Na jakém principu chytrá síť internetu věcí poskytovaná Sigfoxem funguje?

Síť Sigfoxu vytváří platformu, na kterou se mohou připojit a komunikovat miliony chytrých zařízení. Zprávy mezi nimi přenáší uvnitř vlastní uzavřené infrastruktury s unikátní rádiovou modulací. Síť funguje na principu přenosu nízkého objemu dat, proto se pro ni také používá označení "0G". Běží na ní stovky aplikací umožňující realizaci konkrétních technologických řešení v energetice, logistice, zdravotnictví nebo zemědělství.

Technologické zázemí vám poskytl T-Mobile. V čem přesně spolupráce spočívá?

Když to zjednoduším, T- Mobile nám poskytl své stožáry, díky kterým jsme byli schopni naším signálem pokrýt v podstatě celou republiku. Podstatou je hustá síť základnových stanic BTS, jejichž signál se navzájem překrývá a zasahuje 96 procent české populace.

Kde všude nyní působíte?

Momentálně v 72 zemích světa a dále se rozrůstáme. Pokrýváme větší polovinu Evropy, Ruska, části Spojených států a Latinské Ameriky. Síť je v jednotlivých zemích budována vždy prostřednictvím místního operátora, ovšem podle jednotných pravidel. Tím je zajištěna globální kompatibilita a zároveň je vyřešen problém roamingu.

Jan Soukal

Dlouhé roky působil na vrcholových postech ve společnostech PPF a KKCG. Z pozice člena investičního týmu a člena představenstva se výrazným způsobem podílel na úspěšné restrukturalizaci Sazky. Ve společnosti pak působil jako projektový manažer v klíčových projektech k rozvoji Sazky. Od roku 2017 byl ve vedení Sigfoxu ČR a řídil budování chytré IoT sítě v Česku. Z pozice výkonného ředitele společnosti nyní zodpovídá za další rozvoj ekosystému Sigfoxu a jeho průmyslové nasazení do firem z oblasti logistiky, energetiky, zdravotnictví nebo odpadového hospodářství.

Možná i proto si vaši technologii vybral i největší český železniční dopravce ČD Cargo k monitoringu železničních nákladních vozů.

Roli hrálo i to, že jde o francouzskou technologii, a k monitoringu a řízení svých dodavatelských řetězců ji tedy využívá řada nadnárodních firem. A v ČD Cargu si také zřejmě spočítali, že se jim investice do naší technologie vyplatí.

Můžete být konkrétnější?

Dopravce získá podrobný a nepřetržitý přehled o poloze a stavu železničního vagonu. Zná jejich přesný kilometrový nájezd, zaregistruje třeba i nějakou nestandardní událost a podle toho lze určit, kdy mají jít na servisní prohlídku či opravu. Jen na údržbě se tak ušetří až 20 procent nákladů. Jinak údržba vozů běžně probíhá pouze na základě předem stanovené časové periody, u některých společností možná dokonce pouze nahodile. Mnoho servisních výjezdů je zbytečných. Teprve díky přesným informacím dostupným v reálném čase může dopravce reálně řídit svou flotilu.

Dopravce informaci o počtu reálně najetých kilometrů, takzvaných proběhů, využije i při přesnější cenotvorbě. Fakturace za pronájem vagonů probíhají na základě skutečnosti, nikoliv dohadů mezi zúčastněnými stranami, jak se někdy v praxi stává.

Samotná síť by ale asi byla málo platná, pokud by zmiňovaná data nesbíral a neodesílal speciální hardware.

Vývoj a výrobu čidel a aplikace má na starosti takzvaný integrátor, kterým je v tomto případě společnost IoT.smart. Princip fungování celého systému je v podstatě jednoduchý − data, která čidlo umístěné v odolném pouzdře sebere, zašle skrze infrastrukturu sítě až do aplikace, kde s nimi dispečer dále pracuje podle svých potřeb, ať již na klasickém počítači, tabletu nebo v telefonu. Jako komunikační prostředky fungují v urgentních případech také esemesky nebo e-maily. A když se vrátím k síti spravované T-Mobilem, každá odeslaná zpráva je přijímána všemi stanicemi v dosahu zařízení, takže při možném výpadku některé z nich se automaticky doručí přes stanici jinou. Systém je tak velmi odolný proti výpadkům i případným hackerským útokům.

Jaká data tedy čidla sbírají?

