Čo je IoT alebo internet vecí. Architektúra IoT riešenia na základe reálneho príkladu iOT technológie a práce so senzormi

IoT – Internet vecí

Internet vecí (IoT) – moderné telekomunikačné technológie
(Internet of Things - moderné telekomunikačné technológie)

Čo je to internet vecí? Čo je internet vecí, IoT? Internet vecí (IoT) je nová internetová paradigma. Čo sa myslí pod pojmom „veci“ v Internete vecí. Pojem “vec” v Internete vecí (IoT) znamená inteligentný, t.j. „inteligentné“ položky alebo objekty (inteligentné objekty alebo SmartThings alebo inteligentné zariadenia).

Ako sa internet vecí (IoT) líši od tradičného internetu? Internet vecí (IoT) je tradičná alebo existujúca internetová sieť, rozšírená o počítačové siete fyzických zariadení alebo vecí k nej pripojených, ktoré môžu nezávisle organizovať rôzne komunikačné vzorce alebo modely pripojenia (Vec – Vec, Vec – Používateľ a Vec – Webový objekt ).

Treba si uvedomiť, že Smart Objects sú senzory alebo akčné členy vybavené mikrokontrolérom s OS v reálnom čase so zásobníkom protokolov, pamäťou a komunikačným zariadením, zabudovaným do rôznych objektov, napríklad elektromerov alebo plynomerov, snímačov tlaku, vibrácií resp. teploty, spínače a pod. „Inteligentné“ objekty alebo Smart Objects môžu byť organizované do počítačovej siete fyzických objektov, ktoré môžu byť pripojené cez brány (rozbočovače alebo špecializované platformy internetu vecí) k tradičnému internetu.

V súčasnosti existuje veľa definícií pojmu internet vecí (IoT). Ale, žiaľ, sú protichodné, neexistuje jasná a jednoznačná definícia pojmu internet vecí (IoT).

Pre pochopenie podstaty internetu vecí (IoT) je najprv vhodné zvážiť internetovú infraštruktúru a WWW (World Wide Web) alebo webovú službu. Internet je sieť sietí, t.j. sieť, ktorá spája rôzne siete a jednotlivé uzly vzdialených používateľov pomocou smerovačov a sieťového (internetového) protokolu IP. Inými slovami, pojem internet označuje globálnu sieťovú infraštruktúru pozostávajúcu z mnohých počítačových sietí a jednotlivých uzlov prepojených komunikačnými kanálmi.

Globálny internet je fyzickým základom webovej služby. Web je World Wide Web alebo distribuovaný systém informačných zdrojov, ktorý poskytuje prístup k hypertextovým dokumentom (webovým dokumentom) umiestneným na internetových stránkach. Prístup a prenos webových dokumentov vo formáte HTML cez internet sa uskutočňuje pomocou aplikačného protokolu HTTP/HTTPS webovej služby založenom na zásobníku protokolov TCP/IP internetu.

Berúc do úvahy vyššie uvedené, môžeme konštatovať, že IoT sa vyznačuje rozsiahlymi zmenami v infraštruktúre globálneho internetu a novými modelmi komunikácie alebo spojenia: „vec – vec“, „vec – používateľ (používateľ)“ a „vec“. - webový objekt (Web Object)“.

Je vhodné zvážiť internet vecí (IoT) na technologickej, ekonomickej a sociálnej úrovni.

Na technologickej úrovni je internet vecí koncepciou rozvoja sieťovej infraštruktúry (fyzickej základne) internetu, v ktorej sa „inteligentné“ veci bez ľudského zásahu dokážu pripojiť k sieti na vzdialenú interakciu s inými zariadeniami. (Thing - Thing) alebo interakcia s autonómnymi alebo cloudovými dátovými centrami alebo DATA centrami (Thing - Web Objects) na prenos dát na ukladanie, spracovanie, analýzu a prijímanie manažérskych rozhodnutí zameraných na zmenu prostredia alebo na interakciu s používateľskými terminálmi (Thing - Používateľ) na monitorovanie a správu týchto zariadení.

Internet vecí (IoT) povedie k zmenám v modeloch ekonomického a sociálneho rozvoja spoločnosti. Existujú rôzne klasifikácie internetu vecí (IoT) (napríklad priemyselný internet vecí – IIoT, internet služieb – IoS atď.) a oblasti jeho využitia (v energetike, doprave, medicíne, poľnohospodárstve, bývaní a komunálnych službách). služby, Smart City, Smart Home atď.).

Cisco predstavilo nový koncept – Internet of Everything, IoE („Internet of Everything“ alebo „All-encompassing Internet“) a Internet of Things je počiatočným štádiom vývoja „All-encompassing Internet“

Rozvoj internetu vecí alebo internetu vecí (IoT) závisí od:

• nízkoenergetické bezdrôtové sieťové technológie (LPWAN, WLAN, WPAN);
• tempo implementácie celulárnych sietí pre internet vecí (IoT): EC-GSM, LTE-M, NB-IoT a univerzálne siete 5G;
• tempo prechodu internetu na verziu protokolu IPv6;
• technológie Smart Objects (snímače a akčné členy vybavené mikrokontrolérom, pamäťou a komunikačným zariadením);
• špecializované operačné systémy so zásobníkom protokolov pre mikrokontroléry, snímače a akčné členy;
• široké využitie zásobníka protokolov 6LoWPAN/IPv6 v operačných systémoch mikrokontrolérov pre senzory a akčné členy;
• efektívne využívanie cloud computingu pre platformy internetu vecí (IoT);
• vývoj technológií M2M (machine-to-machine);
• aplikácia moderných technológií softvérovo definovaných sietí, ktoré znižujú zaťaženie komunikačných kanálov.

Architektúra globálnej siete internetu vecí (IoT).

Za fragment architektúry internetu vecí (IoT) považujme sieť (obr. 1) pozostávajúcu z niekoľkých počítačových sietí fyzických objektov pripojených k internetu pomocou jedného zo zariadení: Gateway, Border router, Router.

Ako vyplýva z architektúry IoT, sieť internetu vecí tvoria: počítačové siete fyzických objektov, tradičná IP internetová sieť a rôzne zariadenia (Gateway, Border router a pod.) spájajúce tieto siete.

Výpočtové siete fyzických objektov pozostávajú z inteligentných senzorov a akčných členov (aktuátorov) integrovaných do výpočtovej siete (osobnej, lokálnej a globálnej) a riadených centrálnym ovládačom (brána alebo IoT Habs, alebo platforma IoT).

Internet vecí (IoT) využíva technológie pre bezdrôtové výpočtové siete fyzických objektov s nízkou spotrebou energie, ktoré zahŕňajú siete krátkeho, stredného a dlhého dosahu (WPAN, WLAN, LPWAN).

Bezdrôtové technológie sietí LPWAN (Low-power Wide-area Network) Internet vecí IoT

Bežné technológie sietí LPWAN s dlhým dosahom, ktoré sú uvedené na obr. 1 zahŕňajú: LoRaWAN, SIGFOX, „Swift“ a Cellular Internet of Things alebo skrátene CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT). Siete LPWAN zahŕňajú aj ďalšie technológie, napríklad ISA-100.11.a, Wireless, DASH7, Symphony Link, RPMA atď., ktoré nie sú uvedené na obrázku 1. Rozsiahly zoznam technológií je uvedený na webovej stránke link-labs.

Jednou z rozšírených technológií je LoRa, ktorá je určená pre siete s dlhým dosahom, s cieľom prenášať telemetrické údaje z rôznych meracích zariadení (snímače vody, plynu atď.) na veľké vzdialenosti.

LoRa je modulačná metóda, ktorá definuje protokol fyzickej vrstvy modelu OSI. Modulačnú technológiu LoRa možno použiť v sieťach s rôznymi topológiami a rôznymi protokolmi spojovacej vrstvy. Efektívne siete LPWAN sú siete LoRaWAN, ktoré používajú protokol spojovej vrstvy LoRaWAN (protokol MAC spojovacej vrstvy) a moduláciu LoRa ako protokol fyzickej vrstvy.

