اینترنت اشیاء چیست؟

0

اینترنت اشیاء (Internet of Things) پلی است میان دنیای فیزیکی و دیجیتالی که با استفاده از سنسورها، محرک‌ها و پردازنده‌های زیادی با جهان فیزیکی ارتباط برقرار می‌کند.

به تعبیری دیگر، اینترنت اشیاء پدیده‌ای است که در آن محاسبات و قابلیت­‌های شبکه در هر شیی که فکرش را بکنید تعبیه می‌شود.

 

فهرست

مقدمه‌ای بر اینترنت اشیاء ​

قرن بیست‌ویکم با افزایش استفاده از اینترنت اشیاء آغاز شد. در سال 2000، اینترنت 51% از انتقال اطلاعات در ارتباطات راه‌دور را به خود اختصاص داد که خیلی زود در سال 2007 به 97% افزایش یافت. اگرچه اینترنت مسیر هموار خود را با اتصال کامپیوترهای سراسر دنیا آغاز کرد و بر بخش ارتباطات راه دور غلبه یافت، اما ایدۀ اینترنت فراتر از کامپیوترها پیش رفته و از ارتباطات راه‌دور جهش پیدا کرده است.

خود را برای یک سفر لذتبخش آماده کنید!

اینترنت اشیاء چیست؟ ​

امروزه اینترنت در همه جا موجود است. تقریبا هر گوشه‌ای از جهان را تحت تاثیر قرار داده و بر شیوه‌های غیر قابل تصور زندگی انسان تأثیر می‌گذارد. در حال حاضر، جهان به این سمت می‌رود که طیف گسترده‌ای از وسایل و دستگاه‌ها به وب متصل می‌شوند.

شاید برایتان جالب باشد که در حاضر تعداد دستگاه‌های متصل به هم از تعداد انسان‌های روی زمین بیشتر است.

برای اینترنت اشیاء تعاریف زیادی وجود دارد، اما در یک زبان مشترک اینترنت اشیاء به دنیای جدیدی اشاره دارد که تقریبا تمام دستگاه‌ها و وسایل مورد استفاده ما به یک شبکه متصل هستند و می‌توانیم از آنها به صورت مشترک برای رسیدن به هدف‌های پیچیده‌ای استفاده کنیم که به هوشمندی نیاز زیادی دارند.

برای دستیابی به این هوشمندی، دستگاه‌­های IoT به سنسورها، محرک­‌ها، پردازنده‌­ها و گیرنده فرستنده­‌های تعبیه شده، مجهز هستند.

سنسورها و محرک­‌ها دستگاه­‌هایی هستند که به تعامل با محیط فیزیکی کمک می­‌کنند. به منظور استخراج نتیجه‌های مفید، داده‌های جمع‌­آوری شده توسط سنسورها باید به صورت هوشمندانه ذخیره و پردازش شوند.

سنسورها، محرک­‌ها، سرورهای محاسباتی، و شبکه ارتباطی زیرساخت اصلی یک چارچوب IoT را تشکیل می‌دهند.

اینترنت اشیاء کاربردهای مختلفی در مراقبت­‌های بهداشتی، تندرستی، آموزش، سرگرمی، زندگی اجتماعی، حفاظت از انرژی، نظارت بر محیط زیست، اتوماسیون خانگی و سیستم‌های حمل و نقل دارد. در تمامی این زمینه‌ها، فناوری­‌های IoT به طور قابل توجهی تلاش‌های انسانی را کاهش داده و کیفیت زندگی ما را بهبود داده است.

مثلاً وسایل منزل را می‌توان از طریق تلفن هوشمند راه‌اندازی و کنترل کرد، دوربین‌های امنیتی و قفل‌ها در هر نقطه‌ای از جهان قابل دسترسی هستند، یک چتر می‌تواند شرایط آب و هوایی را حس کند و در مورد بیرون رفتن از منزل هشدار دهد، قوطی‌های دارو در ساعت مصرف چشمک می‌زنند و غیره.

اساسا هر وسیله معمولی (نظیر وسایل منزل، خودروها، شبکه‌های انرژی، گجت‌های بهداشتی و هر وسیله دیگری) که هوش نرم‌افزاری دارد به پلتفرم‌های اینترنتی وصل می‌شود و لذا این اشیاء هوشمندتر و بهتر عمل می‌کنند.

