همه چیز درباره اکوسیستم اینترنت اشیاء

همه چیز درباره اکوسیستم اینترنت اشیاء( قسمت اول - جمع‌آوری و ارسال داده‌ها )

مقدمه
سیستم اینترنت اشیاء مشکل از مجموعه‌ای از دستگاه‌های هوشمند هستند که از طریق بستر اینترنت با یکدیگر در تعامل و ارتباط هستند. نحوه کارکرد سیستم‌های اینترنت اشیاء را میتوان بدین صورت در نظر گرفت:

• جمع‌آوری و ارسال داده
• تجزیه و تحلیل داده
• تصمیم‌گیری توسط سیستم هوشمند
• بازگشت تصمیمات اتخاذ شده و عملگرها

آنچه که در بالا گفته شد نحوه کارکرد یک سیستم اینترنت اشیاء بود. در مجموعه مقالات سیستم‌های اینترنت اشیاء هرکدام از این مراحل را به صورت مفصل بررسی و دستگاه های هر بخش و نحوه کارکرد هرکدام بررسی خواهد شد.
اینترنت اشیاء همانطور که گفته شد از هوش مصنوعی به عنوان علم پایه استفاده می‌کند. نحوه کارکرد سیستم اینترنت اشیاء را می‌توان همانند یک پروژه علم داده در نظر گرفت.

داده‌ها همه چیز را مشخص می‌کنند
پایه و اساس هوش مصنوعی و علوم داده، داده است. داده به معنای یک ویژگی خاص و قابل اندازه گیری از یک محیط خاص از یک فرایند است. به عنوان مثال دمای گلخانه را می‌توان در هر ساعت ثبت کرد. در این صورت محیط گلخانه، فرایند اندازه‌گیری و داده همان دمای گلخانه است.

سنسور، وسیله اندازه‌گیری فرایندها
سنسورها ادوات قالبآ الکتریکی و یا الکترونیکی و یا در برخی از مواقع مکانیکی هستند که قادرند یک فرایند فیزیکی را در اصطلاح اندازه‌گیری کنند. اندازه‌گیری فرایند را بدین ترتیب تعریف می‌کنیم:
تبدیل ویژگی‌های محیط( اطلاعات ) در طول یک فرایند به ولتاژهای الکتریکی.
ولتاژ الکتریکی اساس کارکرد سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی هستند و از آنجا که سیستم‌های کامپیوتری نیز جزئی از سیستم‌های الکتریکی هستند، لذا سنسورها با تبدیل اطلاعات محیطی به یک ولتاژ الکتریکی نخستین قدم را در یک سیستم اینترنت اشیاء برمی‌دارند.

سیستم‌های آنالوگ
همانطور که گفته شد سنسوها اطلاعات محیط را دریافت و اطلاعات الکتریکی تغییر می‌دهند. منظور از اطلاعات الکتریکی همان ولتاژ الکتریکی است. مفهومی که سیستم‌های مبتنی بر نیروی الکتریسیته قادر به درک آن هستند.
در اینجا لازم می‌داریم تعریفی از اطلاعات را داشته باشیم.
اطلاعات همان ویژگی های یک محیط هستند که به صورت مجموعه‌ای پیوسته از داده‌ها توسط سنسورها اندازه‌گیری می‌شوند.
از لحاظ علوم داده محور اطلاعات فاقد اهمیت و فایده هستند. در این علوم، داده‌ها اهمیت دارند. داده‌ها اطلاعاتی هستند که قابل درک برای سیستم‌های کامپیوتری هستند. در ادامه مثال قبل اگر دمای یک گلخانه را توسط دماسنج جیوه‌ای اندازه بگیریم، از روی ارتفاع جیوه می‌توان درک تقریبی از دمای گلخانه پیدا کرد. اینها نوعی داده حسی هستند که از طریق مشاهده و تجربه به دست می‌آیند. ارتفاع در یک دماسنج جیوه‌ای ممکن است هر ارتفاعی را نشان دهد که با توجه به دقت مورد نیاز می‌توان تقریب دقیق‌تری از آن داشت. به عنوان مثال یک فرد ممکن است دمای دماسنج زیر را 20 درجه و دیگری 20.5 درجه و فرد دیگری 20.53 در جهت اندازه گیری کند.
این همان مفهوم مقادیر پیوسته هستند. سیستم های که بر مبنای مقادیر پیوسته کار میکنند را سیستم های آنالوگ می‌نامند. سیستم های الکتریکی نمونه ای از این سیستم ها هستند چون یک سیگنال ولتاژ الکتریکی در همه زمان ها مقدار دارد و هرچه زمان را محدود تر کنید بازهم ولتاژ مقدار مشخصی دارد.

کامپیوترها تنها داده را درک می‌کنند
کامپیوترها سیستم های موسوم به سیستم های دیجیتال هستند. از لحاظ علم دیجیتال داده ها می‌توانند تنها دو مقدار باشند صفر و یا یک داشته باشند. در مقاله ای دیگر در این باره مفصلا بحث خواهیم کرد.
کامپیوترها به عنوان سیستم‌های تنها قادرند صفر و یک که اختصارا با سطح ولتاژ بالا و پایین تعریف می‌شوند، و یا مقادیر و داده‌هایی که توانایی تبدیل‌شدن به صفرویک را دارند، کار کنند. لازم به ذکر است که این مقادیر با نام داده شناخته می‌شوند. داده‌ها اعداد، ارقام و یا حروف و... هستند که در عمدتاً در علوم داده محور با اعداد( داده‌هایی که عملیات ریاضی و منطقی را پذیرا هستند. ) سروکار داریم.
داده‌ها در سیستم‌های اینترنت اشیاء عموماً داده‌های فیزیکی هستند که از محیط ‌و توسط سنسورها جمع‌آوری می‌شوند. به عنوان مثال دمای گلخانه، میزان رطوبت خاک، میزان سرعت باد و بسیاری از موارد دیگر که در تصمیمات اکوسیستم کشاورزی هوشمند بسیار موثرند.

سیستم‌های مخابرات داده
داده‌هایی که توسط سنسورها به سیگنال ولتاژ تبدیل شده بودند، لازم است در جهت تجزیه و تحلیل به کامپیوترها و سیستم‌های هوشمند منتقل شوند. بدین منظور مبحثی به نام مخابرات داده مطرح می‌شود.
مخابرات داده به معنای به کارگیری سیستم‌های مخابراتی به منظور انتقال داده از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر است. مفهومی که موجب می‌شود نگاهی به سیستم‌های مخابراتی و نحوه کارکرد آنها بیندازیم.
همانطور که گفته شد، سیستم‌های مخابراتی قادرند داده‌ها را منتقل کنند برای این منظور از امواج الکترومغناطیسی استفاده می‌کند. امواج الکترومغناطیسی امواجی هستند که قادرند داده‌ها را در محیطی مانند هوا به راحتی انتقال دهند.
سیگنال ضعیف الکتریکی که توسط سنسورها تولید شده اند حال باید از طریق امواج الکترومغناطیسی منتقل شوند برای این منظور لازم است امواج الکتریکی به امواج مغناطیسی( Wireless ) مبدل شوند. اینکار توسط ماژول‌های مخابراتی مختلف قابل انجام است. ماژول‌های بلوتوث، وای‌فای و یا سایر ماژول‌ها که توانایی تبدیل داده به منظور انتقال در یک محیط وایرلس را دارند، می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.
اساس کار ماژول‌های مخابراتی امواج بی‌سیم موسوم به وایرلس هستند. این ماژول‌ها چیپ‌ست (Chipset )های مخابراتی هستند که سیگنال‌های الکتریکی را به امواج وایرلس مبدل می‌کنند و از این طریق قادرند بدون تماس مستقیم با دیگر المان‌ها ارتباط برقرار کنند و تبادل داده داشته باشند.
برخی از این ماژول‌ها توانایی ارسال داده را ندارند بدین منظور لازم است که از آنتن‌ها استفاده کرد. برای این منظور لازم است از تقویت‌کننده‌ها(Amplifiers ) استفاده کرد. تقویت کننده‌ها با تقویت سیگنال زمینه لازم برای مخابره سیگنال در مسیرهای دورتر را فراهم می‌کنند.

نتیجه‌گیری

اینترنت اشیاء از جمله علومی است که داده‌ها در آن بسیار اهمیت دارند. داده‌ها از طریق سنسورها جمع آوری میشوند و پس از جمع‌آوری داده ها لازم است بهمرکز تجزیه و تحلیل داده ها منتقل شوند برای این منظور از سیستم های مخابراتی و ماژول های مخابراتی همچون ماژول بلوتوث، وای‌فای و یا سایر ماژول‌ها استفاده می‌کنند. سیستم‌های مخابرات داده نقش مهمی را در اکوسیستم اینترنت اشیاء ایفا می‌کنند.