Sieť LoRaWAN (obr. 2.) pozostáva z koncových uzlov (transceivery alebo moduly LoRa) pripojených prostredníctvom bezdrôtových sietí k rozbočovačom/bránam alebo základňovým staniciam, sieťovému serveru (server siete operátora) a aplikačnému serveru (aplikačný server poskytovateľa služieb). Sieťová architektúra LoRaWAN je "klient-server". LoRaWAN funguje na vrstve 2 modelu OSI.

Medzi koncovými uzlami a komponentmi serverovej siete sa používa obojsmerná komunikácia. Interakcia medzi koncovými uzlami lokálnej siete LoRaWAN a serverom prebieha na základe protokolov spojovej vrstvy. Adresa používa jedinečné identifikátory zariadenia (koncové uzly) a jedinečné identifikátory aplikácie na aplikačnom serveri.

Fyzická vrstva zásobníka protokolov LoRaMAC segmentu siete koncový uzol-brána, ktorá funguje na druhej vrstve modelu OSI, je bezdrôtová modulácia LoRa a protokol MAC spojovacej vrstvy je LoRaWAN. Brány LoRa sú pripojené k sieťovému serveru poskytovateľa alebo operátora pomocou štandardných technológií Wi-Fi/Ethernet/3G, ktoré patria do úrovne sieťového rozhrania IP (fyzické a spojové úrovne zásobníka TCP/IP).

Brána LoRa poskytuje prepojenie medzi sieťami založenými na heterogénnych technológiách LoRa/LoRaWAN a Wi-Fi, Ethernet alebo 3G. Na obr. Obrázok 1 ukazuje sieť LoRa s jednou bránou, implementovanú v hviezdicovej topológii, ale sieť LoRa môže mať aj viacero brán (štruktúra celulárnej siete). V sieti LoRa s viacerými bránami sú „koncové uzly – brána“ postavené pomocou „hviezdnej“ topológie a „brány – server“ sú tiež pripojené pomocou topológie „hviezda“.

Údaje prijaté z koncových uzlov sa ukladajú, zobrazujú a spracúvajú na aplikačnom serveri (na samostatnej webovej lokalite alebo v cloude). Metódy veľkých dát možno použiť na analýzu dát internetu vecí. Používatelia, ktorí používajú klientske aplikácie nainštalované na smartfóne alebo PC, majú možnosť pristupovať k informáciám na aplikačnom serveri.

Technológie SIGFOX (sigfox.com) a „Strij“ (strij.net) sú podobné technológiám LoRaWAN (www.semtech.com), ale majú určité rozdiely. Hlavný rozdiel spočíva v modulačných metódach, ktoré definujú protokoly fyzickej vrstvy týchto sietí. Technológie SIGFOX, LoRaWAN a Strizh sú konkurentmi na trhu sietí LPWAN.

Medzi konkurentov na trhu sietí LPWAN patria technológie CIoT (EC-GSM, LTE-M, NB-IoT), ako aj G5. Sú určené na budovanie bezdrôtových mobilných sietí LPWAN založených na existujúcej infraštruktúre mobilných operátorov. Používanie tradičných celulárnych sietí v IoT je nerentabilné, takže v súčasnosti je výklenok sietí LPWAN obsadený LoRaWAN, SIGFOX atď. Ak však mobilní operátori okamžite implementujú technológie EC-GSM (Extended Coverage GCM), LTE-M (LTE pre komunikáciu M2M) založené na vývoji GSM a rozvoji LTE, vytlačia z trhu LPWAN technológie LoRaWAN, SIGFOX a ďalšie. .

Medzi najsľubnejšie oblasti pre budovanie bezdrôtových sietí LPWAN patrí úzkopásmový internet vecí NB-IoT (Narrow Band IoT) založený na LTE, ktorý je možné nasadiť nad existujúce LTE siete mobilných operátorov. Strategickým smerom v CIoT sú však mobilné siete novej generácie 5G, ktoré budú podporovať IoT.

Technológia 5G, navrhnutá pre prácu s heterogénnou prevádzkou, poskytne pripojenie k internetu pre rôzne zariadenia s rôznymi parametrami (spotreba energie, rýchlosť prenosu dát atď.), a to ako pre mobilné zariadenia (smartfóny, telefóny, tablety atď.), tak aj pre Smart Predmety (senzory alebo akčné členy).

Kde sa používajú siete LPWAN? Napríklad celoštátna sieť LoRa už bola nasadená pre internet vecí v Holandsku a Južnej Kórei. Siete SigFox pre internet vecí sú nasadené v Španielsku a Francúzsku. V Rusku sa vytvára národná sieť „Strizh“ pre internet vecí (IoT) atď. V súčasnosti sa štandardy LoRaWAN a NB-IoT považujú za štandard pre výpočtové siete fyzických objektov LPWAN Internet of Things IoT.

Treba poznamenať, že v Internete vecí (IoT) sa spolu s využívaním cloudových technológií využívajú technológie fog computingu. Je to spôsobené tým, že v cloudovom modeli používanom v IoT je slabou stránkou šírka pásma kanálov telekomunikačných operátorov, cez ktoré sa vymieňajú údaje medzi „cloudom“ a „inteligentnými“ zariadeniami výpočtových sietí fyzických objektov.

Pojem „fog computing“ zahŕňa decentralizáciu spracovania údajov prenesením časti práce na spracovanie údajov a prijímanie manažérskych rozhodnutí z „cloudu“ priamo do zariadení počítačových sietí fyzických objektov.

Zvýšenie kapacity komunikačných kanálov cloud computingu môže poskytnúť nový prístup k ich konštrukcii na základe technológie SDN (Software-Defined Networks). Zavedenie SDN preto zlepší efektivitu komunikačných kanálov cloud computingu a internetu vecí (IoT).

Bezdrôtové osobné siete (WPAN) s nízkym výkonom a krátkym dosahom – komponenty internetu vecí (IoT).

WPAN siete (obr. 1) zahŕňajú bezdrôtové senzorové siete založené na technológiách: 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP, Z-Wave, ZigBee, BLE 4.2 (Bluetooth Mesh). Tieto siete patria medzi mesh siete (samoorganizujúce sa a samoopravujúce siete so smerovaním), ktoré majú topológiu mesh a sú komponentmi (komponentmi) siete internetu vecí (IoT).

Siete osobných počítačov založené na technológiách 6LoWPAN, Thread, ZigBee IP označujú IP siete so zásobníkom protokolov 6LoWPAN alebo zásobníkom IPv6 pre siete 802.15.4 (obr. 3). Používajú sieťový protokol 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks), čo je verzia protokolu IPv6 pre nízkoenergetické bezdrôtové osobné senzorové siete štandardu IEEE 802.15.4. Použitý smerovací protokol je RPL (Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).

Ryža. 3. 6LoWPAN Protocol Stack pre IoT

IEEE 802.15.4 (standards.ieee.org) je štandard, ktorý popisuje fyzické IEEE 802.15.4 PHY a dátové spojové vrstvy modelu siete OSI. Vrstva dátového spojenia pozostáva z podvrstvy IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) a podvrstvy LLC (Logical Link Control). Niekoľko technológií je postavených na základe štandardu IEEE 802.15.4, napríklad ZigBee IP, Thread, 6LoWPAN.

6Zásobník protokolov LoWPAN. Podstata fungovania počítačových sietí fyzických objektov v IoT na báze zásobníka protokolov 6LoWPAN je nasledovná. Napríklad údaje zo snímača sú vstupom do mikrokontroléra (MCU). MK spracováva dáta prijaté zo snímača na základe aplikačného programu (End Nodes Applications), ktorý vytvoril sieťový vývojár na základe API špecializovaného OS mikrokontroléra.

Na prenos spracovaných dát do siete aplikácia End Nodes Applications pristupuje k protokolu aplikačnej vrstvy (Application - IoT protocols) zásobníka protokolov OS mikrokontroléra a prenáša dáta cez zásobník do fyzickej vrstvy senzora. Ďalej sa binárne dáta odošlú na vstup hraničných smerovačov (okrajových smerovačov). Na prenos údajov z koncového uzla cez hraničné smerovače na webový server (webovú aplikáciu) cez aplikačný protokol CoAP je potrebné vyjednať siete na aplikačnej úrovni zásobníka protokolov CoAP-HTTP, proxy server; sa používa.

