Fra forbrukerenheter til fabrikker – Bluetooths industrielle evolusjon

I en tid hvor teknologi driver innovasjon og forbedrer hverdagens løsninger, er det viktigere enn noen gang å forstå hvordan teknologien kan tilpasses ulike bransjer. I Kureo har vi lang erfaring med å utvikle smarte løsninger som møter behovene i en stadig skiftende industri. Bluetooth-teknologien har ikke bare blitt en standard for forbrukerenheter, men har også et stort potensial innen industrien. I denne artikkelen tar vi deg gjennom Bluetooths historie og hvordan teknologien i dag kan styrke utviklingen og digitaliseringen av industrielle prosesser.

En kort historie om Bluetooth – fra forbrukerenheter til industriell adopsjon

Bluetooth-teknologien som har blitt en del av hverdagen vår ble opprinnelig utviklet på 1990-tallet av et team hos Ericsson. Teknologien ble oppkalt etter vikingkongen Harald «Blåtann» Gormsson, som forente deler av Skandinavia, og Bluetooth hadde som mål å forene ulike enheter ved å muliggjøre trådløs kommunikasjon over korte avstander. Teknologien ble opprinnelig utviklet for å fjerne behovet for kabler mellom mobiltelefoner, hodetelefoner og andre eksterne enheter.

Det første forbrukerproduktet med Bluetooth ble lansert i 1999, et trådløst handsfree-hodesett fra Ericsson. Lanseringen av Bluetooth 1.0-standarden kort tid etter førte til rask adopsjon i forbrukerelektronikk. Mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, trådløse mus, tastaturer og etter hvert lydprodukter som høyttalere og ørepropper ble Bluetooth-aktivert, og teknologien spredte seg raskt over hele verden. I løpet av de to neste tiårene utviklet Bluetooth seg med nye versjoner som forbedrer rekkevidde, hastighet og energieffektivitet. I dag tilbyr Bluetooth 5.0 og 5.2 utvidet rekkevidde, høyere datahastigheter og energieffektive løsninger, noe som utvider mulighetene for applikasjoner langt utover personlige enheter.

Personlig bruk og oppfatning av Bluetooth-teknologi

For de fleste er Bluetooth synonymt med personlige enheter. Enten det er å koble trådløse ørepropper, strømme musikk til en Bluetooth-høyttaler, eller pare en smarttelefon med bilens infotainment-system, har teknologien blitt en naturlig del av våre daglige rutiner. Denne utstrakte bruken blant forbrukere har ført til en oppfatning om at Bluetooth først og fremst er en praktisk funksjon for personlig elektronikk, og ikke en robust kommunikasjonsprotokoll som egner seg for mer krevende miljøer.

Med denne oppfatningen overser vi imidlertid Bluetooth-teknologiens tilpasningsevne og fremgang. Forbedringene i dataoverføringshastigheter, pålitelighet og energieffektivitet, spesielt med introduksjonen av Bluetooth Low Energy (BLE), gjør det til et interessant alternativ for industrier som trenger trådløs kommunikasjon. Vår fortrolighet med Bluetooth kan noen ganger begrense vår forståelse av dets potensiale utover personlige dingser, men i realiteten posisjonerer dens allsidighet det som en verdifull ressurs for en rekke applikasjoner—inkludert i industrielle miljøer.

Kommunikasjon i industrielle miljøer – en kort historie

I industrielle miljøer har kommunikasjonsprotokoller lenge vært en kritisk del av driften. Tradisjonelt sett var disse systemene kablet, ved bruk av feltbusser som Modbus, Profibus og CAN-bus. Disse protokollene tillot industrielle kontrollere, sensorer og aktuatorer å kommunisere over dedikerte kablede forbindelser. Selv om de var effektive, hadde feltbussene begrensninger når det gjaldt fleksibilitet, skalerbarhet og kostnadene knyttet til kabelinfrastruktur.

Med utviklingen av industrien førte behovet for raskere og mer fleksible kommunikasjonsprotokoller til adopsjonen av Ethernet-baserte protokoller som EtherNet/IP, PROFINET og Modbus TCP. Disse protokollene utnyttet hastigheten og tilgjengeligheten av Ethernet-nettverk, samtidig som de tilbød deterministisk kommunikasjon, noe som er avgjørende i automasjons- og kontrollsystemer. Overgangen til Ethernet-baserte løsninger forbedret dataoverføringshastighetene og forenklet integrasjonen med IT-nettverk, men de krevde fortsatt fysiske forbindelser, noe som begrenset mobiliteten.

