اینترنت اشیاء - قسمت دوم

موارد موجود در اینترنت اشیا چیست؟

یک چیز ، در زمینه اینترنت اشیا(IoT) ، یک موجودیت یا شی فیزیکی است که دارای یک شناسه منحصر به فرد ، یک سیستم تعبیه شده درون آن و قابلیت انتقال داده ها از طریق یک شبکه است .

چرا اینترنت اشیا مورد نیاز است؟

به طور خلاصه ، اینترنت اشیا می خواهد همه اشیاء بالقوه را به یکدیگر متصل کرده و در اینترنت با یکدیگر تعامل داشته باشند تا زندگی امن و راحتی را برای انسان فراهم کنند. تحقیقات اخیر نشان می دهد که تا سال 2020 بیش از 20 میلیارد دستگاه داریم که از اینترنت اشیا استفاده می کنند و این یعنی در دنیا بطور جدی روی این موضوع سرمایه گذاری شده و در حال تکامل می باشد.

چرا اینترنت اشیا مهم است

اینترنت اشیاء به افراد کمک می کند تا هوشمندانه زندگی کنند و کار کنند و همچنین کنترل کاملی بر زندگی خود داشته باشند. اینترنت اشیا علاوه بر ارائه دستگاه های هوشمند برای هوشمند سازی خانه ها ، برای تجارت نیز ضروری است. اینترنت اشیاء بصورت لحظه ای به نحوه عملکرد سیستم های خود که در اختیار مشاغل است ، می پردازد و بینش در مورد همه چیز از عملکرد ماشین ها گرفته تا زنجیره تامین و عملیات لجستیک را ارائه می دهد.

تمرکز بر داده های دنیای واقعی :

در جایی که یک شرکت معمولاً با اسناد ، پاورپوینت ها ، تصاویر ، ویدئوها ، صفحات گسترده و بسیاری از اشکال دیگر اطلاعات دیجیتالی استاتیک سروکار دارد ، دستگاه های اینترنت اشیا داده هایی تولید می کنند که معمولاً یک یا چند شرایط فیزیکی را در دنیای واقعی منعکس می کند. دستگاه های اینترنت اشیا نه تنها می توانند به یک کسب و کار کمک کنند تا بروی اتفاقاتی که رخ می دهند نظارت داشته باشد ، بلکه بر آنها نیز کنترل داشته باشد. اینترنت اشیا شرکت ها را قادر می سازد تا فرآیندها را خودکار کرده و هزینه کار را کاهش دهند. همچنین ضایعات کاهش می یابد و خدمات را بهبود می بخشد ، هزینه تولید و تحویل کالا کمتر می شود و در نتیجه شفافیت بیشتری را در معاملات مشتری ارائه می دهد.

اهمیت حیاتی در زمان عملیات واقع :

در مواردی که داده های معمولی مانند یادداشتها ، می توانند روزها یا ماهها بدون استفاده وجود داشته باشند ، دستگاه های اینترنت اشیا باید داده ها را برای جمع آوری و پردازش اطلاعات ، بدون تأخیر تحویل دهند. این امر عوامل مرتبط مانند پهنای باند شبکه و نحوه ی اتصال به اینترنت را برای محیط های اینترنت اشیا مهم می سازد.

اهمیت داده های ارسالی دستگاهها به شبکه :

پروژه های اینترنت اشیا اغلب توسط پروژه بزرگتر یا هدف تجاری که باعث استقرار اینترنت اشیا می شود ، تعریف می شوند. در بسیاری از موارد ، داده های اینترنت اشیا بخشی از یک حلقه کنترلی هستند. به عنوان مثال ، یک سنسور به صاحب خانه می گوید که قفل درب خانه آنها باز است و صاحب خانه می تواند از یک محرک ، یک دستگاه اینترنت اشیا که برای ترجمه سیگنال های کنترل دریافتی از شبکه به عملیات فیزیکی و واقعی طراحی شده است استفاده کند و درب را از راه دور توسط نرم افزار موجود آن قفل کند.

اما اینترنت اشیا می تواند اهداف تجاری بسیار بزرگتر و گسترده تری را پشتیبانی کند. میلیون ها حسگر اینترنت اشیا می توانند حجم زیادی از داده های خام را به طور غیرقابل تصوری تولید کنند تا انسانها بتوانند آنها را مرور و بر اساس آنها عمل کنند. پروژه های بزرگ اینترنت اشیا هسته ابتکارات داده های بزرگ هستند ، مانند پروژه های یادگیری ماشین (ML) و هوش مصنوعی (AI) داده های جمع آوری شده از استقرار وسیع دستگاه های اینترنت اشیاء را می توان پردازش و تجزیه و تحلیل کرد تا امکان پیش بینی های تجاری مهم را فراهم کرد و همچین سیستم های هوش مصنوعی را بر اساس داده های دنیای واقعی جمع آوری شده از حسگر ها تربیت کرد. این تجزیه و تحلیل های پشتیبان می تواند به ذخیره سازی و قدرت محاسباتی قابل توجهی نیاز داشته باشدکه محاسبات را می توان در مراکز داده متمرکز ، و با روش رایانش و محاسبات ابری انجام داد.