شکل 1. مفهوم اینترنت اشیاء

هدف اینترنت اشیاء صرفاً اتصال اشیاء به اینترنت نیست!

اشیاء باید بتوانند با دنیای فیزیکی هم ارتباط برقرار کنند. این اشیاء برای تعامل با دنیای فیزیکی به سنسور و محرک مجهز شده‌اند. سنسورها و محرک‌ها قطعه‌‌هایی هستند که به تعامل با محیط فیزیکی کمک می‌کنند.

سنسورها داده‌های محیط اطراف را گردآوری می‌کنند، نظیر یک سنسور حرارتی که دمای محیط اطراف را حس می‌کند. به طور مشابه، گیرنده موقعیت جغرافیایی و شتاب‌سنج در تلفن هوشمند نیز سنسور هستند.

ماشین لباس‌شویی دارای سنسور سطح آب است و یخچال یک ترموستات دارد که دمای فریزر را حس می‌کند.

محرک‌ها مسئول حرکت دادن یا کنترل مکانیزم یک سیستم هستند؛ مثلا کنترلر دما در دستگاه تهویه یک محرک است.

اشیاء پس از دریافت و گرداوری داده‌ها از طریق سنسورها آن را به پل شبکه یا ابر ارسال می‌کنند. اشیاء را می‌توان از طریق انواع رسانه‌ها از جمله وای‌فای، بلوتوث، Zigbee ،GPRS یا اترنت به ابر یا شبکه متصل کرد.

در سرورهای ابر داده‌ها ذخیره شده و سپس پردازش می‌شوند. این پردازش ممکن است به سادگی مقایسه دما با بازه تعریف شده توسط کاربر باشد.

داده‌ها جهت تصمیم‌گیری در سرور ابر پردازش می‌شوند. مثلا اگر دمای خوانده شده توسط سنسور بیشتر از دمای نرمال باشد، دستگاه تهویه باید روشن شود. این تصمیم‌گیری در دنیای واقعی توسط محرک تحقق می‌یابد. این کار یا به صورت خودکار با کنترل مستقیم AC و از طریق سرور ابر، و یا با ارسال یک آلارم به کاربر انجام می‌شود.

سنسورها، رابط‌های شبکه، سرورهای ابر و محرک‌ها همگی زیرساخت اصلی چهارچوب اینترنت اشیاء را تشکیل می‌دهند. اینها درواقع مولفه‌های اصلی اینترنت اشیاء هستند که می‌توانند اشیاء روزمره را به فناوری اطلاعات مجهز کنند.

شکل 2. مدل ارتباطی اینترنت اشیاء

چرا اینترنت اشیاء پرطرفدار است؟​

از اینترنت اشیاء به عنوان انقلاب صنعتی چهارم یاد می‌کنند.

سومین انقلاب صنعتی مربوط به فناوری اطلاعات و کاربرد آن در اتوماسیون و تولید بود. حال انقلاب صنعتی چهارم می‌خواهد توسط فناوری اینترنت و کاربرد آن در روش‌ها و برنامه‌های بی‌شمار به حقیقت بپیوندد.

زندگی انسان با کمک مفهوم «اشیاء همیشه متصل» هوشمندتر و آسان‌تر خواهد شد.

افراد عادی می‌توانند با گجت‌های هوشمند به دنیای اطلاعات دسترسی پیدا کنند و نیازهای حرفه‌ای و شخصی خود را در عرض چند ثانیه براورده سازند. این امکان با اتصال فراگیر، دیجیتال‌سازی اشیاء روزمره و زیرساخت اطلاعاتی بلادرنگ و واکنشی مقدر خواهد شد.

معماری اینترنت اشیاء

اینترنت اشیاء، معماری‌های مختلفی دارد:

  •         معماری سه لایه: اغلب معماری­‌های پایه سه لایه هستند که دارای سه لایه، به نام­های، لایه‌های ادراک (دارای سنسور برای دریافت و جمع آوری اطلاعات)، شبکه (مسئول برقراری ارتباط با دیگر اشیاء هوشمند، دستگاه‌­های شبکه و سرورها) و کاربرد می‌باشد.
  •        معماری پنج لایه: این معماری شامل پنج­لایه‌ی ادراک، انتقال (انتقال اطلاعات سنسور به لایه پردازش)، پردازش (ذخیره ­سازی، آنالیز و پردازش داده­‌ها)، کاربرد و کسب وکار(مدیریت کاربردها، مدل کسب و کار، امنیت و حریم خصوصی) می‌باشد.
  •         معماری مبتنی بر ابر و مه: این معماری مبتنی بر محاسبات ابری و مه می‌باشد که انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری بالایی دارند.

