Oproti tradičním dopravním systémům nabízí Internet věcí (IoT) v automobilech větší flexibilitu a přesnost, čímž hraje klíčovou roli v rozvoji inteligentních dopravních systémů (ITS).
Inteligentní dopravní systémy
IoT umožňuje lepší řízení provozu a efektivnější využití dopravní infrastruktury. Světelná signalizační zařízení a dopravní značky vybavené senzory mohou komunikovat s vozidly a optimalizovat tok dopravy, což vede ke snížení dopravních zácp a emisí.
Další možností je využití kamerového dohledu a rozpoznávání dopravních vzorců, které umožňuje rychlejší reakce na vznikající problémy, například automatické přesměrování provozu v případě nehody.
Prediktivní údržba a správa vozového parku
Vozidla vybavená IoT technologiemi mohou monitorovat své vlastní komponenty a upozorňovat na potenciální problémy dříve, než dojde k poruše. To nejen snižuje náklady na opravy, ale také minimalizuje dobu, po kterou jsou vozidla vyřazena z provozu.
Bezpečnost silničního provozu
IoT přináší zásadní změny v oblasti bezpečnosti. Automatické detekční systémy, jako jsou kamery a radary, mohou monitorovat silnice a upozorňovat řidiče na nebezpečné podmínky nebo překážky na cestě. V kombinaci s využíváním autonomních vozidel může IoT přispět ke snížení nehodovosti.
Propojení s inteligentními varovnými systémy umožňuje řidičům získávat aktuální informace o rizicích na trase, což může výrazně snížit počet nehod.
Chytré parkování
IoT umožňuje efektivní správu parkovacích míst prostřednictvím senzorů detekujících obsazenost parkovišť. Řidiči mohou v reálném čase získat informace o dostupných parkovacích místech, což snižuje provoz způsobený hledáním parkování a tím i emise. Integrace platebních systémů umožňuje automatizované zpoplatnění parkování a eliminuje nutnost fyzických parkovacích lístků.
Optimalizace veřejné dopravy
IoT pomáhá zefektivnit veřejnou dopravu tím, že poskytuje informace o aktuálním stavu vozidel, jejich poloze a časech příjezdu. Cestující tak mohou lépe plánovat své cesty a provozovatelé dopravních společností mohou optimalizovat trasy a jízdní řády.
Dynamické řízení nákladní dopravy
IoT umožňuje monitorování pohybu nákladních vozidel a zásilek v reálném čase, což zajišťuje vyšší efektivitu logistických procesů. Inteligentní sledovací systémy mohou optimalizovat trasy na základě aktuálních dopravních podmínek, což snižuje spotřebu paliva a zkracuje dobu doručení.
Díky propojení se satelitními a mobilními sítěmi mohou dispečeři v reálném čase sledovat dodržování naplánovaných tras, minimalizovat zpoždění a reagovat na nenadálé události, jako jsou nehody či špatné počasí. Dalším významným prvkem je prediktivní analýza, která umožňuje dopravním společnostem lépe plánovat údržbu vozidel a předcházet poruchám.
Autonomní doprava a propojená vozidla
IoT je základním prvkem autonomních vozidel, která komunikují nejen mezi sebou (V2V - vehicle-to-vehicle), ale i s infrastrukturou (V2I - vehicle-to-infrastructure). Tato technologie umožňuje vozidlům předvídat dopravní situaci a reagovat na ni v reálném čase.
3D animation of new traffic control systems / 3D animace nového systému pro řízení dopravy
Propojená vozidla mohou například sdílet informace o nehodách nebo špatných povětrnostních podmínkách, což zvyšuje bezpečnost na silnicích. Internet věcí umožňuje bezproblémovou komunikaci mezi vozidly navzájem (Vehicle to Vehicle, V2V) a mezi vozidly a infrastrukturou (Vehicle to Infrastructure, V2I).
Integrace s umělou inteligencí a 5G sítí
Umělá inteligence (AI) bude hrát klíčovou roli v rozvoji IoT v dopravě. Pokročilé algoritmy strojového učení umožní efektivnější analýzu dopravních dat, což povede k lepšímu řízení provozu, optimalizaci tras a snížení emisí. S rozmachem 5G sítí se zlepší rychlost a spolehlivost komunikace mezi IoT zařízeními v dopravě. Vyšší přenosová kapacita umožní okamžitou výměnu dat mezi vozidly, dopravní infrastrukturou a centrálními řídicími systémy.
Chytré městské ekosystémy
Města budoucnosti budou využívat IoT k řízení dopravy, parkování, veřejné dopravy i sdílené mobility. Inteligentní dopravní uzly budou schopny reagovat na aktuální potřeby obyvatel v reálném čase, čímž se zlepší efektivita dopravy a sníží environmentální zátěž.
