В 2010–2011 годах Cisco и Ericsson прогнозировали, что отметка в 50 млрд подключенных устройств будет достигнута к 2020 году. Реальность оказалась скромнее — распространение IoT сдерживали стоимость подключения, ограничения автономного питания и сложность интеграции устройств в существующую инфраструктуру. Почему одни технологии десятилетиями работают в подвалах и на подстанциях, когда другие исчезают вместе с производителем, и какие решения станут нормой к 2035 году — объясняет Вячеслав Шириков, технический директор ГК «Лартех».
Что сегодня хочет получить заказчик в энергетике и ЖКХ
В начале двухтысячных от телеметрии ждали показания счетчика без выезда контролера и информации об аварии хотя бы задним числом. Сегодня заказчик хочет узнать, сколько ресурса осталось у оборудования и когда планировать ремонт.
В ЖКХ к дистанционному снятию показаний и контролю протечек постепенно добавляются инструменты мониторинга состояния инженерных сетей. В проектах, где накоплено достаточно данных о работе оборудования, их можно использовать для оценки износа и более обоснованного планирования ремонтов.
Число установленных датчиков перестало быть предметом гордости примерно тогда, когда первые крупные проекты отработали стартовый эксплуатационный год, в то же время была пересчитана стоимость замены батареек в тысяче точек. Вместо количества на первое место вышли надежность связи, скорость монтажа силами обычной бригады и понятный срок окупаемости.
Первые прогнозы IoT строились на представлении о массовом и сравнительно дешевом подключении датчиков. В действительности стоимость каждого устройства продолжает складываться и после установки — его нужно обеспечивать питанием, обслуживать и периодически менять.
В исследовании 2018 года производитель автономных сенсоров PsiKick сравнил ранние прогнозы развития IoT. Если IBM в 2012 году ожидала триллион подключенных устройств уже к 2015 году, то другие исследования позднее называли гораздо более скромные значения, в том числе 25 млрд устройств. Авторы PsiKick связывали часть ограничений массового внедрения с обслуживанием батарейных датчиков, поскольку при больших масштабах проекта стоимость выездов персонала может оказаться сопоставимой со стоимостью самого оборудования.
Не стоит думать, что изменения коснулись только железа. Изменился и состав команд, отвечающих за такие проекты. Наряду с ИТ-подразделением в них все чаще участвуют специалисты по цифровой трансформации и эксплуатации оборудования. Заказчики оценивают внедрение по тому, как полученные данные помогают управлять инфраструктурой и сокращать эксплуатационные расходы.
При этом цена за ошибку разнится от одного сегмента отрасли к другому. В энергетике и нефтегазе последствия аварии конвертируются в миллионы рублей простоя и в риски для людей, поэтому расчет окупаемости там требуют давно и довольно жестко.
Технологии, выдержавшие реальную эксплуатацию
Если вынести за скобки счетчики, массовыми в ЖКХ стали вещи вполне приземленные, например, диспетчеризация лифтового хозяйства, датчики протечек с автоматическим перекрытием воды и контроль вывоза мусора и содержания зданий. В энергетике обычной практикой стали вибродиагностика и тепловизионный контроль на подстанциях, где перегрев в распределительном устройстве замечают задолго до возгорания.
Дольше всех живут протоколы, привязанные к уже существующей физической инфраструктуре. Wireless M-Bus сохранил позиции в дистанционном учете воды, тепла и газа, особенно там, где уже создана инфраструктура сбора показаний. Стандарт продолжает развиваться — в редакции EN 13757-4:2025 описаны режимы передачи данных для мобильного и стационарного считывания. При этом в проектах, требующих большой зоны покрытия и подключения устройств к удаленным платформам, с ним конкурируют NB-IoT и LoRaWAN.
Технология PLC обещала передавать данные по уже проложенным проводам, без единого метра новых линий, и обещание выполнила, но сигнал не проходит через трансформатор, так что дальше данные все равно идут по оптике или сотовой сети. Однако PLC получила дополнительный стимул к распространению с развитием интеллектуального учета электроэнергии — с 1 января 2022 года в России вводимые в эксплуатацию электросчетчики должны соответствовать требованиям к интеллектуальным системам учета, а способ передачи данных выбирается с учетом условий конкретного объекта.
В многоквартирных домах PLC позволяет использовать существующую электропроводку и обходиться без отдельной линии связи к каждому счетчику. Стандарты PRIME и G3-PLC обеспечивают технологическую основу для таких систем, хотя экономическая эффективность зависит от состояния сети, количества приборов и необходимого оборудования.
Та же привязка к физической инфраструктуре объясняет, почему технологии умного дома можно разделить на две группы. В квартире умный дом закрывает точечный комфорт — включение света, розеток и работу датчиков протечки под мойкой. В здании же речь идет об общей инженерии, то есть о домофоне, диспетчеризации и связи с управляющей компанией. При этом сотня умных квартир под одной крышей еще не делает дом умным, потому что без общего управления сценарии остаются разрозненными. На длинной же дистанции выигрывает централизованная инфраструктура, которая работает без интернета и служит десятилетиями, тогда как потребительский гаджет умирает вместе с облаком производителя.
Самый неприятный барьер оказался не технологическим. Датчик может исправно передавать данные, но труба или кабель под ним зачастую оказываются изношены настолько, что показания расходятся с проектными расчетами и почти ничего не говорят о реальном состоянии сети, пока не заменишь саму коммуникацию. Второе ограничение создают люди, поскольку дефицит инженеров и нежелание действующих сотрудников переучиваться стоят в одном ряду со стоимостью внедрения.