کاربردهای اینترنت اشیاء​

چندین حوزه‌‌ی کاربردی وجود دارد که تحت تاثیر اینترنت اشیاء نو ظهور قرار گرفته‌اند. کاربردها می‌توانند بر اساس نوع دسترسی شبکه، پوشش، مقیاس‌پذیری، ناهمگن بودن، قابلیت تکرار، دخالت و تاثیر کاربر طبقه‌بندی شوند. برخی از کاربردهای برنامه‌های IoT در اتوماسیون خانگی، ردیابی تناسب اندام، نظارت بر سلامت، حفاظت از محیط زیست، شهرهای هوشمند و تنظیمات صنعتی است.

شکل 3. کاربردهای اینترنت اشیاء
  • اینترنت اشیاء پزشکی (IoMT)

لوازم خانگی IoT در حوزه سلامت و تندرستی بسیار مفید هستند. بسیاری از دستگاه­های پوشیدنی در حال توسعه هستند که شرایط سلامتی فرد را کنترل می‌کنند. اپلیکیشن‌های بهداشتی، زندگی سالمی را برای افراد سالخورده و بیماران مبتلا به بیماری‌های جدی امکان‌پذیر می‌کند. در حال حاضر، سنسورهای پزشکی برای نظارت و ثبت شرایط بهداشتی به طور مداوم استفاده می­شوند و در صورت بروز هر گونه شاخص غیر طبیعی هشدار می‌دهند و حتی درصورت نیاز می‌توانند توصیه‌های پزشکی را تجویز کنند.

شکل 4. اینترنت اشیاء پزشکی
  • اینترنت اشیاء کشاورزی (IoAT)

پارامترهای محیطی مانند دما و رطوبت برای تولید محصولات کشاورزی مهم هستند. در این زمینه، کشاورزان از سنسورها برای اندازه­‌گیری چنین پارامترهایی استفاده می‌­کنند. از کاربردهای اصلی IoT در کشاورزی می‌توان به آبیاری اتوماتیک با توجه به شرایط آب و هوایی و تولید با استفاده از گلخانه‌ها اشاره کرد.

شکل 5. اینترنت اشیاء کشاورزی
  • اینترنت اشیاء خودرویی (IoVT)

اینترنت اشیاء خودرویی (حمل و نقل هوشمند) می‌تواند ترافیک روزانه در شهرها و جاده‌ها را با استفاده از سنسورها و سیستم‌های پردازش اطلاعات هوشمند مدیریت کند. هدف اصلی سیستم‌های حمل و نقل هوشمند، کاهش حمل و نقل ترافیکی، اطمینان از پارک آسان و بدون دردسر و جلوگیری از حوادث با استفاده از مسیریابی مناسب و رانندگی مستقل است. سنسورهای حاکم بر این نوع اپلیکیشن‌ها عبارتند از: سنسورهای GPS برای مکان، شتاب‌سنج برای سرعت، ژیروسکوپ برای جهت‌یابی، RFID برای شناسایی وسیله نقلیه، سنسورهای مادون قرمز برای شمارش مسافرین و وسایل نقلیه، و دوربین برای ضبط حرکات و ترافیک خودرو.

شکل 6. اینترنت اشیاء خودرویی
  • اتوماسیون خانگی

در دنیای امروز مردم به تکنولوژی اعتماد می‌کنند تا نگرانی­های خود نسبت به کیفیت زندگی و امنیت خانه­‌هایشان را کاهش دهند. در خانه­‌های هوشمند، از سنسورهای مختلفی استفاده می‌شود تا خدمات هوشمند و خودکار را به کاربر ارائه دهد که در انجام خودکار کارهای روزمره و حفظ یک روال همیشگی به ویژه برای افرادی که دچار فراموشی هستند موثر است. علاوه بر این، با صرفه جویی درخاموش کردن لامپ‌­ها و گجت­‌های الکترونیکی، به طور خودکار باعث صرفه جویی در انرژی می‌شوند.