IoT v elektromobilitě
Návrh Evropské komise ukončit po roce 2035 prodej vozidel se spalovacími motory a jejich nahrazení elektromobily klade důraz na roli IoT. Elektromobily jsou sofistikovaná zařízení, která řidiči do značné míry usnadňují cestování.
Mezi nejzajímavější vlastnosti patří možnost aktualizací, které probíhají podobně jako aktualizace aplikací nebo operačního systému ve vašem telefonu, a neustálý přístup k užitečným informacím. Pro každého majitele elektromobilu je klíčový stav baterie. Základní funkcí Systému správy baterie (Battery Management System - BMS) je monitorování a řízení procesů baterie. Díky internetu věcí lze vše sledovat na dálku a zobrazovat si v aplikaci v externím zařízení. Pokud baterie nefunguje správně, mohou data z palubního senzoru, která se získávají prostřednictvím internetu věcí, pomoci při zvládání problémů.
IoT může pomoci vylepšit bezpečnost silničního provozu tím, že umožní elektromobilům komunikovat s ostatními vozidly a infrastrukturou. Díky IoT lze sledovat vozidla a získávat informace o jejich provozu v reálném čase. V první řadě technologie mohou pomoci v případě, že vozidlo havaruje. Na základě informací získaných z charakteru předchozí jízdy vozidlo vyšle nouzový signál, upozorní záchranné systémy a dodá přesnou polohu havarie. Majitel vozidla dále může mít přesné informace v případě, že dojde k pokusu o odcizení vozidla. Díky internetu věcí lze vozidlo také ovládat na dálku, například zapnutím a vypnutím klimatizace nebo topení na dálku, či kontrolou zamčení dveří.
Díky internetu věcí je možné získávat informace o aktuální situaci ve vozidle, o rychlosti nebo zrychlení a další informace pro poskytování tipů v reálném čase pro zajištění lepšího výkonu. I chytrým vozidlům hrozí nejrůznější poruchy, na druhou stranu je možné tyto poruchy včas odhalovat a dokonce jim předcházet. Síť dobíjecích stanic se stále zahušťuje a mění. Díky internetu věcí a aplikaci v mobilním telefonu nebo tabletu je možné zjistit, kde se nachází nejbližší dobíjecí stanice.
Využití IoT v elektromobilitě může do roku 2030 snížit celkové emise CO2 o více než 10 %. Další studie ukazují, že využití IoT v elektromobilitě může pomoci snížit emise CO2 o 28 % až 46 %.
Budoucnost konektivity a protokolů v automobilech
V automobilovém průmyslu se internetem věcí rozumí zejména propojení součástí vozidla a externích systémů. Vzniká tak ucelený ekosystém. Internet věcí přispívá k vývoji autonomních vozidel zejména tím, že jeho použití umožňuje bezproblémovou komunikaci mezi vozidly navzájem (Vehicle to Vehicle, V2V) a mezi vozidly a infrastrukturou (Vehicle to Infrastructure, V2I).
Možnosti využití internetu věcí v automobilovém průmyslu jsou rozmanité. Na jedné straně tato technologie proniká do celého procesu tvorby hodnot, a na druhé straně již byly v mnoha současných vozidlech implementovány konkrétní aplikace internetu věcí. Příkladem v automobilovém průmyslu jsou výrobní zařízení ve smyslu Průmyslu 4.0, kde jsou stroje a výrobní zařízení propojeny za účelem optimalizace procesů a zvýšení efektivity. Internet věcí ovlivňuje také logistiku a řízení dodavatelského řetězce, neboť umožňuje transparentní sledování a správu materiálů a výrobků. Analýzy dat v reálném čase pomáhají předcházet problémům a zvyšovat efektivitu celého dodavatelského řetězce.
Ve vozidlech lze internet věcí aplikovat v pokročilých asistenčních systémech řidiče (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS), které zvyšují bezpečnost a pohodlí řidiče. Internet věcí se skládá z mnoha malých „inteligentních řídicích jednotek“, které jsou vzájemně propojeny. Tato spojení jsou realizována prostřednictvím palubní datové sítě ve vozidle.
Pro komunikaci v automobilových sítích se historicky využívají různé protokoly. Pro nižší přenosové rychlosti do 3-5 Mbit/s se standardně používá sběrnice CAN. Pro vyšší přenosové rychlosti se používá FlexRay, a už několik let se ve vozidlech objevuje Ethernet, který je základem internetu. Technologie, jako jsou Time-Sensitive Networking (TSN), umožňují potřebnou synchronizaci a nízké latence v propojených architekturách vozidel. Nevýhodou různých protokolů je, že vzájemnou komunikaci mezi protokoly lze realizovat pouze pomocí bran, což zvyšuje složitost i náklady a zpomaluje přenos informací.
