé, nous utilisions ce qu'on appelle un camion snooper, qui est une machine géante qui roule le long du haut du pont puis suspend une personne en dessous à un gros bras en porte-à-faux, ce qui est très cher et dangereux. » Dit Bry.
Inutile de dire que l'utilisation d'un drone au lieu du camion snooper a évité une grande partie des dépenses et du danger de l'approche précédente. La capacité du drone Skydio à fonctionner de manière autonome est critique dans ce cas, car le drone peut avoir à voler au-delà de la ligne de visée de l'opérateur.
Charges utiles de drone
Compte tenu de la variété des tâches que les drones peuvent gérer, ils doivent transporter des équipements spécialisés pour à la fois collecter des données et transférer les données vers des terminaux IoT ou d'autres installations à des fins d'analyse.
L'équipement de base pour drones comprendra des appareils de navigation et de communication tels que les radios GPS et Wi-Fi ou LTE pour transmettre des données.
Les caméras – des caméras fixes et vidéo aux appareils d'imagerie plus sophistiqués – sont également des composants de base des outils de drones. Selon leurs applications, les drones peuvent également transporter des équipements de détection de chaleur ou d'humidité. Les données d'imagerie peuvent désormais être traitées en temps réel, ce qui donne aux drones l'apparence de tout autre appareil de collecte de données connecté à un IoT.
Les drones peuvent également être utilisés pour transporter des marchandises, comme le montrent les tests d'Amazon de livraison par drone de produits de vente en ligne.
Considérations relatives à la mise en œuvre du drone
Les drones sont généralement équipés de deux types de logiciels. Le logiciel étroitement associé au matériel du drone manipule le drone et l’engrenage pour le maintenir en l'air tout en le reliant à un opérateur qui contrôle la trajectoire de vol du drone. Le deuxième type de logiciel est l'application – les programmes qui permettent au drone d'accomplir sa tâche spécifique et de recueillir des informations pertinentes.
Actuellement, il n’existe pas de normes pour le logiciel de contrôle ou d’application, de sorte que l’acheteur potentiel doit être conscient que le logiciel d’application doit généralement être personnalisé pour fonctionner avec le drone d’un fabricant spécifique et son système d’exploitation de base. En conséquence, vous devez vous assurer que le logiciel dont vous avez besoin peut réellement fonctionner sur le matériel de drone que vous avez l'intention d'acquérir. Skydio, par exemple, commercialise certains logiciels d'application, tels que Skydio 3D Scan et Skydio House Scan, avec ses drones, et s'associe également avec des fabricants de logiciels de drones tiers pour d'autres applications. Et, bien sûr, un utilisateur potentiel doit confirmer que le format des données que le drone collecte et diffuse est cohérent avec les autres formats actuellement utilisés par les programmes d'analyse de données déjà en place. Certains travaux d'intégration peuvent être nécessaires.
Chaque fabricant a généralement ses propres SDK [software development kits] qui fonctionnent comme des API [application programming interfaces] afin que vous puissiez installer différentes applications, avoir des contrôles différents et avoir une automatisation différente », a noté Benowitz.
Une autre considération est le type de communications dont le drone est équipé et la facilité avec laquelle il s'intégrera à un IoT existant ou à un autre environnement en réseau.
«Il existe des formes de communication propriétaires, et la plupart des communications entre le drone et la télécommande sont propriétaires», a déclaré Benowitz, «et généralement, elles sont cryptées sous AES-256.»
Alors que la plupart des drones utilisent le Wi-Fi ou une variante propriétaire de cette norme, le haut débit LTE est une alternative imminente. Cela pourrait être rendu possible en incorporant une puce SIM dans le drone, ce qui lui permettrait d'exploiter la technologie 4G ou 5G pour étendre considérablement sa portée opérationnelle.
«Je pense qu’avec le temps, le LTE deviendra un ingrédient vraiment essentiel pour l’industrie», a déclaré Bry de Skydio.
L’augmentation de la portée n’est pas seulement un obstacle technologique. Les réglementations de la FAA limitent actuellement le vol de drones «au-delà de la ligne de vue» et au-dessus des personnes ou de nuit. Pour faire fonctionner un drone dans l’une de ces conditions, il faut une dérogation de la FAA et éventuellement passer un test qui démontre les compétences de pilotage d’un opérateur.
L'autonomie de la batterie est un autre problème de portée. La batterie doit alimenter le vol du drone, ainsi que la collecte et la transmission des données, de sorte qu’une durée de vie courte de la batterie signifie des missions plus courtes et plus fréquentes. La technologie des batteries s'est améliorée et, comme pour les autres appareils de transport équipés de batteries, la technologie fait l'objet de beaucoup d'attention et de développement. Une entreprise française, xSun, tente de résoudre le problème des batteries en équipant ses drones de cellules solaires.
«Je dirais que pour la majorité des applications, l’autonomie de la batterie n’est pas un problème majeur», a noté Benowitz. "Si vous effectuez une mission d'imagerie automatisée, les drones sont suffisamment automatisés pour que, lorsque vous avez besoin d'échanger des batteries, ils reviennent simplement, vous échangerez la batterie et il retournera à son travail."
D'autres développements à surveiller incluent des dispositifs d'amarrage sophistiqués qui peuvent recharger et lancer des drones autonomes, et des systèmes de gestion du trafic qui fourniront des commandes de vol plus sophistiquées.
Les autocollants de prix des drones varient
Compte tenu de ce qu'ils peuvent accomplir dans certains environnements, les drones peuvent être des solutions extrêmement économiques, surtout si les alternatives sont des vols habités en hélicoptères ou autres aéronefs.
Le coût d'un drone dépendra en grande partie de son application – ce qu'il est censé faire, pendant combien de temps et dans quelles conditions. Cela dit, un drone commercial peut être presque aussi bon marché qu'un modèle grand public, coûtant environ un millier de dollars. Les drones destinés à un usage industriel, cependant, sont plus chers, bien sûr, mais tombent généralement toujours dans la fourchette des «milliers de dollars», plutôt que des dizaines de milliers.
"Il y a une large gamme – la majorité des achats se situent toujours dans la fourchette de prix de 1 000 à 2 000 dollars", a déclaré Benowitz.
Pour la plupart des entreprises, ce prix modique ferait des drones une alternative très abordable en complément d'une infrastructure IoT / IIoT.

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