شکل 7. اتوماسیون خانگی

 

  • اینترنت اشیاء اجتماعی (SIoT)

اینترنت اشیاء اجتماعی (SIoT) روابط اجتماعی بین اشیاء را همانند روابط اجتماعی انسان‌ها در نظر می‌گیرد. اینترنت اشیاء اجتماعی هدایت‌پذیر است، به این معنی که می‌توانیم با یک دستگاه شروع کنیم و از طریق تمام دستگاه‌هایی که به آن متصل هستند حرکت کنیم. کشف دستگاه‌ها و خدمات جدید با استفاده از چنین شبکه اجتماعی از دستگاههای IoT، بسیار آسان است. در میان این دستگاه‌ها نیاز به اعتماد (قدرت ارتباط) بین دستگاه‌ها (مشابه با دوستان در فیس بوک) وجود دارد.

برای مطالعه شبکههای اجتماعی دستگاههای IoT می‌توان از مدل‌هایی شبیه به مطالعه شبکههای اجتماعی انسانی استفاده کرد.

چالش‌های اینترنت اشیاء​

توسعه اینترنت اشیاء موفق کار آسانی نیست زیرا با چالش‌های زیادی روبروست.

  • مدیریت دستگاه

مدیریت همه دستگاه‌ها و نظارت بر خرابی‌ها، پیکربندی‌ها و نظارت بر کارایی و امنیت این تعداد دستگاه‌ قطعا در اینترنت اشیاء به عنوان یک چالش محسوب می‌شود.

تخمین زده شده است که بجز تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و کامپیوترهای شخصی بیش از 25 میلیارد «شیء» تا سال 2020 به اینترنت وصل خواهند بود. تعداد سنسورها، دستگاه‌ها و دروازه‌هاه بسیار زیاد خواهد بود و در گستره جغرافیایی بزرگی پخش خواهند شد.

این امر که دستگاه‌ها کاملا خودکار و از راه دور قابل کنترل باشند بسیار چالش‌انگیز است.

  • چالش سخت‌افزاری

این چالش یکی از مهمترین مانع «اشیاء متصل» بیشتر توسط شرکت‌ها و کاربران نهایی است. برخی از نگرانی‌های اصلی در رابطه با سخت‌افزار عبارتند از:

    • عمر باتری: اکثر دستگاه‌های اینترنت اشیاء با باتری کار می‌کنند. این دستگاه‌ها باید همیشه به اینترنت متصل باشند. لذا همیشه درحال مصرف برق هستند. توسعه باتری‌های بهتر و مدیریت انرژی باتری یک چالش‌ سخت‌افزاری مهم در محصولات اینترنت اشیاء است.
    • اندازه سخت‌افزار: بسیار مهم است که دستگاه‌های اینترنت اشیاء کوچک و فشرده باشند. لذا اندازه آنها باید با مدارات الکترونیک تعبیه‌شده به درستی بهینه‌سازی شود تا با هدف مد نظر و کاربرد آنها مطابقت داشته باشد.
  • قابلیت همکاری

قابلیت همکاری یعنی دستگاه‌ها و پروتکل‌های ناهمگن بتوانند بایکدیگر همکاری کنند.

قابلیت همکاری باید هم توسط توسعه‌دهندگان برنامه و هم تولیدکنندگان دستگاه مدیریت شود تا صرف‌نظر از پلتفرم یا مشخصات سخت‌افزاری دستگاه، خدمات مناسبی ارائه شود.

  • امنیت و حریم خصوصی داده

داده‌های ارسالی از سنسورها به شبکه ممکن است داده‌ شخصی کاربران باشد و لازم باشد از دسترسی غیرمجاز دور بماند. کاربران باید حقوق دسترسی و سیاست‌هایی برای دسترسی به داده‌ها داشته باشند و نباید امکان اشتراک‌گذاری با هرگونه شخص ثالثی فراهم باشد. اگرچه خود کاربران باید حق اشتراک‌گذاری داده‌ها را داشته باشند.

  • آدرس‌دهی و شناسایی

از آنجایی که میلیون‌ها شیء هوشمند به اینترنت وصل خواهند شد، باید آدرس منحصربفردی داشته باشند تا امکان ارتباط فراهم شود. به همین منظور به یک فضای آدرس‌دهی بزرگ و آدرس‌های منحصربفردی به ازای هر شیء هوشمند نیاز داریم.