Protokol 6LoWPAN zaisťuje, že inteligentné zariadenia s nízkou spotrebou energie sú pripojené k internetu prostredníctvom smerovačov a nie cez špecializované IP brány. Keďže nízkorýchlostné siete so zásobníkom protokolov 6LoWPAN pre zariadenia s obmedzenými schopnosťami nie sú tranzitnými sieťami pre IP sieťovú prevádzku tradičného internetu, ide o koncové siete v Internete vecí (IoT) a sú pripojené k internetu cez Border routery resp. Okrajové smerovače. Okrajový smerovač umožňuje sieti 6LoWPAN komunikovať so sieťou IPv6 prekladom hlavičiek IPv6 a fragmentáciou správ v adaptačnej vrstve zásobníka protokolov (Adaptácia 6LoWPAN).

Z-Wave (z-wave.me)- jedna z populárnych bezdrôtových sieťových technológií internetu vecí (IoT) (štandard: Z-Wave a Z-Wave Plus). Z-Wave sieť (obr. 1) s mesh topológiou (mesh network) a nízkou spotrebou energie, určená pre organizáciu Smart Home. Sieťový protokol Z-Wave zásobníka komunikačných protokolov Z-Wave je implementovaný spoločnosťou Sigma Designs ako uzavretý kód a je patentovaný. Spodné vrstvy MAC a PHY sú zahrnuté v štandarde ITU-T G.9959.

Z-Wave má veľa kompatibilných zariadení (senzorov a ovládačov) na vytvorenie siete Smart Home. Svoju domácu Z-Wave sieť môžete ovládať na diaľku pomocou ovládacieho panela cez Home Controller môžete ovládať prevádzku siete z PC a internetu cez smartfón. Sieť Z-Wave je pripojená k internetu prostredníctvom špecializovanej IP brány Gateway „Z-Wave for IP“.

ZigBee (zigbee.org) je jednou z najbežnejších technológií na budovanie bezdrôtových sietí internetu vecí (IoT) (otvorený štandard ZigBee). Sieť ZigBee s topológiou mesh (mesh network) má svoj vlastný zásobník komunikačných protokolov IEEE 802.15.4/Zigbee, ktorý nepodporuje internetový protokol IP. Výpočtová sieť objektov na báze ZigBee stacku pre interakciu s externými zariadeniami umiestnenými v IP sieti je pripojená k internetu cez špecializovanú IP bránu Gateway ZigBee. V súčasnosti bol vytvorený nový štandard ZigBee IPv6.

Siete založené na novom štandarde Zigbee IPv6 je možné pripojiť k sieti IP cez smerovač a nie cez špecializovanú bránu. Brána Gateway ZigBee prebaľuje dáta z jedného formátu do druhého a poskytuje prepojenie medzi sieťami na základe heterogénnych technológií MQTT/ZigBee – HTTP/TCP/IP. Technológia ZigBee sa používa ako štandard na automatický zber údajov z elektromerov predplatiteľov a ich prenos na servery telekomunikačných operátorov (offline stránky) alebo do internetu vecí (IoT) Habs Cloud.

WiFi (www.wi-fi.org) je súbor štandardov bezdrôtovej komunikácie IEEE 802.11, ktoré možno použiť na vytvorenie bezdrôtovej lokálnej siete (WLAN) založenej na zásobníku TCP/IP. Protokolový zásobník IEEE 802.11 pozostáva z fyzickej vrstvy PHY a vrstvy dátového spojenia s podvrstvami logického prenosu dát MAC a LLC. Protokoly IEEE 802.11 (WiFi) patria do vrstvy sieťového rozhrania v zásobníku TCP/IP.

Bezdrôtová lokálna sieť WiFi objektov je pripojená k internetu pomocou smerovača (obr. 1). Treba poznamenať, že na vybudovanie lokálnych bezdrôtových sietí vytvorila aliancia Wi-Fi Alliance novú špecifikáciu IEEE 802.11s, ktorá poskytuje technológiu na budovanie mesh sietí. Okrem toho bol pre internet vecí (IoT) vytvorený nový štandard Wi-Fi HaLow (špecifikácia IEEE 802.11ah) s nízkou spotrebou energie.

BLE 4.2 (bluetooth.com) je nová verzia štandardu Bluetooth low energy (Bluetooth LE), ktorý je určený na budovanie bezdrôtových sietí ako je Smart Home. Nový štandard Bluetooth Mesh bude implementovaný do konca roka 2016. Komunikačný protokol BLE 4.2 podporuje protokol IPv6 cez sieťový protokol BLUETOOTH® Low Energy alebo 6LoWPAN, transportné (UDP, TCP) a aplikačné (COAP a MQTT) protokoly vrstvy.

Verzia BLE 4.2 zaisťuje minimálnu spotrebu zariadenia a prístup k IP sieti. Nižšie MAC a PHY vrstvy Bluetooth LE Stack sú: Bluetooth LE Link Layer a Bluetooth LE Physical. Pre zabezpečenie interakcie sietí (BLE 4.2 a Internet) na úrovni siete (6LoWPAN s IPv6) a aplikačnej vrstvy zásobníka protokolov (CoAP s HTTP) je možné sieť BLE 4.2 pripojiť na internet (obr. 1) cez hraničné smerovače a podľa toho CoAP-to-HTTP Proxy.

Protokoly aplikačnej vrstvy internetu vecí (IoT).

Na prenos dát v Internete vecí (IoT) sa používa mnoho protokolov na aplikačnej úrovni, z ktorých najbežnejšie sú: DDS, MQTT, XMPP, AMQP, JMS, CoAP, REST/HTTP. DDS je služba distribúcie údajov pre systémy v reálnom čase a je štandardom OMG pre middleware. DDS je základná technológia na implementáciu internetu vecí založená na komunikačnom modeli správ DCPS bez sprostredkovateľa (servera).

MQTT, XMPP, AMQP, JMS sú protokoly zasielania správ, ktoré sú založené na sprostredkovateľovi podľa schémy publikovať/predplatiť. Broker (server) môže byť nasadený na cloudovej platforme alebo na lokálnom serveri. Klientske programy musia byť nainštalované v aplikáciách inteligentných zariadení.

CoAP (Constrained Application Protocol) je obmedzený protokol prenosu dát internetu vecí, podobný HTTP, ale prispôsobený na prácu s inteligentnými zariadeniami s nízkym výkonom. CoAP je založený na štýle architektúry REST. K serverom sa pristupuje cez adresu URL aplikácie inteligentného zariadenia. Klientske programy používajú na prístup k prostriedkom metódy ako GET, PUT, POST a DELETE.

REST/HTTP – pozostáva z dvoch technológií REST a HTTP. REST je štýl softvérovej architektúry pre distribuované systémy. REST popisuje princípy interakcie medzi aplikáciami inteligentných zariadení a programovacími rozhraniami REST API (Web service). Cez REST API komunikujú aplikácie medzi sebou pomocou štyroch HTTP metód: GET, POST, PUT, DELETE. HTTP - Hypertext Transfer Protocol je protokol aplikačnej vrstvy na prenos dát. HTTP sa používa na interakciu medzi zariadením a používateľom. REST/HTTP je založený na komunikačnom modeli zasielania správ req/res.

Pre prístup zo sietí fyzických objektov nepodporujúcich IP protokol do IP sietí a naopak sa využívajú huby alebo brány, prípadne IoT platformy, ktoré zabezpečujú koordináciu protokolov na rôznych úrovniach zásobníka komunikačných protokolov. Na prístup zo sietí fyzických objektov, ktoré podporujú protokol IP, do sietí IP a naopak, sa proxy používajú na vyjednávanie protokolov na úrovni aplikácie (napríklad na vyjednávanie protokolov CoAP a HTTP).

Vzťahuje sa na rok 1999, keď chlapci z Massachusettského technologického inštitútu urobili správu pre Procter & Gamble. Opísali ideálny sklad, v ktorom je každý produkt identifikovaný bezdrôtovým štítkom a všetky uzly tohto komplexného systému sú vzájomne prepojené a úplne eliminujú ľudskú účasť.

Anglická skratka IoT je teraz počuť všade a často sa táto „nálepka“ prilepí na veci, ktoré s ňou priamo nesúvisia.

Ako rozlíšiť objekty od internetu vecí?

1. Každé takéto zariadenie musí byť schopné zbierať údaje o tom, čo sa okolo neho deje a identifikovať predmety.

2. „Inteligentné“ zariadenie musí byť pripojené k internetu alebo minimálne k miestnej komunikačnej infraštruktúre, aby mohlo prenášať informácie a prijímať ich z iných zariadení.

3. „Inteligentné“ zariadenie musí mať inteligenciu, ktorá umožní na základe prijatých údajov, nezávisle alebo s pomocou používateľa, vyvodiť závery a rozhodnúť sa.

4. Zariadenie musí byť schopné implementovať prijaté rozhodnutia, napríklad zapnúť požiarny systém, ak sú spustené detektory dymu.

Rozvoj technológií dnes umožňuje využívať rôzne zariadenia internetu vecí v každodennom živote. Vývoj v tejto oblasti existuje aj v Rusku. Predstavujeme vám 7 ruských projektov v oblasti internetu vecí.

Tím: Alexander Grankin (manažment, marketing a stratégia), Alexey Sidorenko (vývoj produktov), ​​Andrey Prokopyev (technológia a výroba).

Projekt, ktorý sa začal v máji 2013, umožňuje integráciu rôznych zariadení fungujúcich vo formáte internetu vecí. Platforma dáva používateľom možnosť rýchlo nasadiť svoje vlastné služby a vytvárať nové na základe poskytnutých API.

GO+ sa tento rok stal jedným z najdiskutovanejších projektov IoT. Jeho hlavnou črtou je ovládanie absolútne akéhokoľvek zariadenia, ktoré má prístup na internet.

Hlavným cieľom projektu GO+ je uvoľniť ľuďom ruky pri výbere zariadení a pomôcť rozšíriť ich funkčnosť. Ak napríklad spojíte obľúbené služby na sledovanie áut a motocyklov s moderným „crash senzorom“, ktorý hlási nehodu, služba automaticky zavolá sanitku a odošle súradnice miesta nehody. To umožní zachrániť viac ľudí: v čase nehody mnohí jednoducho nemajú fyzickú schopnosť privolať pomoc a každá sekunda sa počíta. Toto je príklad interakcie medzi zariadeniami, ktorú je možné nakonfigurovať pomocou GO+.

Okrem toho môže platforma slúžiť ako dobrý nástroj pre podnikanie: spoločnosti budú mať možnosť vytvárať si vlastné klientske služby na správu zariadení.

Vývojári platformy identifikovali tri segmenty svojej cieľovej skupiny: poskytovatelia služieb M2M, výrobcovia zariadení a súkromní spotrebitelia.

2. X-turion („Iksturion“)

Hlavní členovia tímu: Sergey Kolyubin (zakladateľ a generálny riaditeľ), Ilya Grigoriev (riaditeľ vývoja).

Ide o technologický startup, ktorý vyvíja mobilného robota s pokročilým navigačným systémom na monitorovanie bytov, vidieckych domov a kancelárskych priestorov. Projekt sa objavil v polovici roku 2012 a je portfóliovou spoločnosťou rizikového fondu iDealMachine. V roku 2013 projekt získal štatút rezidenta a v roku 2014 grant od Skolkovo Foundation ako víťaz prvej ruskej robotickej výzvy.

V súčasnosti je na trhu veľa riešení pre inteligentnú domácnosť, ktoré umožňujú sledovať bezpečnosť miestnosti pomocou špeciálnych bezdrôtových senzorov (pohyb, dym a pod.). Tieto snímače však musia byť nainštalované v každej miestnosti, aby úplne pokryli byt, a často je na prácu so zariadeniami od rôznych predajcov potrebné nainštalovať samostatný softvér. Neexistuje však spôsob, ako skontrolovať, čo sa skutočne stalo, pretože senzory fungujú pomocou protokolov, ktoré neumožňujú prenos videa. A ak existujú univerzálne zariadenia, sú zvyčajne drahé: jedno takéto zariadenie pre jednu miestnosť bude stáť najmenej 200 dolárov.

Tím nevyrába iba robota, ale integruje svoj riadiaci systém so systémom inteligentnej domácnosti. Robot má snímače teploty, vlhkosti a dymu a nechýba ani snímač úniku vody. Táto sada môže byť zmenená na žiadosť klienta. Robot samostatne jazdí po miestnosti a zostavuje plánovú mapu. Mapa je informatívna: zobrazuje hodnoty teploty, vlhkosti, hluku a znečistenia.

Robot má niekoľko režimov prevádzky a prispôsobuje sa preferenciám svojich majiteľov. Robot môže byť použitý samostatne, alebo môže byť inteligentným hubom pre ďalšie zariadenia inteligentnej domácnosti – senzory, zásuvky, ventily, svietidlá, žalúzie. Celý systém je zároveň možné ovládať cez mobilnú aplikáciu.

Zariadenie už dokáže komunikovať so zariadeniami, ktoré podporujú bezdrôtový štandard z-Wave (teraz najpopulárnejší). Plány zahŕňajú rozšírenie na štandardy BLE a ZigBee, ako aj prácu so zariadeniami, ktoré majú priamy prístup na internet – ako termostaty Nest alebo lampy Philips Hue.

Osobitná pozornosť sa v projekte venuje dizajnu a scenárom „komunikácie“ s osobou – hlasové ovládanie, rozpoznávanie tváre a gest.

X-turion

3. Virt2 reálny

Tím: Evgeny Pomazov (spoluzakladateľ a CEO), Alexander Sharin (spoluzakladateľ, technický riaditeľ), Sergej Serov (spoluzakladateľ, R&D).

Virt2real je platforma na vytváranie internetových vecí s diaľkovým ovládaním a video dohľadom cez Wi-Fi, 3G/4G alebo káblový internet.

Charakteristickými vlastnosťami dosky sú nielen jej malé rozmery, ale aj jednoduché pripojenie akýchkoľvek externých zariadení a pohodlná práca s videom. Plnohodnotný operačný systém poskytuje dostatok príležitostí na vytváranie zariadení s umelou inteligenciou.

Ako to funguje? Napríklad, ak si vezmete jednoduché rádiom riadené auto a nainštalujete naň dosku s videokamerou, môžete získať hotové zariadenie ovládané z PDA alebo notebooku cez internet a potom sa pripojiť z práce a vidieť, ako veci idú domov.

Alebo možnosť pre milovníkov vzrušenia. Takúto kameru môžete nasadiť na helikoptéru, pridať Yota – a dostanete helikoptéru ovládanú cez internet. Potrebujete video opatrovateľku na sledovanie vášho dieťaťa? Stačí vložiť zariadenie do pohodlného puzdra – a máte hotovo.

4. Black Swift

Black Swift je jedným z najnovších projektov, ktoré znižujú náklady na existujúce technológie Wi-Fi. Ide o miniatúrny modul veľkosti mince, ktorý je zabudovaný v počítači. Black Swift má výkonný procesor, Wi-Fi a USB rozhranie a podporu pre OpenWRT OS.

Práca Black Swift je zameraná na interakciu s domácimi spotrebičmi a vytváranie „inteligentného domova“. Zariadenie sa ľahko používa, nevyžaduje špeciálnu dosku, stačí k nemu pripojiť +5 V napájanie.

5. Žalúzia

Žalúzie sú nové riešenie pre udržanie príjemnej úrovne osvetlenia a teploty v domácnosti. Zariadenie automaticky prispôsobuje polohu žalúzií v závislosti od osvetlenia vo vnútri a mimo miestnosti, ako aj od dennej doby, počasia a vnímania úrovne pohodlia majiteľa. Žalúzie znižujú čas strávený ručným nastavovaním a tiež odpadá umelé osvetlenie a vykurovanie či chladenie domácnosti.

Žalúzie sa nastavujú a ovládajú pomocou bezplatnej aplikácie pre iPhone a Android. Nechýbajú možnosti ovládania gestami, vzdialený prístup a napríklad aj ovládanie skupín žalúzií. Vďaka vstavaným technológiám Wi-Fi a ZigBee sa Jalousier ľahko integruje do vášho existujúceho systému ovládania inteligentnej domácnosti.

Kampaň projektu na Indiegogo.com si už teraz získava fanúšikov, ktorí sú pripravení investovať nielen financie, ale aj nápady na ďalší rozvoj.

6. Veliteľské miesto

Tím: CEO projektu – Fedor Antsiferov. CTO – Viktor Kolobov.

Command Spot je služba pre aktívnych používateľov internetu, ktorá umožňuje ovládať pripojené zariadenia odkiaľkoľvek na svete.

V rokoch 2011-2012 jeden zo zakladateľov projektu Fedor Antsiferov pôsobil ako riaditeľ vývoja spoločnosti vo výrobe a prevádzke automatov ovládaných cez internet. V takýchto strojoch môžete na diaľku meniť ceny, sledovať zásoby a tržby, prípadne na ne načítať nové reklamné správy a nakoniec celý stroj zapnúť alebo vypnúť.

Už počas uvedenia nového radu automatov na trh začali budúci spoluzakladatelia diskutovať o myšlienke vybudovať platformu na diaľkové ovládanie pripojených zariadení pre domácnosť a kanceláriu.

Služba je už spustená v smere B2C a môže pracovať s „inteligentnou zásuvkou“. V budúcnosti bude možné s Command Spot použiť rôzne ovládacie prvky, a to aj pre „inteligentné mesto“: zakladatelia zvažujú možnosti práce s osvetlením, elektronickými zariadeniami na parkoviskách a alarmmi. Ak chcete využívať služby systému, musíte sa zaregistrovať na webovej stránke, vybrať zariadenie a zakúpiť si ho v internetovom obchode. Potom už zostáva len pripojiť zariadenie a nakonfigurovať ovládací panel.

7.Ivideon

Vladimir Eremeev je zakladateľom a riadiacim partnerom. Andrey Yudnikov je zakladateľom a riadiacim partnerom.

Ivideon je cloudová služba pre video dohľad cez internet. Projekt umožňuje pripojiť kameru a na diaľku sledovať obraz z počítača, notebooku, tabletu alebo telefónu. Spoločnosť má sieť dátových centier po celom svete a celkovo platformu používa viac ako milión ľudí. Softvér Ivideon je podporovaný v systémoch iOS, Android, Windows, Mac OS a Linux. Živé video je navyše možné vložiť na webovú stránku, blog alebo archivovať v samotnom cloude a dáta sa prenášajú v šifrovanej podobe.

Nakoľko správny je pojem internet vecí (IoT) a čo sprevádzalo jeho vznik? Odpovede na tieto otázky prináša materiál, ktorý pre TAdviser pripravil novinár Leonid Chernyak.

IoT nie je internet, ale len PaaS?

V sedemdesiatych rokoch minulého storočia, od čias, keď počítače prestali byť jediným a jedinečným produktom, sa začala masová automatizácia v dvoch prakticky nezávislých smeroch. Jedným je automatizácia obchodných procesov, ktorú nazývame informačné technológie (IT, Information Technology). Ďalším je automatizácia technologických procesov tento smer sa na rozdiel od IT začal nazývať prevádzkové technológie (OT, Operational Technology).

Stojí za to objasniť, že IT sa nezaoberá informáciami, ale údajmi, preto by bolo presnejšie nazývať ich „dátové technológie“. IT spája počítače, úložné systémy a siete s procesmi vytvárania, spracovania, uchovávania, zabezpečenia a výmeny akejkoľvek formy elektronických údajov. OT je tiež komplex hardvéru a softvéru, ale určený na riadenie a riadenie fyzických procesov.

V ZSSR sa stali populárnymi pojmy ACS (Automated Control Systems) a ACS (Automated Process Control Systems).

Viac ako štyridsať rokov sa IT a OT vyvíjali samostatne a za tento čas nadobudli vlastnosti, ktoré ich výrazne odlišujú. Ale v druhej dekáde 21. storočia, pod vplyvom množstva faktorov, vrátane revolúcie senzorov, rozvoja sieťových technológií, cloud computingu, analytiky a ďalších moderných trendov, sa začal proces konvergencie (IT/OT konvergencia). , kombinujúci dva prístupy – dátovú orientáciu a orientáciu na udalosti vo fyzickom svete.

V dlhodobom horizonte možno očakávať vznik jedného celku pozostávajúceho z tradičných technológií pre prácu s údajmi a priemyselných riadiacich systémov (ICS) a dohľadových riadiacich a zberných systémov (SCADA). Možno z nich nakoniec budú kybernetické fyzické systémy alebo dokonca sociálne kybernetické fyzické systémy.

Kybernetické fyzické systémy (Cyber-Physical-System) sú systémy pozostávajúce z rôznych prírodných objektov, umelých subsystémov a riadiacich ovládačov, ktoré umožňujú prezentovať takýto útvar ako jeden celok. CPS poskytuje úzke prepojenie a koordináciu medzi výpočtovými a fyzickými zdrojmi. Rozsah CPS sa rozširuje na robotiku, dopravu, energetiku, riadenie priemyselných procesov a veľké infraštruktúry. Sociálne kybernetické systémy Cyber-Physical-Social Systems (CPSS) kombinujú fyzický, kybernetický a sociálny svet a poskytujú interakciu medzi nimi v reálnom čase.

Proces kombinovania IT a OT je mimoriadne zložitý a diskutuje sa o ňom na rôznych úrovniach, najmä v rámci dialógu medzi dvoma najväčšími výbormi pre normy, Medzinárodnou spoločnosťou pre automatizáciu (ISA) a Konzorciom pre priemyselný internet (IIC).

Na marketingovej úrovni sa v médiách najčastejšie používa pojem priemyselný internet alebo priemyselný internet vecí (IIoT) na označenie riešení zameraných na konvergenciu IT/OT. Spôsob, akým sa to robí, najčastejšie odráža príliš nadšený postoj k fenoménu internetu vecí a zjednodušený postoj k prenosu princípov internetu vecí do priemyslu. Článok Internet of Things na Wikipédii má špeciálnu sekciu „Kritika a polemiky“, ktorá ukazuje problémy spojené s IoT.

V IIoT bude ešte viac problémov, pretože objemy údajov generovaných priemyselnými strojmi sú väčšie ako domáce a bezpečnostné otázky sú kritickejšie. Poskytovanie adresovania všetkým možným zariadeniam pomocou IPv6 (Internet Protocol verzia 6) zďaleka nestačí na vyriešenie problémov s konvergenciou IT/OT. Preto, súdiac podľa účtu v Hamburgu, neexistuje internet vecí a za inzerovanou obrazovkou s názvom IIoT sa nachádza platforma služieb PaaS s prístupom ku cloudovým zdrojom cez internet.

Čo je IoT?

Pri prvom, nie príliš hlbokom zoznámení sa s IoT sa všeobecná myšlienka internetu vecí a jeho perspektív zdala veľmi atraktívna. Po niekoľkých rokoch sa však pri bližšom rozbore tejto témy objavili určité pochybnosti, v neposlednom rade spôsobené monštruóznym marketingovým humbukom sprevádzajúcim IoT.

IoT vyvoláva množstvo otázok:

• Ako správne je slovné spojenie „internet vecí“?
• Ako je internet vecí (IoT) pripojený k internetu?
• Ako môže byť internet vytvorený z vecí?

Vznik týchto a podobných otázok je prirodzený, už len preto, že dobre známe definície internetu vecí, ktoré navrhol nie ktokoľvek iný ako poprední priemyselní analytici, mierne povedané, nepridávajú na jasnosti.

• IDC – Internet of Things je sieť sietí s jedinečne identifikovateľnými koncovými bodmi, ktoré medzi sebou komunikujú v dvoch smeroch pomocou IP protokolov a zvyčajne bez ľudského zásahu.“
• Gartner – Internet of Things je sieť fyzických objektov, ktoré majú zabudované technológie, ktoré im umožňujú interakciu s vonkajším prostredím, prenášanie informácií o ich stave a prijímanie údajov zvonku.“
• McKinsey – Internet of Things sú senzory a akčné členy (aktuátory) zabudované vo fyzických objektoch a pripojené prostredníctvom káblových alebo bezdrôtových sietí pomocou internetového protokolu (IP), ktorý spája internet.“

Tento druh definície spôsobuje kognitívnu disonanciu, teda stav, o ktorom encyklopédie píšu o „duševnom nepohodlí spôsobenom stretom protichodných myšlienok v mysli jednotlivca: ideí, presvedčení, hodnôt alebo emocionálnych reakcií“.

Začnime tým, že internet alebo jednoducho sieť je celosvetový systém vzájomne prepojených počítačových sietí slúžiacich na ukladanie a prenos dát. Je postavený na základe zásobníka protokolov TCP/IP. Funkcia siete je zredukovaná na prenos dátových paketov, nič viac. Nie každý túto skutočnosť vie, pre veľkú väčšinu populácie je sieť známa tým, že v bežnej mysli prevádzkuje WWW, WWW a Internet; Existuje však aj množstvo iných systémov prenosu údajov vrátane zdieľania súborov, telefonovania a mnohých ďalších. Najmä je celkom rozumné používať internet na organizovanie výmeny údajov medzi vecami. Na strane siete neexistujú žiadne obmedzenia. Prečo hovoríme o sieti vecí ako o niečom samostatnom a zvláštnom? Nikoho by nenapadlo nazvať WWW „internetom textov“.

S najväčšou pravdepodobnosťou sme sa stali obeťou nedorozumenia, pretože keď sa hovorí o IoT, väčšinou sa nimi nemyslí len komunikácia, ale niečo podobné ako WWW, niečo ako sieť vecí, tento fakt bol realizovaný pomerne nedávno a tomu zodpovedajúci pojem Web of Things (WoT), ktorý sa presnejšie približuje ideálnej myšlienke IoT.

Nahradenie pojmov vzniklo a posilnilo sa kvôli nedostatočnému pochopeniu rozdielov medzi internetom a WWW. World Wide Web je distribuovaný systém, ktorý poskytuje prístup k vzájomne prepojeným dokumentom umiestneným na rôznych počítačoch pripojených k internetu. Možnosť prístupu k dokumentom zabezpečuje značkovací jazyk HTML (HyperText Markup Language). Štandardne označené HTML súbory (webové stránky) sú hlavným typom zdrojov na World Wide Web.

Samotné textové dokumenty nie sú zložité, takže štandardy vyvinuté konzorciom W3C sa ukázali ako jasné a zrozumiteľné a tri veci – jedinečný systém adresovania dokumentov URL/URI, jazyk HTML a protokol HTTP – stačili na to, aby ľudstvu poskytli schopnosť komunikovať.

S najväčšou pravdepodobnosťou je za terminologický zmätok priamo zodpovedný Kevin Ashton, ktorý navrhol termín Internet of Things, hoci v roku 1999 neuvažoval o sieti vecí, ale o sieti vecí. Tu je to, čo napísal neskôr v roku 2009:

Celkom evidentne uznáva, že nehovoríme o dátových sieťach, ale o akejsi informačnej sieti pozostávajúcej z obrazov vecí.

Ak by Ashton použil presnejší termín Web of Things (WoT), nemuseli by sme sa snažiť interpretovať IoT. Keď hovoria o autorstve pojmu IoT, zabúdajú, že ešte v polovici 90. rokov existovala spoločnosť s názvom Integrated Systems Inc. (ISI), ktorá navrhla veľmi zmysluplnú myšlienku vstavaného internetu. Vtedy sa z naivity zdalo, že na komunikáciu medzi vecami stačí nainštalovať na vstavaný procesor operačný systém PSOS vyvinutý ISI. Život ukázal, že problém je oveľa komplikovanejší.

V súčasnosti sa akademická obec aktívne venuje rozvoju WoT. Konzorcium W3C vytvorilo pracovnú skupinu Web of Things Interest Group a prebiehajú práce zamerané na vývoj štandardov, ide však o mimoriadne dlhý proces, keďže zariadenia (veci) nie sú zložitosťou a rozmanitosťou porovnateľné s textami. V súlade s tým je štandardizácia interakcie medzi zariadeniami rádovo náročnejšia ako to, čo sa urobilo pre texty. Táto práca bude trvať viac ako jeden rok.

Dovtedy sa budeme musieť vyrovnať a žiaľ prijať existujúcu interpretáciu internetu vecí, súhlasiť s tým, že „tento pojem je obsadený“, no zároveň pochopiť, že internet vecí neexistuje a ani nemôže byť, hoci raz bude web Internet na báze môže a bude vytvorený z vecí. Znie to ako názov novín MK, odvodený od Moskovského komsomolca, ale presne naopak. Komsomol už dávno neexistuje a s najväčšou pravdepodobnosťou už nikdy existovať nebude. A IoT je skratka pre Internet of Things: pre niečo, čo v podstate ešte v plnom rozsahu neexistuje, ale jedného dňa pravdepodobne niečo podobné bude.

Ako funguje internet vecí

platformy internetu vecí

Internet vecí ako „sieť sietí“

Priemyselný segment IoT

V článku sú uvedené hlavné obchodné modely, pomocou ktorých bude IoT v blízkej budúcnosti implementovaný. Prvým obchodným modelom je „regulačná kontrola“. Súlad s požiadavkami regulačných organizácií je nevyhnutnou podmienkou podnikania, ktoré však firmám neprinášajú priame ekonomické výhody, a to aj napriek značným nákladom. V kontexte tejto situácie má IoT obrovský potenciál znižovať náklady v tejto oblasti.

Druhým obchodným modelom je „preventívna kontrola“: IoT umožňuje včas identifikovať predpoklady pre núdzové situácie a zníženú efektivitu zariadení. Vďaka IoT môžete spustiť vzdialené monitorovanie a sledovať prevádzku zariadení online v reálnom čase.

Tretím obchodným modelom je „diagnostika na diaľku“. Senzory internetu vecí možno použiť na diagnostiku zariadení, na ktorých sú nainštalované, a automaticky reagovať na zmeny v ich stave.

Štvrtým obchodným modelom je „prevádzková kontrola“. Pomocou IoT môžete riadiť reťazec technologických operácií, riadiť pohyb akýchkoľvek zariadení a automaticky sledovať ich charakteristiky v reálnom čase. To vám umožní zbaviť sa krádeží a nekontrolovateľných strát, zvýšiť efektivitu riadených objektov, kde sú nainštalované „inteligentné“ senzory, a dosiahnuť predvídateľnosť ich prevádzky.

Piatym obchodným modelom je „automatizácia prevádzky“. Nástup internetu vecí umožňuje automatizovať často sa opakujúce operácie, zvyšuje efektivitu práce, kvalitu voľného času a spokojnosť zákazníkov. Výhoda takýchto IoT gadgetov je vyjadrená nielen v zjednodušení rutinných operácií. Poháňajú predaj tým, že vám umožňujú automatizovať návyky.

technológie internetu vecí

Technická a komerčná platforma pre internet vecí

Úspešná implementácia riešení Internet of Everything nie je izolovaný alebo nezávislý proces. Cisco je presvedčené, že si to vyžaduje technickú a obchodnú platformu, na ktorej je možné jednoducho vybudovať viacero riešení, aby sa prisľúbili obchodné výhody inteligentným a efektívnym spôsobom. Srdcom takejto internetovej platformy je spoľahlivá komunikačná a technologická infraštruktúra, prevádzkové a riadiace služby, ako aj množstvo vertikálnych a horizontálnych riešení.

Skúsenosti spoločnosti Cisco ukazujú, že na implementáciu riešení Internet of Everything musia všetky technické a obchodné prvky priniesť požadovaný výsledok. Efektívne nasadenie systémov internetu všetkého poskytne celopodnikovú alebo dokonca priemyselnú platformu, ktorá umožní celý rad jedinečných, ziskových riešení IoE.

Úrovne začínajúce zdola:

1. sieťové pripojenia – prepojenie všetkých riešení, dát a aplikácií prostredníctvom optického backhaul alebo licencovanej mobilnej siete.
2. Sieťový prístup – spravovaná Wi-Fi sieť alebo iná nelicencovaná bezdrôtová sieť na pripojenie všetkých senzorov a aplikácií.
3. Technologická platforma – platforma, ktorá poskytuje rýchle a spoľahlivé pripojenie nových zariadení k architektúre na princípe „plug and play“, ako aj prepojenie na cloudové úložiská a služby spracovania dát.
4. Vertikálne a horizontálne riešenia – kolekcia zariadení a aplikácií, ktoré poskytujú jedinečné riešenia pre rôzne vertikálne a horizontálne priemyselné segmenty.
5. Platforma monetizácie – V niektorých vertikálach, ako sú inteligentné mestá a B2C, existujú príležitosti na využitie platformy na vytvorenie nových tokov príjmov.
6. Common Management Platform – Spoločná platforma, ktorá poskytuje správu, zákaznícky servis a služby pre všetky riešenia.
7. Profesionálne služby – Špeciálne služby ako systémová integrácia, plánovanie a dizajn.
8. Projektový manažment – ​​služby pre riadenie projektu, prevádzky a ekosystému partnerov.

Úspešné nasadenie riešení a využitie obrovských potenciálnych výhod internetu všetkého závisí od viac než len skvelých vecí a aplikácií. Na premenu nápadov a očakávaní na skutočnosť je potrebná komplexná, technická, prevádzková a organizačná platforma pre internet všetkého.

Vstavané systémy v ekosystéme internetu vecí

Globálny trh so vstavanými systémami rastie, poháňaný rastúcim dopytom po prenosných výpočtových zariadeniach a vstavaných riešeniach M2M. Ďalšími kľúčovými faktormi rastu v posledných rokoch bol trend smerom k automatizácii vo výrobnom priemysle, neustály vývoj všadeprítomnej výpočtovej techniky a rozšírené prijatie internetu vecí.

Rýchly rast trhu so vstavanými systémami je z veľkej časti spôsobený rýchlym rozvojom internetu vecí. Očakáva sa, že do roku 2020 bude ku globálnemu internetu vecí pripojených viac ako 30 miliárd zariadení.

Moderná koncepcia internetu vecí znamená, že všetky moderné zariadenia bez ohľadu na platformu by mali byť schopné fungovať spolu s inými zariadeniami a službami, tvoriac jeden prepojený ekosystém, a nemali by existovať izolovane.

Tento predpoklad je jedným z hlavných dôvodov transformácie trhu so vstavanými systémami. Dnes smeruje k vývoju inteligentných systémov (senzorov, strojov, mechanizmov, zariadení a pod.) integrovaných do jedinej globálnej počítačovej siete za účelom získavania a spracovania dát na zlepšenie efektivity výroby (v priemyselnom sektore) či užívateľského komfortu. a pohodlie (na spotrebiteľskej úrovni).

Nasadenie takýchto inteligentných systémov si vyžaduje koordinovanú prácu viacerých účastníkov trhu, medzi ktoré patria tak dodávatelia komponentov (rovnaké procesory, mikroprocesory, ovládače, senzory atď.), ako aj výrobcovia finálnych produktov (spotrebná elektronika, priemyselné zariadenia, autá, lietadlá). .. zoznam je skutočne neobmedzený) a výrobcovia softvéru schopní prispôsobiť všetky tieto vstavané systémy individuálnym zákazníkom, pripojiť ich ku cloudu a zabezpečiť ich interakciu s ostatnými systémami v infraštruktúre zákazníka.

Spolupráca medzi výrobcami vstavaných riešení a vývojármi softvéru

S takým výrazným rastom trhu so vstavanými systémami a počtom koncových zariadení pripojených k sieti a medzi sebou už existuje vážna potreba vývojárov softvéru, ktorí chápu zložitosť ekosystému, v ktorom výrobcovia komponentov, výrobcovia dosiek, pripravených vyvinuli dodávatelia systémov a integrátorské spoločnosti, ktoré majú vážne skúsenosti s vývojom vstavaných riešení.

Zjednodušene povedané, niekto musí „donútiť“ senzory, aby hovorili jazykom výrobcu zariadenia alebo zariadenia a koncového používateľa, teda zabezpečiť zber potrebných informácií, ich analýzu, zobrazovanie a interakciu s ostatnými systémami výrobcu. Jednotlivé detaily tohto „jazyka“ sa môžu líšiť v závislosti od úloh konkrétneho výrobcu (OEM) a na prispôsobenie pre jednotlivých zákazníkov nemajú výrobcovia snímačov (ovládačov, mikroprocesorov a pod.) vždy dostatočné zdroje a možnosti. Práve v tejto fáze je potrebná podpora skúsenej spoločnosti zaoberajúcej sa vývojom vstavaných riešení.

Problémy technologického rozvoja

Existujú faktory, ktoré môžu spomaliť rozvoj internetu vecí. Z nich sú tri považované za najdôležitejšie: prechod na protokol IPv6, napájanie senzorov a prijatie spoločných štandardov.

Nedostatok adries a prechod na IPv6

Vo februári 2010 nezostali na svete žiadne voľné adresy IPv4. Hoci na tom bežní používatelia nenašli nič zlé, tento fakt by mohol výrazne spomaliť rozvoj internetu vecí, keďže miliardy nových senzorov budú potrebovať nové unikátne IP adresy. IPv6 navyše zjednodušuje správu siete pomocou automatickej konfigurácie a nových, výkonnejších funkcií zabezpečenia informácií.

Napájanie snímača

Do začiatku novembra 2014 niekoľko organizácií vyvíjalo univerzálne špecifikácie pre inteligentnú elektroniku a zodpovedajúci certifikačný program, vrátane aliancie

Platforma IoT je softvér určený na prepojenie internetu vecí (senzorov, ovládačov a iných zariadení) s cloudom a vzdialený prístup k nim.

Je to stredná úroveň medzi úrovňou hardvéru (úroveň snímača) a úrovňou aplikácie.

Od príchodu termínu „Internet of Things“ sa siete pozostávajúce z veľkého počtu zariadení, ktoré spolu komunikujú, rýchlo rozvíjajú. V dôsledku toho sa IoT (Internet of Things) stáva jednou z hlavných technológií modernej spoločnosti. Z hľadiska technologických a technických aspektov rozvoja IoT je v súčasnosti jasné rozdelenie medzi hardvérové ​​a softvérové ​​platformy pre pripojenie zariadení, pričom väčšina dodávateľov ponúka softvérové ​​platformy IoT.

Platformy internetu vecí umožňujú bezproblémovú integráciu rôzneho hardvéru pomocou komunikačných protokolov, aplikovania rôznych typov topológií (priame pripojenie alebo brána) a v prípade potreby pomocou SDK atď.

Pomocou severných integračných rozhraní poskytovaných platformou môžete tiež prenášať zhromaždené údaje IoT do špecifických systémov na analýzu a ukladanie údajov a prenášať údaje medzi pripojenými zariadeniami (konfigurácia, upozornenia) (ovládacie prvky, udalosti) pomocou rôznych vlastných aplikácií na zobrazenie.

Najpopulárnejšie softvérové ​​platformy IoT sú: Microsoft Azure IoT, Amazon Web Services (AWS) IoT, Google Cloud, ThingWorx IoT, IBM Watson, Artik od Samsung Electronics, Cisco IoT Cloud Connect, Salesforce IoT Cloud a mnoho ďalších.

Kritériá na rozlíšenie softvérových platforiem internetu vecí od seba sú:

škálovateľnosť – počet koncových zariadení, ktoré sa môžu pripojiť k platforme, vrátane efektívneho vyrovnávania záťaže servera;

jednoduchosť použitia – flexibilná integrácia API a jednoduchosť správy zdrojového kódu;

možnosti nasadenia – verejný alebo súkromný cloud;

bezpečnosť – ochrana údajov šifrovaním, kontrolou prístupu používateľov a pod.

databáza – možnosť ukladania dát prijatých zo zariadení, prítomnosť hybridných cloudových databáz atď.

Spomedzi protokolov používaných platformami internetu vecí sú najobľúbenejšie MQTT, CoAP, HTTP/HTTPS, AMQP, XMPP, DDS.

Väčšina moderných softvérových dosiek internetu vecí podporuje analýzy v reálnom čase – agregáciu streamov, filtrovanie atď. (napríklad Storm, Samza), dávkové operácie s nahromadeným súborom údajov (napríklad Hadoop, Spark) a interaktívnu analýzu údajov – opakované prieskumné analýza oboch tokov a paketových dát (Spark MLLIB atď.). Existuje aj metóda prediktívnej analýzy založená na rôznych metódach štatistického a strojového učenia.

Platformy internetu vecí využívajú dodávatelia a výrobcovia inteligentných zariadení na vybavenie svojich produktov funkciami diaľkového ovládania, monitorovania v reálnom čase, nastavovania upozornení a upozornení, integrácie so smartfónmi a inými zariadeniami.

Ďalšou širokou oblasťou použitia platforiem internetu vecí je optimalizácia práce firiem v priemyselnom sektore (tzv. IIoT) prostredníctvom inteligentnej údržby zariadení, zberu dát zo senzorov a ich analýzy v reálnom čase. Okrem toho sa platformy internetu vecí používajú na vytváranie inteligentných mestských systémov na poskytovanie rôznych služieb súkromným a verejným spoločnostiam a koncovým klientom.

Medzi takéto služby patrí zaistenie bezpečnosti v uliciach miest a budov, monitorovanie environmentálnej situácie, inteligentný monitoring sietí a pod.

V súčasnosti veľa ľudí hovorí o internete vecí, ale nie každý chápe, čo to je.

Podľa Wikipédie ide o koncept počítačovej siete fyzických objektov („vecí“) vybavených vstavanými technológiami na vzájomnú interakciu alebo interakciu s vonkajším prostredím, pričom organizáciu takýchto sietí považujeme za fenomén, ktorý možno prebudovať. ekonomické a sociálne procesy, s výnimkou niektorých akcií a operácií si vyžadujú ľudskú účasť.

Zjednodušene povedané, internet vecí je druh siete, do ktorej sú veci spojené. A pod vecami myslím čokoľvek: auto, žehličku, nábytok, papuče. To všetko bude môcť medzi sebou „komunikovať“ bez ľudského zásahu pomocou prenášaných dát.

Vzhľad takéhoto systému bol očakávaný, pretože lenivosť je motorom pokroku. Na prípravu kávy nemusíte ísť ráno ku kávovaru. Už vie, kedy sa zvyčajne zobudíte, a v tomto čase si už sama uvarí aromatickú kávu. v pohode? Možno, ale nakoľko je to reálne a kedy sa to objaví?

Ako to funguje

Sme na začiatku cesty a je príliš skoro hovoriť o internete vecí. Vezmime si napríklad kávovar, o ktorom som písal vyššie. Teraz musí človek samostatne zadať čas vstávania, aby mu mohla ráno pripraviť kávu. Čo sa však stane, ak osoba nie je v tomto čase doma alebo chce čaj? Áno, všetko je po starom, keďže nezmenil program a bezduchý kus železa si opäť uvaril kávu. Tento scenár je zaujímavý, ale ide skôr o automatizáciu procesov ako o internet vecí.

Pri kormidle je vždy človek, je stredobodom. Inteligentných gadgetov každým rokom pribúda, no bez ľudského príkazu nefungujú. Tento nešťastný kávovar bude musieť byť neustále monitorovaný a meniť program, čo je nepohodlné.

Ako by to malo fungovať

Internet vecí znamená, že človek definuje cieľ a nestanovuje si program na dosiahnutie tohto cieľa. Ešte lepšie je, ak systém sám analyzuje údaje a predpovedá túžby človeka.

Idete domov z práce, unavení a hladní. V tomto čase už auto oznámilo domu, že vás o pol hodiny privezie: hovoria, pripravte sa. Svetlá sa rozsvietia, termostat sa nastaví na príjemnú teplotu a večera sa uvarí v rúre. Vošli sme do domu - zapol sa televízor so záznamom zápasu nášho obľúbeného tímu, večera bola pripravená, vitajte doma.

Tu sú hlavné črty internetu vecí:

• Toto je neustály sprievod každodenných činností človeka.
• Všetko sa deje transparentne, nenápadne a orientované na výsledky.
• Osoba naznačuje, čo by sa malo stať, nie ako to urobiť.

Fikcia, povedali by ste? Nie, toto je blízka budúcnosť, ale na dosiahnutie takýchto výsledkov je potrebné urobiť oveľa viac.

Ako to dosiahnuť

1. Jedno kontaktné miesto

Je logické, že v centre všetkých týchto vecí by nemal byť človek, ale nejaký druh zariadenia, ktoré bude vysielať program na dosiahnutie cieľa. Bude monitorovať ďalšie zariadenia a úlohy a zbierať údaje. Takéto zariadenie by malo byť v každej domácnosti, kancelárii a na iných miestach. Spojí ich jedna sieť, cez ktorú si budú vymieňať dáta a pomáhať človeku kdekoľvek.

Začiatky takéhoto centra vidíme už teraz. Zdá sa, že na niečom podobnom pracujú aj Amazon Echo, Google Home a Apple. Takéto systémy už môžu slúžiť ako centrum inteligentného domu, aj keď ich možnosti sú zatiaľ obmedzené.

2. Spoločné normy

Toto sa možno stane hlavnou prekážkou na ceste ku globálnemu internetu vecí. Pre rozsiahlu prevádzku systému je potrebný jeden jazyk. Apple, Google a Microsoft momentálne pracujú na svojom ekosystéme. Ale všetky sa pohybujú oddelene, rôznymi smermi, čo znamená, že v najlepšom prípade získame lokálne systémy, ktoré je ťažké zjednotiť aj na úrovni mesta.

Možno sa jeden zo systémov stane štandardom alebo každá sieť zostane lokálna a nevyvinie sa do niečoho globálneho.

3. Bezpečnosť

Pri vývoji takéhoto systému je samozrejme potrebné dbať na ochranu údajov. Ak sieť hackne hacker, bude o vás vedieť všetko. Inteligentné veci vás okamžite odovzdajú útočníkom, takže by ste mali vážne popracovať na šifrovaní údajov. Samozrejme, už na tom pracujú, ale pravidelne sa objavujúce škandály naznačujú, že ideálna bezpečnosť je ešte ďaleko.

Čo nás čaká v blízkej budúcnosti

V blízkej budúcnosti uvidíme inteligentné domy, ktoré majiteľom otvoria dvere, keď sa priblížia, udržia príjemnú mikroklímu, samostatne doplnia chladničku a objednajú potrebné lieky, ak je človek chorý. Okrem toho ešte predtým dostane dom indikátory z inteligentného náramku a pošle ich lekárovi. Po cestách budú jazdiť samojazdiace autá a na samotných cestách už nebudú zápchy. Internet vecí umožní vyvinúť pokročilejší systém riadenia dopravy, ktorý dokáže zabrániť dopravným zápcham a zápcham na cestách.

Mnohé gadgety už fungujú v spojení s rôznymi systémami, no v najbližších 5–10 rokoch zažijeme skutočný boom v rozvoji internetu vecí. Ale v budúcnosti je možný scenár ako v karikatúre „WALL-E“, kde sa ľudstvo zmenilo na bezmocných tučných ľudí, ktorým slúžia roboti. Tak aká perspektíva. Co si myslis?