اینترنت اشیاء چیست؟
نیز گفته می شود. IOTکه به اختصار به آن (Internet of Things)اینترنت اشیا
قدرت اینترنت به مواردی فراتر از کامپیوترها و گوشیهای هوشمند و در واقع، به طیف وسیعی از چیزها (اشیا)، فرایندها و محیط است .
را جستجو می کنند“What is IOT”هنگامی که افراد برای یافتن پاسخ پرسش "اینترنت اشیا چیست ؟"جمله
معمولا پاسخ های به شدت فنی و پیچیده ای در نتیجه جستجو ارائه میشوند.
است:IOTبرای مثال توضیح زیر یک تعریف تحصصی و فنی از اینترنت اشیاء
سیستمی از دستگاههای محاسباتی، ماشینهای مکانیکی و دیجیتال، اشیا، حیوانات یا افراد است که با شناساگرهای یکتایی مشخص شدهاند و توانایی انتقال داده در شبکه را بدون نیاز به تعاملات انسان با انسان یا انسان با کامپیوتر دارند.
شبکه ای از اشیاء فیزیکی را توصیف می کند که با حسگرها ، نرم افزار ها IOTبه تعریف ساده تر اینترنت اشیاء
و سایر فناوریها به منظور اتصال و تبادل دادهها با دستگاهها و سیستمهای دیگر از طریق اینترنت تعبیه شدهاند.
خالق مفهوم اینترنت اشیا چه کسی است؟
اینترنت اشیا توسط کوین اشتون در سال ۱۹۶۸ میلادی در شهر بیرمنگهام انگلستان متولد شد.
اشتون زمانی که در شرکت پراکتر اند گمبل مشغول به کار بود؛ علاقهمند به استفاده از فناوری رادیو شناسه (RFID) برای کمک به مدیریت زنجیره تأمین شرکت شد.
هدایت کرد و به کمک اساتید آنجا آقایان سانجی سارما و سانی MIT علاقمندی او به این کار او را به داشنگاه
RFIDسیو و محقق دیوید بروک اقدام به راه اندازی کنسرسیوم تحقیقاتی موسوم به "مرکز شناسایی خودکار"
کرد.
است.WeMo آقای کوین اشتون یک متخصص تحول دیجیتال و خالق سیستم عامل اتوماسیون خانگی
او درسال 2015 میلادی کتابی با عنوان
How to fly a horse: The Secret History of Creation Invention, and Discovery
منتشرکرد.
دراین کتاب کوین اشتون درمورد بسیاری از داستان های ساختگی و غیرعلمی راجع به خلاقیت اظهار میکند که سخت کوشی به جای نبوغ، منبع واقعی نوآوری میباشد.
روزنامه نشنال پست تورنتو از این کتاب به عنوان آخرین کتاب در مورد خلاقیت که لازم است بخوانید یاد میکند.
همچنان از او به عنوان پدر اینترنت اشیا یاد میشود؛ زیرا وی در جریان ارائه ای، از اصطلاح “اینترنت اشیا” که برای توصیف سیستمی که اینترنت از طریق حسگرهای فراگیر به دنیای فیزیکی متصل میشد؛استفاده کرد.
برخورد جهان با این فناوری چگونه بود؟
کمیسیون اروپا، دولت چین و شورای اطلاعات ملی ایالات متحده آمریکا همگی تکنولوژی اینترنت اشیا را به عنوان یکی از اصلی ترین فناوری های قرن بیست و یکم توصیف میکنند. در سال ۲۰۱۳، این اصطلاح به واژه نامه های فرهنگ لغت آکسفورد اضافه شد.
مثالهایی از اینترنت اشیا
باید گفت که تقریبا هر شی فیزیکی، در صورتی که امکان اتصال آن به اینترنت وجود داشته باشد تا بتواند بدون نیاز به دخالت انسان به تبادل اطلاعات در شبکه بپردازد و یا بتوان آن را از طریق اینترنت کنترل کرد، قابلیت مبدل شدن به یک دستگاه اینترنت اشیا را دارد. یک لامپ رشتهای که به وسیله یک گوشی هوشمند قابل روشن و خاموش شدن باشد، یک دستگاه اینترنت اشیا است.