Det neste store skifte kom med adopsjonen av trådløse protokoller i industrielle miljøer. Wi-Fi, Zigbee og proprietære trådløse protokoller begynte å erstatte eller supplere kablede nettverk. Trådløse løsninger introduserte nye nivåer av fleksibilitet, som gjorde det mulig å overvåke og kontrollere mobile enheter, samtidig som kostnadene for kabling ble redusert. Imidlertid lider Wi-Fi, selv om det er kraftig, ofte av rekkevidde- og interferensproblemer i komplekse industrielle miljøer.

Hvorfor Bluetooth er fornuftig i industrielle løsninger

Med sin robuste utvikling og teknologiske fremskritt, fremstår Bluetooth som en sterk kandidat for kommunikasjon i industrielle miljøer. Her er noen hovedgrunner til at Bluetooth er et fornuftig valg i industrielle applikasjoner:

1. Pålitelighet og robusthet

Med moderne versjoner som Bluetooth 5.0 og 5.2, tilbyr Bluetooth nå utvidet rekkevidde (opptil 240 meter under optimale forhold) og forbedrede dataoverføringshastigheter. Dens evne til å motstå interferens gjennom adaptiv frekvenshopping (AFH) gjør den egnet for industrielle miljøer hvor andre trådløse protokoller kan ha utfordringer på grunn av høy elektromagnetisk interferens.

2. Lavt strømforbruk

En av Bluetooths største fordeler i industrielle miljøer er det lave strømforbruket, spesielt med Bluetooth Low Energy (BLE). Enheter som bruker BLE kan fungere i flere år på små batterier, noe som gjør det ideelt for sensornettverk, fjernovervåking og batteridrevne industrielle enheter hvor strømsparing er avgjørende.

3. Skalerbarhet og fleksibilitet

Bluetooth er skalerbart og gjør det mulig å opprette mesh-nettverk, som er svært nyttige i industrielle applikasjoner. Mesh-nettverk gjør at enheter kan kommunisere over større avstander ved å videresende data gjennom mellomliggende enheter, og skaper dermed et robust og redundant kommunikasjonssystem. Dette gjør Bluetooth til et levedyktig valg for smarte fabrikker og andre Industri 4.0-applikasjoner, hvor et stort antall sensorer og aktuatorer trenger å kommunisere trådløst.

4. Sikkerhet

Med innføringen av Bluetooth 5.0 og senere versjoner har sikkerhetsfunksjonene blitt betydelig forbedret, inkludert sterkere kryptering og bedre autentiseringsprotokoller. Disse funksjonene sikrer at Bluetooth-baserte industrielle nettverk er sikre mot uautorisert tilgang eller manipulering, noe som er kritisk i industrielle miljøer hvor driftsikkerhet er essensielt.

5. Kostnadseffektivitet

Sammenlignet med andre trådløse protokoller, som Wi-Fi eller Zigbee, er Bluetooth-enheter ofte mer kostnadseffektive både ved utrulling og i driftskostnader. Dette er en betydelig fordel i mange industrielle miljøer som krever integrering av et stort antall sensorer og enheter.

6. Sømløs samhandling med smartteknologi

Siden Bluetooth allerede er så utbredt i forbrukerenheter, kan integrering av det i industrielle løsninger forenkle brukergrensesnitt og interaksjoner. Arbeidere kan bruke smarttelefoner, nettbrett eller wearables for å overvåke og kontrollere Bluetooth-aktiverte utstyr, og dermed redusere behovet for spesialisert maskinvare og dra nytte av den fortrolighet mange ansatte allerede har med teknologien.

7. Forenkling av AI-implementering i industrien

En annen viktig fordel ved Bluetooth i industrielle miljøer er hvordan det kan forenkle implementeringen av kunstig intelligens (AI). Ved å bruke Bluetooth-aktiverte sensorer og enheter som kontinuerlig samler inn og overfører data, kan industribedrifter enkelt integrere AI-algoritmer for sanntidsdataanalyse. AI kan bruke disse dataene til å optimalisere prosesser, forutsi vedlikeholdsbehov, og forbedre driftseffektiviteten. Siden Bluetooth-enheter er enkle å installere og vedlikeholde, reduserer de kompleksiteten og kostnadene ved å innføre AI-løsninger i eksisterende industrielle miljøer.