ارتباطات در اینترنت اشیاء ​

مورد بعدی که باید درباره آن صحبت کنیم، ارتباط است.

همانطور که اینترنت اشیاء به سرعت در حال رشد است، تعداد زیادی از دستگاه­های هوشمند ناهمگن، به اینترنت متصل هستند. دستگاه­های IoT از طریق باتری، با حداقل منابع محاسبه و ذخیره‌سازی، تغذیه می‌شوند و باتوجه به ماهیت محدودشان، درگیر چالش­های ارتباطی مختلفی هستند.

المان‌های مختلف در سراسر شبکه با استفاده از مجموعه‌ای متنوع از پروتکل‌ها و استانداردها ارتباط برقرار می‌کنند. رایج‌­ترین فناوری­‌های ارتباطی برای پروتکل­‌های ارتباطی کم قدرت، RFID (شناسایی فرکانس رادیویی) و NFC (ارتباط میدان نزدیک) و برای دامنه‌ی متوسط، بلوتوث، ZigBee و وای‌فای می­‌باشند.

فناوری‌های ارتباطی پیشرو IoT عبارتند از، IEE 802.15.4، WiFi کم قدرت، 6LoWPAN، RFID، NFC، Sigfox، LoraWAN و دیگر پروتکل‌های اختصاصی برای شبکه‌های بی‌سیم.

شکل 8. ارتباطات در اینترنت اشیاء

مزایای اینترنت اشیاء​

اینترنت اشیاء بزرگترین مرزی است که می‌تواند زندگی ما را متحول کند.

گنجاندن اینترنت اشیا در زندگی روزمره مزایای بسیار زیادی برای ما داشته است و می‌تواند به افراد، مشاغل و روال روزمره‌ی جامعه کمک کند. این مفهوم جدید می‌تواند به اشکال مختلفی از جمله بهداشت، ایمنی، مالی و برنامه‌ریزی‌های روزانه تعریف شود.

دستگاه‌هایی که تا به حال شبکه نشده‌اند، می‌توانند به یکدیگر متصل شوند و دقیقا مانند یک دستگاه هوشمند عمل کنند، مثلا ماشین لباس‌شویی، یخچال و اسپیکر خانگی! اتصال این دستگاه‌ها به یکدیگر می‌تواند باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و در نتیجه کاهش هزینه‌های خانواده شود.

ادغام اینترنت اشیا در سیستم مراقبت‌های بهداشتی می تواند به طرز باورنکردنی هم برای یک فرد و هم برای یک جامعه مفید باشد. می توان با استفاده از یک تراشه برای هر فرد، به بیمارستان‌ها کمک کرد تا به طور مداوم علائم حیاتی بیمار را کنترل کنند و با ردیابی علائم حیاتی آنها، می‌تواند نشان دهد که آیا نظارت یا مراقبت جدی نیاز دارند یا خیر.

همچنین، اینترنت اشیا می‌تواند به افراد در زمینه ایمنی شخصی هم کمک کند. به عنوان مثال سیستم‌های امنیت خانگی، به افراد این امکان را می‌دهد تا سیستم های امنیتی خود را از هرجایی که هستند کنترل کننند. یا سیستم‌های تشخیص تصادف که حرکت ماشین را ردیابی می‌کند و در صورت وقوع تصادف به طور خودکار با اورژانس تماس می‌گیرد و موقعیت خودرو را اطلاع می‌دهد.

علاوه‌بر این‌ها، مشاغل زیادی می‌توانند از مزایای اینترنت اشیا بهره بگیرند. اینترنت اشیا می‌تواند در دسته‌های مختلفی از جمله ردیابی دارایی و کنترل موجودی، حمل و نقل، امنیت، ردیابی فردی و صرفه‌جویی در انرژی مفید باشد.

برخی از مزایای اینترنت اشیاء از دید کسب و کار:

  • دسترسی راحت به اطلاعات
  •  ارتباطات سریع و آسان
  • کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری
  •  بازاریابی لحظه‌ای
  • افزایش کارایی و بهره‌وری
  •  تجزیه و تحلیل تصمیم‌گیری‌ها
  • تولید داده‌های با کیفیت
  •  استفاده بهینه از منابع
Choose your Reaction!
دیدگاه خود را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

redronic.com