IoT مخفف اختصاری Internet Of Things (اینترنت اشیاء) است. اصطلاح IoT اولین بار در سال 1999 در سخنرانی کوین آشتون، مهندس انگلیسی استفاده شد. این واژه اولین بار برای وصل کردن یک شی به اینترنت مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از این واژه بعدها برای اشاره به سیستم هایی که به اینترنت متصل میشدند و توانایی تبادل و پردازش داده ها را از این طریق داشتن استفاده شد.
طبق تعریف ITU (اتحادیه بین المللی ارتباطات از راه دور)، اینترنت اشیاء به عنوان “یک زیرساخت جهانی برای جامعه اطلاعات تعریف می شود ، که با اتصال به اشیاء (فیزیکی یا مجازی) با استفاده از فناوری های موجود یا در حال تحول اطلاعات و ارتباطات متقابل ، خدمات پیشرفته ای ارائه می دهد”.
با گذشت زمان، این اصطلاح تکامل یافته و اکنون کل اکوسیستم اشیاء متصل را در بر می گیرد. این اکوسیستم تولید کنندگان سنسورها ، ویرایشگرهای نرم افزار ، اپراتورهای فعلی یا جدید ، مجتمع ها را در بر می گیرد … این التقاط پرستی آن را بسیار غنی می کند.
5 کاربرد اینترنت اشیاء
اینترنت اشیاء (IoT) در 5 بخش اساسی کاربردی می باشد:
- اشیاء (سنسورها)
- شبکه (اتصال)
- جمع آوری داده ها
- پردازش اطلاعات
- برنامه های عملیاتی
1 – اشیاء برای گرفتن داده های ارزشمند
با پیشرفت اینترنت این دیدگاه به وجود آمده است که تمامی وسایل و تجهیزاتی که میتوانند داده هایی را توسط سنسورها، نمایشگرها و کاربران آن سیستم تولید و جمع آوری شده است را پردازش و به اشتراک بگذارند.
داده ها با توجه به نوع تجارت و عملکرد هر سیستم تنوع خاص خود را دارند. همچنین می توانیم داده هایی در مورد دما، رطوبت، موقعیت یابی، زمان کار، هشدار و … را به وسیله اینترنت اشیا جمع آوری کنیم و آنها را به به اشتراک بگذاریم. برای مثال یک سنسور ساده دما را در نظر بگیریم : برای پردازش سیگنال آن و انتقال آن از طریق شبکه، باید به یک PLC یا کارت ارتباطی متصل شوید.
به نظر ما اشیاء تمام تجهیزات فعال یا غیرفعال هستند که می توانند داده های قابل استفاده را تولید کرده و برای کاربران ارزش ایجاد کنند. این اشیاء از عناصر غیرفعال تشکیل شده اند: سنسورها ، و برای بعضی از آنها عناصر فعال باعث می شوند آنها بتوانند پردازش غنی سازی داده ها و انتقال آنها را انجام دهند.
داده ها به اندازه تجارت متنوع هستند. همچنین می توانیم داده هایی در مورد دما ، رطوبت ، موقعیت یابی ، زمان کار ، سطح ، هشدار …
اجازه دهید ما یک سنسور دما ساده را در نظر بگیریم: برای پردازش سیگنال ها و انتقال آن ها از طریق شبکه، باید به یک PLC یا کارت ارتباطی متصل شود.
2 – شبکه، برای انتقال اطلاعات
شبکه ها، بخش اصلی در اینترنت اشیا (IoT) هستند، به وسیله شبکه سازی است که استفاده از اینترت اشیاء امکان پذیر می باشد. این شبکه ها به صوزت زیر هستند:
نوع پوشش:
- در یک دانشگاه
- در یک شهر
- در یک کشور
- در کل سیاره
شرایط استفاده از اینترنت اشیاء:
- معماری حل مسئله
- طراحی اشیاء
- چرخه عمر راه حل
LPWAN چیست؟
در ابتدا نیاز است با اصطلاح LPWAN آشنا بشویم. همانگونه که تعداد دستگاه های متصل به اینترنت افزایش یافته است، استانداردهای تکنولوژی جدیدی نیز برای استفاده از فضای رو به رشد IoT ایجاد شده اند. برخلاف گوشی های هوشمند که از شبکه های تلفن همراه برای انتقال داده های خود استفاده می کنند، بسیاری از دستگاه های IoT (مثلا یک کنتور آب هوشمند) تنها نیاز به انتقال کمی مقادیر داده دارند.
کاملا متکی بودن بر شبکه های تلفن همراه یا ماهواره ای، گران خواهد بود و برای اکثر دستگاه ها از نظر استفاده از باتری مقرون بصرفه نخواهد بود. بطور مشابه، شبکه های WiFi و بلوتوث نیز همیشه یک راه حل خوب و مقرون به صرفه نیستند. و نکته آخر اینکه بسیاری از دستگاه های IoT نیازی به اتصال دائم به یک شبکه تلفن همراه ندارند. بنابراین یک نوع جدید از شبکه مورد نیاز است و اینجاست که LPWAN ها وارد می شوند!
شبکه «LPWAN» مخفف Low Power Wide Area Network و به معنی شبکه گسترده کم توان، شبکه بی سیمی است که برای اتصال موثرتر دستگاه های هوشمند از فاصله های طولانی طراحی شده است و معمولا نرخ انتقال پایینی دارد. LPWAN ها برای دستگاه های IoT ایده آل هستند زیرا این دستگاه ها نیازی به مدیریت حجم زیادی از داده ها ندارند. یکی دیگر از مزیت های این شبکه استفاده از آن بجای تکنولوژی های گرانتر است. این می تواند شامل کنتورهای هوشمند، محصولات مصرفی و سنسورها باشد.
wan چیست؟
wan مخفف کلمه Wide area network میباشد. WAN شبکه ارتباطی است که یک حوزه جغرافیایی گسترده نظیر شهرستان، استان و یا کشور را تحت پوشش قرار می‌دهد برای مثال شبکه بین عابر بانک ها از نوع ٌَWAN میباشد. با استفاده از WAN میتونیم شبکه های کوچیک تر مثل LAN و MAN را به هم وصل کرد.
در ادامه به تعدادی از فناوری هایی که با اینترنت اشیاء ادغام شده اند اشاره خواهیم کرد.
1 – LPWANs: Sigfox and LoRaWAN
دو فناوری SIGFOX و LoRaWAN در زمینه LPWAN با اصالت فرانسوی در دنیای اینترنت اشیا (IoT) به خوبی شناخته شده اند. در حالی که این دو فناوری در یک دسته قرار دارند، اما کاملا یکسان نیستند. بنابراین پیشنهاد می کنم که مقایسه ای کوتاه بین این دو انجام دهیم.
-
نقاط مشترک
این دو شبکه توانایی ارسال پیام های کوچکی ار فعالیت یک رویداد را دارند (12 مورد برای Sigfox و 24 مورد برای LoRa). از طرف دیگر، این شبکه دارای ضریب نفوذ بالایی هستند.
-
نقاط قوت LoRa
LoRaWan بیش از یک شبکه است، این یک فناوری به صورت استاندارد بر اساس 2 باند فرکانس آزاد (868 مگاهرتز در اروپا و 915 مگاهرتز در آمریکا) ساخته شده است. با این حال می توان این شبکه را برای مجموعه خود با نصب چند آنتنِ LoRaWan به صورت سفارشی مستقر کرده و اشیاء را با رعایت این فناوری به شبکه متصل کرد.
-
نقاط قوت Sigfox
Sigfox شبکه ای است که توسط یک اپراتور واحد، که طراح آن شرکت huawei است، اداره می شود. این فناوری مانند LoRa از باندهای فرکانس 868 مگاهرتز و 915 مگاهرتز استفاده می کند. از طرف دیگر، تمام ماژول های ارتباطی Sigfox و هر شی مورد تأییدی که در این شبکه وجود دارد توانایی ارتباط سازی را دارد.
2 – M2M (ماشین با ماشین)
یا ماشین با ماشین یک تعریف کلی است برای بیان هر فناوری ای که امکان ارتباط باسیم یا بی‌سیمی بین ابزارهای مکانیکی و الکترونیکی را مهیا می کند.
M2M به تجهیزات موجود در هر شبکه این امکان را می‌دهد تا با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند و بدون کمک دستی از سوی انسان کار خود را انجام دهند. ارتباط M2M اغلب برای نظارت از راه دور یا همان اینترنت اشیاء استفاده می‌شود. برای مثال یک ماشین فروش خودکار می‌تواند با مشاهده اتمام یک کالای خاص، به صورت خودکار به توزیع‌کننده پیام دهد که موجودی را مجددا پر کند. ارتباط M2M یک جزء بسیار مهم در دورسنجی، انبارگردانی، کنترل از راه دور، کنترل ترافیک و روباتیک، سرویس‌های پشتیبانی، مدیریت زنجیره عرضه، مدیریت ناوبری و حتی پزشکی از راه دور محسوب می‌شود.
اجزای اصلی یک سیستم M2M عبارتند از حسگرها، RFID، وای‌فای یا اتصال تلفن موبایل به همراه یک نرم افزار که از آنها برای بررسی داده‌ها و تصمیم‌گیری استفاده می‌شود.
3 – RFID
RFID در خانواده فناوری هایی AIDC قرار می گیرد که قابلیت شناسایی خودکار اطلاعات و دریافت آن ها را دارا است. روش کار در AIDC به این گونه است که به صورت خودکار اشیاء را شناسایی می کنند و داده هایی راجع به آنها جمع آوری می کنند و اطلاعات جمع آوری شده را مستقیماً در سیستم های رایانه ای با دخالت اندک و یا بدون دخالت انسان وارد می کنند. این کار توسط امواج رادیویی صورت می گیرد.