Kureos erfaring med bruk av Bluetooth i industrielle løsninger

Kureo har i løpet av årene brukt Bluetooth som en sentral del av en rekke spennende prosjekter.

Rytech

Sammen med Rytech har vi utviklet et system som skal forhindre farlige hendelser mellom personell og tunge kjøretøy. På grunn av store blindsoner på kjøretøy kan det være utfordrende å ha kontroll på om det er personell i nærheten av kjøretøyene. Derfor har vi benyttet oss av Bluetooth beacon som personell har på seg som del av sin personlige utrusting og som kan detekteres av en antenne på kjøretøyet. I antennen benytter vi oss av en teknologi som helter Angle of Arrival (AoA) som gjør oss i stand til å regne ut hvilken retning signalet fra beaconet kommer fra og vise føreren av kjøretøyet et skjermbilde av at det er personell i nærheten av kjøretøyet og hvor de befinner seg.

High Voltage Robotics

Sammen med High Voltage Robotics er vi i ferd med å utvikle et system for å effektivisere jobben med å strekke kraftledninger i strømnettet som bygges i Norge. Dette er komplekse operasjoner med mange potensielle feilkilder som må overvåkes. Derfor utvikler vi sammen et system der vi bruker noder med kamera og antenner for trådløs overføring av videostrømmer til en operasjonssentral. Dette gjør det mulig for en enkelt operatør å observere en rekke kritiske punkter på en gang.

Selve overføringen av videostrømmene skjer ved hjelp av direktiv trådløst internett. Dette er teknologi som potensielt gir mange kilometer rekkevidde. Men noe av problemstillingen her er at kamera og nettverksutstyr forbruker veldig mye strøm når det er operativt. Det var derfor nødvendig å lage et system der systemet ligger i «dvale» når det ikke er i bruk og vekkes opp kun når det skal brukes. I en normal operasjon så vil typisk hele operasjonen fra utstyr settes ut til det tas ned kunne være opp mot tre uker, mens aktiv bruk av utstyret kan være så lite som 30 timer. Ved å implementere en «dvalefunksjon» har det vært mulig å gå ned størrelsen på batteriet til en håndterbar størrelse. Men siden det trådløse nettverket ikke er operativt under dvalen så er det nødvendig med en dedikert kommunikasjonskanal til å vekke utstyret opp fra dvale. Mange forskjellige kandidater ble vurdert og alle poengene som vi har diskutert tidligere talte for BLE. Men vi var svært usikre på om rekkevidden var bra nok og stabiliteten var bra nok til at BLE kunne brukes til formålet. Vi bestemte oss derfor for å teste dette i felten for å finne svar.

For å ha et fleksibelt system jobbet vi med antakelsen at man bør ha stabil kommunikasjon på avstander på minimum 250 meter. Etter grundige tester på Stord Flyplass kunne vi fastslå at det er mulig å ha stabil funksjon på avstander over 1 kilometer. Det vil si med god margin over det som i utgangspunktet var kravet. Ikke verst for en teknologi som i utgangspunktet ble utviklet for å kommuniser et par meter!

Bluetooths fremtid i industrien

Bluetooth-teknologi har utviklet seg langt fra sine røtter som en enkel, trådløs kommunikasjonsprotokoll for forbrukerenheter. I dag har Bluetooth bevist sin allsidighet, robusthet og pålitelighet, noe som gjør det til en sterk kandidat for bruk i industrielle miljøer. Med dens lave strømforbruk, utvidede rekkevidde, forbedrede sikkerhet og evne til å integreres sømløst med eksisterende AI-teknologier, er Bluetooth godt posisjonert til å møte kravene fra moderne industrielle applikasjoner.

Gjennom smarte fabrikkoppsett, fjernovervåking, og AI-baserte løsninger, kan Bluetooth bidra til å drive den industrielle sektoren inn i en ny tidsalder med effektivitet og innovasjon. Dette viser at Bluetooth, til tross for sin enkle opprinnelse i forbrukerverdenen, har et stort potensial som en kritisk komponent i fremtidens industrielle kommunikasjonssystemer.