یا “Smart thermostat”به عنوان مثالی دیگر از دستگاه اینترنت اشیاء می توان به ترموستات هوشمند
چراغ های روشنایی معابر متصل “Smart office”سنسورحرکتی متصل به اینترنت دریک دفتر کار
اشاره کرد.Connected street lights
یک دستگاه اینترنت اشیا میتواند به بامزهگی عروسک کودکان و یا به جدیت و پیچیدگی یک کامیون بدون راننده باشد. برخی از دستگاههای بزرگ ممکن است شامل تعداد زیادی مولفه کوچکتر از اینترنت اشیا باشند. از جمله این موارد میتوان به «موتور جت» اشاره کرد که در حال حاضر شامل هزاران حسگر است که دادهها را گردآوری و برای پردازشهای بیدرنگ ارسال میکنند.
این کارها با هدف حصول اطمینان از کارایی عملکرد موتور جت انجام میشود. در مقیاس بزرگتر، میتوان به پروژههای شهر هوشمند اشاره کرد که در آن مناطق مختلف سرشار از حسگرهای گوناگونی هستند که به انسانها برای درک و کنترل محیط کمک میکنند.
مولفههای اینترنت اشیا (اجزا، معماری یا شش سطح اینترنت اشیا) چه هستند؟
: سیستم اینترنت اشیا متشکل از مولفههای زیر است
حسگرها : حسگرها وسایل الکتریکی هستند که داده ها را از محیط اطراف مثل دما،صدا،گرما،مغناطیس،فشار،حرکت،نور ،جریان و پارامترهای شیمیایی را جمع آوری میکنند و به مرکز پردازش داده ارسال میکنند . دو ویژگی ضروری در اینترنت اشیا هستند که یکی حس کردن و دومی آدرس دهی می باشد.
،تکنولوژی های سلولار ، ماهواره ، وای فای و بلوتوث NFC ،LPWAN ،Ethernet ، RFID اتصالات : همه روشهایی برای اتصال به سنسور یا دستگاه هستند.
برای هر کدام از این پروتکل های اتصالاتی سرویس دهنده های مختلفی وجود دارد مثلا در آمریکا برای اتصال و...) و در ایران "(ایرانسل و همراه اول و ...) استفاده می کنند.verizonسلولار سرویس دهنده های(
ابر: به طور کلی، چیزی که در “ابر” اتفاق می افتد، فعالیتی و فرایندی است که در زمان اتصال اینترنت به جای آنکه در دستگاهمان انجام گیرد، در ابر و سرور اتفاق می افتد و نتایج پردازش ها به دستگاهمان بازگردانده می شود.
تحلیل داده : به معنی جمعآوری، پردازش و تحلیل دادههایی است که توسط دستگاههای متصل به اینترنت از جمله حسگرها، دستگاههای هوشمند و دستگاههای پوشیدنی جمعآوری شدهاند. باتوجه به این دکه داده های
از مجموعهای از دادههای متفاوت و در بعضی موارد بزرگ، پیچیده و با سرعت بالا تشکیل شدهاندتحلیل اینIOT مطرح است .IOT دادهها به عنوان یکی از چالشهای مهم در زمینه
) فضایی است که تعامل میان UI (کوتاه شده : (User Interfaceرابط کاربری : رابط کاربری یا اینترفیس (
انسان و ماشین درآن رخ می دهدرابط کاربری، بخش دیدنی و قابلتعامل یک ابزار است که کاربر مستقیماً با آن سروکار دارد.
محرک ها ( عملگرها ) : محرکها یا اکچیتورها یا عملگرها ابزار های مکانیکی می باشند که انواع انرژی را به حرکت تبدیل می کنند. این عمل معمولا شامل یک فرمان کنترلی است. با هر فرمان یک تغییر در سیگنال سیستم فیزیکی اتفاق می افتد و سپس نیروی مورد نظر برای انجام فرمان داده شده ایجاد می شود.
انواع سنسور
الف) سنسور های تماسی
سنسور های تماسی سنسورهای با تماس مکانیکی مانند کلید قطع و وصل، تبدیل کننده های فشاری و...
ب) سنسور های مجاورتی یا بدون تماس
سنسور های بدون تماس مکانیکی یا مجاورتی مانند سنسورهای نوری و حرارتی و...
این سنسورها می توانند به عنوان چشم های کنترل کننده یک سیستم مورد استفاده قرار گرفته و وظیفۀ مراقبت از پروسه و اعلام خرابی و یا نقص یک سیستم را به عهده بگیرند.