به این ترتیب ، اینترنت اشیا یکی از مهم ترین فناوری های زندگی امروزه است و همچنان که کسب و کارهای بیشتر به پتانسیل دستگاه های متصل شده به اینترنت پی می برند ، سعی می کنند به سرعت خود را با این تکنولوژی وفق دهند.

کاربرد اینترنت اشیا

تقریبا تمام اجسام فیزیکی می‌توانند به دستگاه اینترنت اشیا تبدیل شوند، به شرط اینکه قابلیت اتصال به اینترنت داشته تا از این طریق کنترل شوند یا با کاربر و دستگاه‌های دیگر، اطلاعات رد و بدل کنند.

در حوزه اینترنت اشیا احتمالا نام یخچال هوشمند زیاد به گوشتان خورده است؛ پس بیاید یکی از جالب‌ترین کاربردهای اینترنت اشیا را با یخچال هوشمند بررسی کنیم.

فرض کنید در حال بازگشت از محل کار هستید. خودرو شما به گوشی هوشمندتان متصل است و این گوشی به یخچال هوشمند شما در خانه وصل است. در این لحظه یخچال، پیغامی به گوشی شما می‌فرستد و شما را از تمام شدن شیر آگاه می‌کند. این پیام روی داشبورد خودروی متصل شما به نمایش درخواهد آمد و به شما نزدیک‌ترین سوپرمارکت را برای خرید شیر روی نقشه نشان می‌دهد. قفسه‌های سوپرمارکت هم متصل هستند و حالا روی داشبورد خودرو با این پیام روبه‌رو می‌شوید که سوپرمارکت، برند شیر مورد علاقه شما را موجود دارد. این مثالی ساده و ملموس برای توضیح و کاربرد اینترنت اشیا است که باعث بروز خیلی اتفاقات هیجان انگیز دیگر می شود.

کاربرد اینترنت اشیا در محل کار شامل سیستم‌های ردیابی موجودی انبار است تا هر موقع با کمبود محصول مواجه شدید، شما را در جریان بگذارد و به‌صورت خودکار محصولات جدید را سفارش بدهد. نمونه دیگری از اینترنت اشیا در محیط کار، میزهای هوشمندی است که به کارمندانی که به مدت طولانی روی صندلی نشسته‌اند هشدار می‌دهد تا از جای خود بلند شوند.

و در حوزه صنایع مانند بخش تولید، حسگرهای اینترنت اشیا در ماشین‌آلات، تجهیزات، خطوط تولید، انبارها و وسایل نقلیه می‌توانند داده‌های جمع‌آوری‌شده را در قالب گزارش‌های تعمیر و نگه‌داری در لحظه منتقل کنند تا اگر دستگاهی دچار مشکل شد یا قطعه‌ای نیاز به تعویض داشت، سازمان بلافاصله در جریان قرار بگیرد. با داشتن چنین سیستم پیشرفته‌ای، قطعه معیوب بی‌درنگ شناسایی‌ می‌شود تا مهندسان پیش از بروز هرگونه اختلال در کار، تعمیرات لازم را روی آن انجام بدهند.

تگ‌ها و حسگرهای مجهز به اینترنت اشیا در زنجیره تأمین نیز بسیار مفید هستند. از کارخانه تا کامیون تا انبار تا مغازه، اینترنت اشیا می‌تواند به سازمان‌ها، تصویری متمرکز و واحد از محل دقیق تمام محصولات، نحوه تولید آن‌ها، سرعت حمل‌و‌نقل آن‌ها و سرعت فروش آن‌ها ارائه بدهد.

در بخش مراقبت‌های بهداشتی، همه چیز از حسگرهای بلعیدنی گرفته تا دستگاه‌های استنشاقی متصل و لنزهای تماسی اکنون بخشی از اینترنت اشیا شده‌اند و بیماران و متخصصان حوزه بهداشت را نسبت به اتفاقات داخل بدن، وضعیت سلامت و نحوه مصرف داروها آگاه می‌کنند.

از بُعد ساده‌تر، می‌توان به اینترنت اشیا به شکل لامپی نگاه کرد که با گوشی هوشمند روشن و خاموش می‌شود؛‌ سیستم دمای هوشمند که به کمک حسگرهای در سراسر خانه کار گذاشته‌شده ، حضور ساکنان را در اتاق‌ها تشخیص می‌دهد و دما را با حضور آن‌ها و متناسب با علاقه آن‌ها تنظیم می‌کند؛‌ اسباب‌بازی هوشمندی که به‌طور بی‌سیم به بانک اطلاعاتی بصورت آنلاین متصل می‌شود و با قابلیت تشخیص صدا و تصویر، به سؤالات و درخواست‌های کودکان پاسخ می‌دهد.

در ابعاد بزرگ‌تر، اینترنت اشیا را می‌توان در موتور جتی یافت که با هزاران حسگر برای جمع‌آوری و انتقال داده پر شده است. حتی در مقیاسی بزرگ‌تر از این، پروژه‌های مربوط به شهرهای هوشمند، تمام نقاط شهر را با حسگر می‌پوشانند تا درک و کنترل انسان را بر محیط اطراف خود افزایش بدهند.

پس می‌توان گفت کاربرد اینترنت اشیا در تمام صنایع بی‌انتها است و این تکنولوژی بدون شک پتانسیل بسیار بیشتری از یخچال هوشمند دارد. اما اینترنت اشیا چگونه کار می‌کند و مؤلفه‌های اصلی این سیستم چیست؟

مؤلفه‌های اصلی سیستم :

1. میکروکنترلرها (Microcontroller ) :

اینترنت اشیا از میلیاردها دستگاه کوچک و به هم پیوسته تشکیل شده است که بسیاری از آنها حداقل به یک میکروکنترلر نیاز دارند تا برای کمک به پردازش وظایف ، اطلاعات را به دستگاه اضافه کند. میکروکنترلرها تراشه های کم هزینه ، کم مصرف و جاسازی شده هستند که دارای میان افزار (Firmware) و حافظه داده و بعضاً سیستم عامل هستند.

در این میان دو برد رزبری پای و آردوینو بیشتر سهم را در بخش اینترنت اشیاء به خود اختصاص داده اند.

2. حسگر ها (Sensors ) :

برای اینترنت اشیا اولین چیزی که نیاز دارید، حسگرها و دستگاه‌هایی با قابلیت جمع‌آوری، ذخیره، انتقال و دریافت داده است.

3. اتصال (Connection) :

مولفه بعدی اتصال است؛ داده‌های جمع‌آوری‌‎شده باید بین دستگاه‌های مختلف مبادله شود و در واقع بین آن‌ها ارتباط برقرار شود؛ عاملی که این ارتباط را ممکن می‌کند، اینترنت است.

به‌طور معمول، حسگرها و دستگاه‌های اینترنت اشیا با اپلیکیشن‌ها و سرویس‌هایی که در فضای ابری (Cloud) هستند، ارتباط برقرار می‌کنند و اگر این امر از طریق اینترنت عمومی حاصل نشود، بسته به مدل فضای ابری، از طریق شبکه اینترنت خصوصی صورت می‌گیرد.

4. پردازش داده (Data Process) :

مرحله بعدی پردازش داده است. بعد از اینکه داده‌های جمع‌آوری‌شده از دستگاه به فضای ابری منتقل شد، نرم‌افزار نصب‌شده، شروع به تجزیه و تحلیل آن‌ها می‌کند. مثلاً داده‌های منتقل‌شده از سیستم تهویه مطبوع هوشمند در خانه برای مطمئن شدن از اینکه دما در محدوده قابل‌قبولی است، آنالیز می‌شود.

5. مرکز داده های ابری و سرویس دهنده ها (Clouds Server):

برای رد و بدل کردن این اطلاعات از دستگاهها به دنیای بیرون و دستور گرفتن از آن ، نیاز به یک سری سرویس دهنده هایی که با تکنولوژی ابری و یا بدون آن کار می کنند و در واقع پلی میان نرم افزار های نصب شده در گوشی های هوشمند و دستگاه های مجهز به اینتر اشیاء می باشند.

6. نرم افزار های کاربردی (Softwares):

برنامه های کاربردی اینترنت اشیا از الگوریتم های یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل حجم عظیمی از داده های حسگر متصل در دستگاهها استفاده می کنند با استفاده از برنامه های کاربردی اینترنت اشیا ، کاربران تجاری می توانند به سرعت فرآیندهای موجود را برای زنجیره تامین ، خدمات به مشتریان ، منابع انسانی و خدمات مالی و ... تقویت کنند. این نرم افزار ها قابل پیاده سازی با زبانهای برنامه نویسی به روز دنیای فن آوری می باشند که امروزه زبانهای Python ، Java ، فریم ورکهای JavaScript مانند React ، .NET CORE ، ASP.NETCORE و... مورد توجه برنامه نویسان این حوزه می باشند.

7. میان افزار ها (Firmwares ) :

در واقع میان افزار ها ، نرم افزار هایی است که بروی پردازنده هایی که درون دستگاههایی که مجهز به اینترنت هستند طراحی و بارگذاری می شود تا عملیات مربوط به کنترل حسگرها و جمع آوری اطلاعات و ارسال آن به سرویس دهنده ها و در نهایت به برنامه های اصلی که عملکردها را کنترل می کنند ، را مدیریت نمایند. این میان افزار ها را می توان با زبانهای مختلف برنامه نویسی پیاده سازی نمود ولی زبانهای C++ و Pythonاز مهمترین و محبوب ترین زبانهای برنامه نویسی برای این حوزه می باشند.

اما ارزش و مزایای واقعی اینترنت اشیا در بخش سیستم‌ها و اپلیکیشن‌های صنعتی نهفته است؛ زیرا در این بخش، تعداد بسیار قابل توجهی دستگاه‌ با قابلیت جمع‌آوری و انتقال داده، اطلاعات حیاتی و در لحظه را در مورد وضعیت کسب‌و‌کارها ارائه می‌دهند.

پایان قسمت دوم ...