این تگ ها حاوی اطلاعات ذخیره شده الکترونیکی هستند. بعضی از برچسب ها توسط میدان های مغناطیسی در فاصله های کوتاه نیرو گرفته و خوانده می شوند. برخی دیگر از منبع انرژی مانند باتری تغذیه می شوند و یا در برخی موارد باتری ندارند اما از قسمت EM انرژی جمع می کنند، و به عنوان یک فرستنده غیر فعال برای انتشار مایکروویو یا امواج رادیویی UHF عمل می کنند.
سیستم های RFID از سه مؤلفه تشکیل شده اند:
- برچسب RFID یا برچسب هوشمند
- خواننده RFID
- آنتن
برچسب های RFID حاوی یک مدار یکپارچه و آنتن هستند که برای انتقال داده ها به Reader RFID استفاده می شوند. Reader RFID سپس امواج رادیویی را به اطلاعات قابل فهم برای انسان تبدیل می کند.
اطلاعات جمع آوری شده از برچسب ها از طریق یک رابط ارتباطی به سیستم رایانه میزبان منتقل می شوند، جایی که می توان داده ها را در یک پایگاه داده ذخیره کرد و آنها را آنالیز کرد.
درک این نکته مهم است که RFID یک فناوری است که به خودی خود کافی نیست ، کاملاً باید با یک فناوری دیگر همراه باشد تا بتواند داده ها را جمع آوری و ذخیره کند.
4 – بلوتوث در اینترنت
بلوتوث یک فناوری شناخته شده است و در طی ده سال گذشته در دنیای تکنولوژی نقش پر رنگی داشته است. این یک فناوری رادیویی با برد متوسط (حدود 10 متر) امکان ارسال پیام در اندازه های بزرگ را فراهم می کند. با این حال، این اتصال به خودی خود کافی نیست، زیرا برای انتقال و ذخیره داده ها به فناوری شخص ثالث نیاز دارد. از طرف دیگر، این وسیله ارتباطی با سرعت بالا محسوب می‌شود، زیرا این فناوری بر پایه فرکانس 2.4 گیگاهرتزی است، درست مانند WiFi
3 – داده و اطلاعات خام در اینترنت اشیاء
در اینترنت اشیاء داده ها الماس های درخشانی محسوب میشوند که باید توسط اجسام هوشمند و سیستم ها جمع آوری و برای تحلیل و پردازش به اشتراک گذاشته شوند.
برای دستیابی ساختار اینترنت اشیاء باید حجم زیادی داده را از محیط جمع آوری کنیم. یکی از دستگاه هایی که این کار امکان پذیر کرده است سامانه مانیتورینگ سپهر است. این سامانه قابل نصب در اونواع محیط ها می باشد و عمل مانیتورینگ (پایش محیط) را به خوبی انجام می‌دهد.
4 – پردازش اطلاعات در اینترنت اشیاء
بعد از جمع آوری اطلاعات در دیتا سنترها نوبت به پردازش و تجزیه و تحلیل این داده ها میرسد، اطلاعات پردازش شده برای بسیاری تجارت ها حکم الماس تراش خورده را دارد. در واقع هر شرکتی که حجم بالایی از اطلاعات را در اختیار داشته باشد. برای مثال با تجزیه و تحلیل داده ها می‌تواند رفتار و علایق مشتریان خود را به دست آورد.
یک مثال دیگر در این مورد که اکثر ما با آن برخورد داشته ایم:
سنسور درب جلوی خودروی شما داده ای را دریافت می کند: درب باز یا بسته است.
داده هایی در مورد باز و بسته بودن درب در زمان های مشخصی ثبت شده است.
اطلاعات به شما هشدار می دهد: “درب شما باز است و در این زمان عادی نیست” برای تولید اطلاعات در این مورد، دو داده از حسگر درب و زمان، داشته ایم.
5 – برنامه های عملیاتی برای نظارت و تصمیم گیری با استفاده از اینترنت اشیاء
حالا وقت آن رسیده است که از اینترنت اشیاء و الماسهایی که ساخته است در زندگی و کسب و کار خود استفاده کنیم. برای امن نگه داشتن محیط مانیتورینگ یک امر بدیهی است. یک اتاق سرور را در نظر بگیرد که اطلاعات کل یک شرکت در آن ذخیره می‌شود طبیعتا در دنیایی که اطلاعات حرف اول را میزند از بین رفتن بخش یا تمام آن به شدت به هر کسب و کاری ضربه خواهد زد.
شرکت سپهر انفورمانیک درخشان یکی از شرکت های پیشرو در این زمینه است که با ارائه خدمات در راستای فناوری اینترنت اشیاء به مانیتورینگ انواع محیط ها تجاری و تولیدی میپردازد. این امکان با نصب سامانه مانیتورینگ سپهر در محیط مربطه صورت میگیرد. سامانه مانیتورینگ سپهر به جمع آوری اطلاعات محیط از جمله دما، رطوبت، دود، نشتی آب و … بپردازد.