انواع خروجی های متداول سنسور ها
در استفاده از سنسورها باید با انواع سیگنال های خروجی الکتریکی آشنا بود. می توان خروجی ها را در پنج رده مختلف دسته بندی نمود:
: سنسورهایی با ماهیت قطع و وصل خروجی (دیجیتالی) مانند سنسورهای مجاورتی، فشار، اندازه گیری سطح مایعات A نوع
متصل نمود.PLCو ... این نوع سنسورها را عمدتاً می توان به طور مستقیم به دستگاه
: سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها به صورت پالسی هستند، مانند سنسورهای اندازه گیری میزان چرخش و یا B نوع
می باشند. PCL توسط Interface یا طول و ... این نوع سنسور ها اکثرا قابل وصل به دستگاه
می بایستی دارای شمارنده نرم افزاری و سخت افزاری باشد.PCL
سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها به صورت آنالوگ بوده ولی دارای بخش تقویت کننده و یا تبدیل کننده نیستند. :C نوع
این سیگنال ها خیلی ضعیف بوده (در حد میلی ولت) و قابل استفاده مستقیم در دستگاه های کنترل نیستند، مانند
.Hallسنسورهای پیزوالکتریک و یا سنسورهای
: Dنوع
سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها به صورت آنالوگ بوده و واحد الکترونیک (تقویت کننده، تبدیل کننده) در خود سنسور تعبیه شده است. در این نوع سنسور خروجی ها را می توان به طور مستقیم جهت استفاده در دستگاه های کنترل استفاده نمود.
محدودۀ خروجی سیگنال ها عموماً به شرح زیر است:
۰…۱۰ ولت
-۵…+۵ ولت
۱٫٫٫۵ ولت
۰…۲۰ میلی آمپر
-۱۰…+۱۰ میلی آمپر
۴…۲۰ میلی آمپر
سنسورهایی که سیگنال خروجی آنها مطابق با استانداردهای شبکه های صنعتی است مانند :E نوع
درنظر گرفته شده اند.Profibus، ASI مانند Fieldbus و یا جهت RS-485, RS-422-A, RS-232-C
تقسیم بندی سنسور ها بر اساس نوع عملکرد
تقسیم بندی سنسور ها بر اساس نوع عملکرد شان به صورت زیر است:
سنسورهای تماسی
سنسورهای حرارتی
سنسورهای مقاومتی
سنسورهای ولتاژی
سنسورهای جریانی
سنسورهای خازنی
سنسورهای القایی
سنسورهای نوری و لیزری
سنسورهای شیمیایی
سنسورهای مغناطیسی
سنسور ها قابلیت های مختلفی دارند. می توان با استفاده از بعضی از سنسور ها دما را اندازه گیری کرد. ابتدا یکی از پرکاربرد ترین سنسور ها یعنی سنسور مجاورتی را بررسی می کنیم سپس به معرفی سنسور های بیان شده می پردازیم.
سنسور مجاورتی
سنسورهای مجاورتی یا بدون تماس سنسورهایی هستند که با نزدیک شدن یک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال می شوند و می تواند باعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به ورودی یک سیستم گردد. به بیان دیگر سنسور مجاورتی ﻧﻮﻋﻲ از ﺣﺴﮕﺮ اﺳﺖ ﻛﻪ می تواند وﺟﻮد اﺟﺴﺎم ﻧﺰدﻳﻚ را ﺑﺪون ﻫﻴﭻ ﮔﻮﻧﻪ ﺗﻤﺎس ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ تشخیص دهد.
سنسور-مجاورتی
وظیفۀ اصلی آنها اعلام حضور یک قطعه در یک محل خاص است. این نوع سوئیچ ها (سنسورها) دارای خروجی “۰” و یا “۱” منطقی بوده و دارای انواع مختلف هستند. کلیدهای بدون تماس به علت استفاده فراوان در صنعت دارای اهمیت خاص بوده و در صنعت به نام های مختلفی مانند میکروسوئیچ، کلیدهای انتهای مسیر و … معروف هستند.
سنسور های مجاورتی انواع مختلفی دارند. از جمله آن ها می توان به سنسور مجاورتی القایی، سنسور مجاورتی آلتراسونیک، سنسور مجاورتی مغناطیسی، سنسور مجاورتی فوتوالکتریک و سنسور مجاورتی خازنی اشاره کرد.
مزایای سنسور مجاورتی
سرعت سوئیچینگ زیاد: سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالایی برخوردارند، به طوری که کارمی کنند KHzبرخی از آنها(سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ 25
طول عمر زیاد: به دلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد غبار و دارای طول عمر زیادی هستند.
عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو و فشار نیازی نیست.
قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیط های با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و… قابل استفاده هستند. می توان انواعی از این سنسورها را در شرایط کاری خیلی مشکل (مانند رطوبت و یا حرارت بالا) و یا خطرناک مانند (محیط های قابل انفجار) استفاده نمود.
عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ: به دلیل استفاده از نیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم
ایجاد نمی شود. (Bouncing noise)