Zařízení zaznamenávají podrobné informace o rozjezdech, zastavení, jízdě a nárazech při základním nastavení. Data o nárazech, která sbírá akcelometr, jsou využívána pro odhalení problémových míst v infrastruktuře, stejně tak je možné identifikovat případy, kdy někdo nevhodně zachází s dopravními prostředky a manipulovaným nákladem. Rozjezdy a zastavení detekuje otřesové čidlo.

Zařízení je připravené i na další scénáře, jako je třeba pravidelné odesílání údajů o poloze v určený čas. Před nástupem ranních směn jsou tak například pravidelně odeslány aktuální polohy všech dopravních prostředků.

Jak je vyřešeno napájení čidel?

Chytrá zařízení a senzory nepotřebují ke svému provozu externí zdroj elektřiny, ale vystačí si s malou baterií. Její životnost je pět až 15 let, chytré čidlo totiž může teoreticky klidně dlouhé měsíce spát a probudí se pouze tehdy, když zaznamená změnu stavu. Díky tomu odpadá nutnost četných zásahů z naší strany, které zvlášť v případě instalací stovek či tisíců zařízení znamenají pro provozovatele další úspory.

Inteligence chytrých zařízení spočívá v tom, že fungují pouze tehdy, když je to relevantní. Chytré čidlo tak může teoreticky klidně dlouhé měsíce spát a probudí se pouze tehdy, když zaznamená změnu stavu. V tu chvíli pošle prostřednictvím radiového signálu zprávu, která je přes základnové stanice a cloudové úložiště v síti doručena až do aplikace v telefonu uživatele.

V tomto konkrétním případě má čidlo za úkol zaznamenávat změnu pohybu. Pokud je železniční vagon v klidu, není potřeba neustále zaznamenávat jeho polohu přes GPS, protože výsledek bude vždy stejný. Zařízení čeká v deep-sleep módu na to, až se vozidlo znovu pohne, a teprve tehdy znovu zahájí periodické sledování polohy. Ve chvíli, kdy díky ustání pohybu akcelerometr detekuje zastavení, odešle příslušnou informaci jako poslední lokaci a poté znovu čeká na další zahájení pohybu. Tento princip umožňuje výrazně prodloužit výdrž na baterii. A když už na její výměnu dojde, vše probíhá rychle.

Sigfox

Francouzská technologická firma Sigfox byla založena v roce 2009 a dnes její chytrá IoT síť pokrývá 72 zemí světa. Síť je budována vždy prostřednictvím místního exkluzivního operátora. V Česku, kde její signál pokrývá 96 procent populace, jsou jejím hlavním investory investiční skupiny Pactio Invest Miloslava Vyhnala a Lucrocus Radovana Vávry. V Česku provozují chytré sítě také České radiokomunikace (LoRa) a Vodafone (NB – IoT).

Co když se stane nějaká mimořádná událost?

Systém sám hlásí, pokud dojde k případnému poškození zařízení. Podle požadavků zákazníka lze nastavit také zasílání různých dalších typů upozornění: dispečer může dostávat například e-maily o nárazech, případně e-maily s upozorněním o překročení plánovaného kilometrového proběhu.

Kam přesně čidla provozovatel umisťuje?

Na spodky železničních vozidel, tedy na rámy nebo podélníky, či na jejich strany. "Krabičky" jsou na tato místa uchyceny pomocí 3M pásek, magnetických držáků nebo svařování. V prvních dvou případech je velice rychle a jednoduše nainstaluje i laik. Co se týče konkrétního způsobu uchycení, vždy jde o dohodu s konkrétním klientem, v oblasti monitoringu železničních vozidel totiž kromě ČD Carga spolupracujeme i s jinými společnostmi.

Jak jste naznačoval, technologie mimo jiné umožňuje předcházet případným dohadům mezi pronajímatelem a nájemcem vagonů ohledně toho, zda jsou či byla využívána podle smluvních podmínek. V čem tkví další specifika spojená se sledováním železničních vozů?

Na procesu je přímo či nepřímo zúčastněné velké množství subjektů, jejichž informační systémy je nutné integrovat či propojovat. Jde o vlastníka železniční dráhy, dále pak jejího provozovatele, který plní roli manažera infrastruktury, odpovědného za bezpečnost provozu, jenž sleduje vozidla na své dopravní síti. Provozovatel drážní dopravy je pak odpovědný za provoz dopravních prostředků a vznáší případně požadavky týkající se klasického fleet managementu, a v neposlední řadě je zde vlastník vozů, tedy pronajímatel, který zapůjčuje vozy dopravcům a je též odpovědný za jejich údržbu a opravy.

Bez předávání dat mezi více subjekty by tedy systém nemohl fungovat.

Ano, je jeho nezbytnou podmínkou a součástí. V rámci logistických řetězců je nutné automaticky předávat data mezi jednotlivými dopravci. Jak je uvedeno výše i další subjekty v železniční dopravě potřebují data. Automatická výměna dat je mezi nimi problematická, a to i z hlediska střetu zájmů. Provozovatel drážní dopravy například může zatajovat data o skutečných průbězích držiteli vozu, což právě naše technologie řeší, jak jsem již zmiňoval.

A je zde ještě jedna okolnost. Český dopravce, pokud nemá licenci i pro další země, v nich musí svoje obchodní případy, ať už jde o jednotlivé vozy, skupiny vozů či o vlaky, delegovat na tamní dopravce. Poté musí spoléhat na předaná data z jejich strany.

Naše technologie všechna tato úskalí překonává. Díky tomu, že jde o globální a vzájemně propojenou síť, také není třeba řešit roaming a objekty lze sledovat i v rámci pohybu po celé Evropě.

Uvádíte, že síť Sigfoxu pokrývá drtivou většinu území republiky i okolních zemí. Co když se ovšem vůz přece jen ocitne mimo její dosah?

Pokud se vagon ocitne mimo dosah sítě, zprávy sbírá a ukládá a postupně je odesílá ve chvíli, kdy se opět připojí. Ale nejde o častý jev, v Česku máme téměř stoprocentní pokrytí kolejových tratí. A z našeho technologického hubu v Praze na Pankráci nyní řídíme výstavbu chytrých sítí v Rakousku a Slovinsku. Po jejich dokončení bude těch bílých míst v Evropě opravdu jen velmi málo.

Budete dál rozvíjet vaši technologii pro sledování vagonů v železniční dopravě i pro jiná odvětví v logistice?

Chytrá logistika zásadně ovlivňuje podobu všech typů dopravy, silniční, železniční, lodní i letecké. Technologii Sigfoxu dnes na řízení svých logistických procesů využívají firmy jako koncern PSA, kde je našimi chytrými čidly osazeno 160 tisíc vratných průmyslových obalů, v nichž mezi svými závody a subdodavateli přepravuje různé komponenty pro výrobu aut. Dál bych jmenoval firmy Michelin, Total nebo Posti. Všechny tyto společnosti pracují na tom, aby digitalizovaly celý dodavatelský řetězec.

Letos na jaře otevřela v Praze společnost DHL v rámci datového centra také IoT hub, kde vznikají nová řešení pro chytrou logistiku. Prý zde s týmem DHL sdílíte informace.

Ano. A věříme, že na konci vývoje bude platforma, nebo lépe aplikace, která DHL usnadní chytrá řešení fungující v jedné zemi aplikovat globálně v rámci celé skupiny.

Mimochodem, na Chodově právě realizujeme projekt na monitoring kancelářských židlí, díky kterému získává DHL detailní přehled o svém vnitřním office provozu. Každá židle je osazena čidlem sbírajícím data, která putují až do aplikace, kde jsou filtrována a dále zpracována. Když obdobný projekt Sigfox prováděl u BNP Paribas nebo Société Générale, které sídlí v obrovských, několikapatrových kancelářských budovách, zjistilo se, že reálně nevyužito je až 40 procent plochy.

Vraťme se k logistice. DHL již vaši chytrou síť pro internet věcí využívá v Německu. Můžete upřesnit, jak konkrétně?

Jde o systém trackování zásilek, kterých tam DHL doručuje každoročně miliony. Zásilky jsou tříděny a vždy po několika kusech ukládány do speciálních klecových vozíků, ve kterých jsou nakládány do aut a dále transportovány napříč zemí i do zahraničí. Během čtyř měsíců jsme obsadili 250 tisíc těchto vozíků svými chytrými čidly. DHL to umožňuje sledování jejich pohybu v reálném čase. Zde je velkou výhodou, že síť funguje i v místech bez GPS, což jsou právě sklady a překladiště, kterých mají logistické firmy mnoho.

Vaše technologie je nyní využívána ve více oblastech. Zaujalo mě využití oblasti sledování spotřeby elektřiny, plynu a vody.

Vzdálený odečet je zjednodušeně řečeno o tom, že chytré čidlo je umístěno na odběrném místě a přenáší z něj data přímo do aplikace uživatele. Probíhá tak dálkově bez nutnosti servisního zásahu technika. Firma či koncový zákazník má navíc požadované informace k dispozici ihned. Na vývoji zařízení pro "chytré odečty energií" pracujeme společně s vědci z katedry telekomunikační techniky na ČVUT, se kterou máme uzavřené memorandum o dlouhodobé spolupráci.