Что мешает проекту дойти от пилота до выпуска тиража
Sigfox — когда технология пережила компанию
Одним из самых показательных кризисов в истории IoT стала судьба французской Sigfox, которая собиралась построить глобальную сеть для подключения миллиардов маломощных устройств. В 2022 году компания оказалась в процедуре судебного восстановления из-за финансовых проблем, однако сама технология пережила своего создателя. В апреле того же года активы Sigfox приобрела UnaBiz, сохранившая инфраструктуру связи и продолжившая ее эксплуатацию.
В ряде радиоконфигураций Sigfox полезная нагрузка одного сообщения ограничивалась 12 байтами, а число передач могло достигать 140 в сутки. Для простейшей телеметрии этого было достаточно, но более сложные сценарии, требующие частого обмена данными или передачи объемной диагностической информации, создавали дополнительные ограничения. Финансовые проблемы первоначальной Sigfox показали, что даже технологически работоспособная сеть может оказаться сложной для масштабирования, если затраты на инфраструктуру опережают выручку.
На практике выбор технологии определяется архитектурой проекта. LoRaWAN часто используют для частных сетей и коммунального учета, поскольку компания может самостоятельно организовать покрытие и управлять инфраструктурой. NB-IoT чаще выбирают при наличии подходящего покрытия сотового оператора и возможности обслуживать устройства через его сеть. Оба подхода продолжают развиваться, а универсального решения для всех сценариев IoT пока не появилось.
Умный дом, зависящий от производителя
Другие технологии уходили гораздо тише. Google Weave вырос из разработок Nest и использовался как прикладной протокол для взаимодействия устройств умного дома. В декабре 2019 года Google объявила о передаче технологий Weave и Thread в совместный отраслевой проект Connected Home over IP, из которого впоследствии вырос Matter. Вместо развития отдельного решения для собственной экосистемы компания присоединилась к разработке общего стандарта.
Платформа Wink объединяла в одном приложении устройства разных производителей, включая Nest, GE и Philips. В период праздничных распродаж 2014 года компания сообщала примерно о 3000 активаций хабов в сутки, но уже в следующем году ее материнская компания Quirky обанкротилась. Сама Wink продолжила работу и несколько раз сменила владельцев, а в 2020 году столкнулась с проблемой зависимости оборудования от облачной инфраструктуры. Пользователей предупредили, что устройства со старой прошивкой после установленного срока могут навсегда потерять доступ к сервису. Эта история напомнила, насколько сложной оказывается эксплуатация умного дома, когда его центральные функции зависят от решений производителя.
Историю хаба Revolv в отрасли вспоминают до сих пор. Устройство стоимостью около 300 долл. компания Nest приобрела вместе с разработчиком, а весной 2016 года отключила серверную поддержку, после чего хаб полностью потерял работоспособность. Случай стал одним из самых известных примеров зависимости устройств умного дома от облачной инфраструктуры. Позднее развитие локальных сетевых протоколов и стандартов совместимости, включая Thread и Matter, позволило уменьшить такую зависимость в ряде сценариев.
До массового внедрения проекты чаще не доходят всего по трем причинам:
- Первая и самая частая — расхождения в стоимости одного подключения, как это случилось у Sigfox с его базовыми станциями.
- Вторая — питание датчиков. Без многократного роста емкости аккумуляторов при тех же габаритах носимые устройства вроде очков со встроенной камерой остаются лишь дорогими игрушками.
- Третья причина, несовместимость с уже установленным парком оборудования, добивает проект на переходе от пилота к уходу в тираж.
Как старые технологии находят вторую жизнь
В пучину технологий, впрочем, падает далеко не все и редко целиком. Хорошо заметна эта эволюция на примере Zigbee, который продолжает использоваться в датчиках, системах освещения и устройствах автоматизации. Одним из его ограничений долгое время оставалась совместимость оборудования разных производителей, особенно когда компании создавали собственные расширения поверх стандартных возможностей протокола.
Thread использует тот же радиостандарт IEEE 802.15.4, но строит сетевое взаимодействие на IPv6, позволяя устройствам работать в общей IP-архитектуре. Для подключения такой сети к домашней инфраструктуре используется пограничный маршрутизатор. В свою очередь, Matter определяет общий прикладной стандарт взаимодействия устройств, а старое оборудование Zigbee может подключаться к экосистеме Matter через специальные мосты.
Похожую эволюцию пережил Bluetooth. В 2010 году спецификация Bluetooth 4.0 принесла режим Low Energy, рассчитанный на передачу небольших объемов данных с низким энергопотреблением. Новая технология позволила создавать автономные датчики и носимые устройства с длительным сроком работы от батареи. При этом Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy используют разные режимы радиосвязи, а совместимость с оборудованием предыдущих поколений поддерживается двухрежимными устройствами.
Что ждет IoT в следующем десятилетии
Одна из технологий, распространение которой может ускориться к 2035 году, — V2X (Vehicle-to-Everything). Она позволяет автомобилям обмениваться информацией с дорожной инфраструктурой и другими участниками движения. Такие системы уже проходят испытания и внедряются в отдельных транспортных проектах, но для массового применения необходимы совместимые стандарты и развитая дорожная инфраструктура.
Вторая технология — агентный искусственный интеллект в устройствах. Под этим названием подразумеваются программы, которые не просто отвечают на вопросы, а сами следят за системой и принимают решения в заданных рамках. Подобных помощников уже создают для себя многие ИИ-энтузиасты, и постепенно механизм добирается до внедрения на производства.
По мере внедрения ИИ-агентов в промышленную инфраструктуру возрастет значение контроля доступа, защиты данных и безопасности автоматизированных действий. Особенно важно будет учитывать, какие команды агент вправе выполнять самостоятельно и как оператор сможет восстановить последовательность его решений. Что реально принесет будущее — увидим вместе.
Читайте также: