Internet of Things
اينترنت اشيا
مقدمه
اينترنت اشيا و راهکارهايي که براي هوشمندسازي و ساده سازي کارها ارائه ميکند، تبديل به يک ضرورت در زندگي بشر شده است، که به سرعت در حال توسعه است. اينترنت اشيا پديده جديدي محسوب نمي شود و پيش از اين تجهيزات مختلفي با همين تعاريف و کارايي ساخته شده اند، تجهيزاتي که اطلاعات محيطي را جمع آوري مي کنند و به يک سرور براي پردازش ارسال مي کنند و در انتها دستورات را به وسيله عملگرها، اجرا مي کنند. در حقيقت ادبيات و استاندارهاي سازمان يافته تري براي آن در حال ارائه شدن است.
عبارت "اينترنت اشيا" اولين بار توسط Kevin Ashton در سال 1999 مطرح شد و به ارتباط اينترنتي با دنياي مادي از طريق سنسورها اشاره مي کرد. ولي بعد از آن ، اين عبارت براي هر تعامل و تاثير ديگري با اشيا نيز گسترش پيدا کرد، هم به جمع آوري اطلاعات از سنسورها يا تاثيرگذاري بر محيط از طريق عملگرها (مانند روشن کردن يک لامپ يا فعال کردن يک رله) که به ساير تجهيزات يا شبکه اينترنت متصل هستند.
در حال حاضر تکنولوژي اينترنت اشيا، فقط تجهيزات نيستند و شامل سرويس هاي ابري که اطلاعات سنسورها را پردازش مي کنند و يا عملگرها را کنترل مي کنند هم مي شود.
تکنولوژي IoT به شدت در حال فراگير شدن است، تخمين زده مي شود تا سال 2025، تعداد دستگاه هاي اينترنت اشيا به 30 بيليون برسد.
معماري اينترنت اشيا
معماري اينترنت اشيا داراي شش مولفه حسگرها، اتصالات، ابر، تحليل داده، رابط کاربري و محرکها (عملگرها) است. تخمين زده مي شود که تا سال 2025، تجهيزات IoT حدود 80 زتابايت يا 80 تريلون گيگابايت را جمع آوري کنند. در حقيقت داده، کليد موفقيت در حوزه اينترنت اشيا است، به عنوان يک متخصص اينترنت اشيا بايد بدانيد که روي چه اطلاعاتي قرار است کار کنيد، اين داده ها را چگونه جمع آوري کنيد و چه تصميماتي بر اساس آن ها بايد بگيريد و درنهايت چگونه اين تصميمات را اجرايي کنيد.
در يک تقسيم بندي ساده، سه لايه در معماري IoT وجود دارد:
- سمت کلاينت (IoT Device Layer)
- عملياتي که سمت سرور انجام مي شود (IoT Gateway Layer)
- مسير ارتباطي بين کلاينت و سرور (IoT Platform Layer)
در يک سطح بندي جامعتر، معماري اينترنت اشيا به 7 سطح تقسيم مي شود:
اينترنت اشياي صنعتيIndustrial IoT (IIoT):
يکي از کاربردهاي اينترنت اشيا کنترل و مديريت ماشين آلات در مقياس بزرگ است که تحت عنوان اينترنت اشياي صنعتي يا به اختصار IIOT ناميده مي شود، که شامل طيف گسترده اي از کاربري ها، از کارخانجات تا کشاورزي ديجيتال مي شود.
اينترنت اشيا و بردهاي توسعه
حرف T، در IoT به اشيا يا تجهيزات اشاره مي کند. بنابراين توسعه دهندگان اينترنت اشيا بايد اطلاعات کاملي در اين حوزه داشته باشند، به طوري که يا بايد اين تجهيزات را بسازند يا از بردهاي توسعه استفاده آماده کنند. بردهايي با جنبه استفاده عمومي براي توسعه دهندگان اين حوزه، وجود دارد اين بردها گاها با امکانات متنوعي مانند پين هاي ورودي- خروجي GPIO، کانکتورهاي ارتباطي USB، اترنت، تجهيزات ديباگ، ماژول هاي وايفاي و بلوتوث، کانالهاي تبديل آنالوگ به ديجيتال و ... ارائه مي شوند که ممکن است همه اين امکانات که در يک برد مجتمع شده، در بسياري از پروژه ها مورد استفاده نباشد و اين به خودي خود هزينه را در توليد انبوه زياد مي کند ولي شايد براي نمونه سازي بسيار به صرفه باشد.
معمولا بردهاي توسعه در دو دسته ميکروکنترلري (Microcontroller) و کامپيوترهاي تک برد (Single-Borad Computers) تقسيم مي شوند.
ميکروکنترلر: ميکروکنترلرها يا به طور اختصار MCU، در حقيقت يک واحد کامپيوتري کوچک در قالب يک تراشه از واحدهاي پردازنده، حافظه و ارتباطات ورودي-خروجي برخوردارند و به نسبت تجهيزات ارزانتري نسبت به SBC ها هستند. ميکروکنترلرها برخلاف يک کامپيوتر معمولي که مي تواند طيف گسترده اي از برنامه ها و وظايف را اجرا نمايد، عموما براي اجراي تعداد محدودي از وظايف خاص طراحي شده اند. بردهاي آردوينو، لانچپد، ديسکاوري برد ، نوکلئو و ... از جمله بردهاي توسعه اي هستند که مبتني بر ميکروکنترلرها ساخته شده اند، که علاوه بر تراشه ميکروکنترلر، واحدهاي مختلفي مانند پين هاي ورودي-خروجي، LED، کليد، ماژول هاي وايفاي و بلوتوث و... را ممکن است در قالب يک برد ارائه دهند. ليستي از اين بردها از طريق لينک زير قابل مشاهده است:
https://esys.ir/ProductList.aspx?a=3&b=1
زبان برنامه نويسي ميکروکنترلرها غالبا C يا C++ است و برنامه هاي اجرايي در حافظه هاي داخلي تراشه قرار دارند.
کامپيوترهاي تک برده: تک بردهاي کامپيوتري يا به طور مختصر SBCها، يک کامپيوتر کامل در قالب يک برد کوچک است که ويژگي هاي خيلي نزديکي به مشخصات يک لپ تاپ و يا کامپيوتر شخصي دارند که مي توانند که سيستم عامل جامع مانند لينوکس و ويندوز را اجرا کنند. ولي در اندازه ، قيمت و ميزان مصرف توان پايين تري عرضه مي شوند. مدل هاي مختلف رزبري پاي، نانوپاي، اورنج پاي، انويديا جتسان نانو، زدترن، Uneron و ... در اين دسته از تجهيزات هستند. ليست کاملي از اين تجهيزات در لينک زير قابل مشاهده است:
https://esys.ir/ProductList.aspx?a=3&b=2
مشابه يک ميکروکنترلر، يک SBC داراي واحدهاي CPU، حافظه و پينهاي ورودي-خروجي است ولي امکانات بيشتري مانند تراشه يا واحد گرافيکي براي اتصال به نمايشگرهاي مختلف، خروجي هاي صدا و پورت هاي USB براي اتصال به ماوس و کيبورد است. برنامه هاي اجرايي SBC ها معمولا در حافظه SD يا تراشه هاي حافظه جانبي قرار دارد و مبتني بر سيستم عامل اجرا مي شوند.