Které společnosti v Česku technologii vzdálených odečtů využívají v praxi?

Společně se Skupinou ČEZ jsme vyvinuli a uvedli na trh webovou aplikaci Smart City Dashboard, která přehledně zobrazuje data z několika různých zařízení. Obsahuje čidla na vzdálené měření spotřeby energií, situace v dopravě, kvalitu ovzduší, detektory pro signalizaci požárů či záplav. Propojuje tak celou řadu odvětví a vytváří ideální nástroj pro efektivní správu měst, obcí nebo soukromých firem.

Innogy naši technologii využívá tak, že dává klientům do ruky nástroj, který automaticky sleduje spotřebu plynu, načítá ji do mobilní aplikace, porovnává skutečnou spotřebu s již uhrazenými i do budoucna nastavenými zálohami a při hrozbě velkého nedoplatku nebo přeplatku doporučí změnu záloh. Umožňuje jim tak mít svou spotřebu neustále pod on-line kontrolou a šetřit například podle ročních období nebo svého programu v rámci roku.

Pro Veolii zajišťujeme dálkový odečet vody. Opět jde o čidla na odběrném místě, která v reálném čase přenášejí informace přímo do aplikace. Ve výsledku jim to umožňuje snížení cen pro koncové zákazníky, ale také rychlou identifikaci poruch na vodovodní síti.

Vaši klienti platí, podobně jako klasickým operátorům, za přenos dat?

Ano, máme to rozdělené na tři jednoduché tarifní balíčky v řádu stokorun – basic, plus a ultra. Podle toho, kolik se rozešle zpráv, a podle počtu jednotlivých hardwarových zařízení.

A takzvanému integrátorovi klienti ještě zaplatí za poskytnutí zmiňovaných „chytrých krabiček“?

Ano, například v případě monitorování železničních vagonů, o kterém jsme se bavili nejvíce, jsou pořizovací náklady v nižších stovkách korun za kompletní řešení.

Hovořil jste o tom, že síť Sigfoxu je odolná vůči kyberútokům. Asi to tak bude, vaše technologie se uplatňuje i v Jaderné elektrárně Temelín?

Inteligentní čidla zde monitorují možná rizika úniku vody v několika místech. Bezpečnost naší sítě je založena na tom, že pro komunikaci využívá vlastní uzavřený systém. Přestože jsou zařízení Sigfoxu součástí internetu věcí, nejsou k němu připojena přímo ani nekomunikují přes internetový protokol. Čidlo spí a připojí se k němu v případě potřeby přes speciální protokol a pouze v rámci úzce limitovaného časového rámce. V tu chvíli pošle prostřednictvím rádiového signálu zprávu, která je přes základnové stanice a cloud Sigfoxu doručena až do aplikace v telefonu či počítači. Každá zpráva má přitom vlastní autorizační kód vytvořený sofistikovaným kryptografickým algoritmem. Díky tomu dokáže systém lehce rozpoznat případnou podvrženou zprávu, a včas tak detekovat a eliminovat třeba i útok vedený velkým množstvím zpráv s cílem síť ochromit.

V jakých dalších oblastech je vaše technologie na českém trhu nyní využívána, a kde by využívána ještě mohla být?

V současné chvíli máme v Česku připojeno celkem přes 100 tisíc zařízení v mnoha různých oblastech. Farmářům technologie umožňuje provozovat precizní zemědělství, samosprávám realizovat koncept smart city, rozvážkovým službám kontrolovat kvalitu zásilek, nebo blízkým vzdáleně dohlížet na své příbuzné pomocí jednoduchého SOS tlačítka, kde se nastaví různé alerty. Výrazně přibývá chytrých zařízení v domácnostech. Ať už jde o různá protipovodňová, kouřová nebo bezpečnostní čidla propojená přímo do aplikace v telefonu, nebo chytré schránky a boxy. Nejžhavějším tématem je ale něco jiného, v příštích týdnech představíme v Česku technologická řešení, které může zásadním způsobem pomoct v boji proti šíření pandemie covid-19. Máme několik zajímavých projektů pro státní správu, školství a soukromého sektoru, na které se nyní plně koncentrujeme. Věřím, že chytré technologie nám pomůžou pandemii porazit.

(Článek je rozšířenou verzí rozhovoru, který vyšel v 11. čísle letošního magazínu Logistika)

Související