Automotive Ethernet nabízí výhody díky vysoké rychlosti přenosu dat a nízké latenci, což je důležité například pro aplikace ADAS. Standard 100BASE-T1 je průmyslový standard, který umožňuje používat internetový protokol TCP/IP v různých aplikacích, a snižuje tak složitost. Kromě toho standardy Ethernetu, jako je Audio Video Bridging (AVB) a Time-Sensitive Networking (TSN), umožňují nové aplikace, které jsou závislé na přesné časové synchronizaci. Jednoduchá kabeláž s kroucenými kabely ušetří náklady na elektrický systém vozidla. Automotive Ethernet je tak flexibilní a škálovatelný, což usnadňuje integraci s cloudovými službami a spotřebitelskými produkty. Lze použít menší množství kabelů a kratší kabely, což snižuje hmotnost a náklady.
Společnosti jako Cisco Systems, NXP Semiconductors a Cohda Wireless investují do rozvíjejícího se trhu internetu věcí, konkrétně do segmentu automobilové komunikace. Zaměřují se na vzájemnou komunikaci automobilů a na komunikaci automobilu a dopravní infrastruktury. Výstupem jejich spolupráce by měla být řešení, která významně zvýší komfort a bezpečnost motoristů. Vyvinuly komunikační platformu, která kombinuje rádiovou technologii obou firem, pro nasazení v automobilech, s využitím standardu bezdrátové sítě IEEE 802.11p.
Tržní segment M2M (Machine-to-Machine) měl v roce 2011 hodnotu 21,52 miliardy dolarů a očekává se, že do roku 2017 vzroste na 85,96 miliardy dolarů.
Bezpečnostní aspekty a legislativa
S rostoucím propojením věcí se zvyšuje důraz na bezpečnost. Legislativa, jako například nová nařízení o spotřebitelských výrobcích ve Velké Británii, nutí společnosti brát zabezpečení vážněji. Je nezbytné mít pro každý výrobek jedinečné zašifrované heslo, které nesmí být vytištěno na krabici ani použito pro všechny produkty. Tato hesla musí být naprogramována v zařízení a zašifrována v mikrokontroléru.
Nešifrované produkty již nejsou přijatelné. Je třeba zajistit, aby hackeři nemohli ze zařízení stáhnout kód, a i kdyby se jim podařilo data přečíst, byla by zašifrovaná a nepoužitelná. To chrání nejen spotřebitele, ale také duševní vlastnictví společnosti. Pro zákazníky, společnosti, které tyto připojené produkty vyvíjejí, je také důležité, aby na svých stránkách šifrovali svůj firmware a měli kořen důvěry.
Společnosti jako EPS Global nabízejí řešení pro zabezpečení, která zahrnují implementaci šifrování firmwaru a identity produktu do aplikace. Tyto služby řeší problémy vyplývající z již přijatých a připravovaných právních předpisů v USA, Velké Británii a brzy i v Evropské unii. Jde o zajištění bezpečnosti spotřebitelů a o to, aby zařízení internetu věcí měla správné bezpečnostní standardy.
Firmy oslovují širokou škálu společností, které potřebují tyto služby, od menších zařízení připojených přes Bluetooth až po průmyslové automatizační systémy. Spotřební zboží, domácí spotřebiče nebo zařízení připojená přes Bluetooth vyžadují solidní zabezpečení. Průmyslové automatizační systémy mohou být nákladné na nastavení a narušení bezpečnosti může mít katastrofální následky.
K implementaci zabezpečení není nutně zapotřebí novějších bezpečných mikrokontrolérů. Existují řešení, která lze dodatečně instalovat do starších mikrokontrolérů, které nemají žádné bezpečnostní funkce. Je velmi důležité začít řešit zabezpečení co nejdříve, ne až ve chvíli, kdy si myslíte, že máte vhodný hardware, protože existují zajímavá softwarová a firmwarová řešení.
Výhled do budoucna
Internet věcí (IoT) hraje v automobilech budoucnosti zásadní roli pro autonomní řízení a komunikaci mezi vozidly a infrastrukturou. Internet věcí se zároveň stává stále důležitější součástí celého procesu tvorby hodnot v automobilovém průmyslu. V samotném vozidle je trendem síťová architektura vozidla s nižší složitostí a vyšší nákladovou efektivitou. Díky své všestrannosti, vysoké rychlosti přenosu dat a nízké latenci se Automotive Ethernet stále více stává určujícím protokolem v palubní síti. Výkonná a mimořádně spolehlivá datová připojení jsou základem mobility zítřka.