اینترنت اشیا چیست؟ اینترنت اشیا نوید بخش جهانی هوشمند

اینترنت اشیا چیست؟

امروزه در محیط‌های کاری، صنایع، خانه‌ها و شهرهای پیشرفته صحبت از اینترنت اشیا ( اینترنت چیزها یا IoT) است. تجهیزات متصل در خانه‌ها و ساختمان‌ها، گجت‌های پوشیدنی هوشمند و… مثال‌هایی از کاربردهای آن است. اینترنت چیزها به جمع‌آوری حجم زیادی داده می‌انجامد که بررسی و تحلیل این داده‌ها، شیوه کار و زندگی روزمره ما را تغییر و بهبود خواهد داد. از این رو پس از سه انقلاب صنعتی پیشین که بر اثر مکانیکی شدن، الکتریسیته و IT به وجود آمدند، از اینترنت اشیا و سرویس‌های مبتنی بر آن به عنوان انقلاب صنعتی چهارم یاد می‌شود. بر اساس تحقیقات شرکت گارتنر (Gartner) تا سال ۲۰۲۰ حدود ۲۶ میلیارد دیوایس متصل بوجود می‌آید و همچنین Bain & Company پیشبینی کرده است که تا سال ۲۰۲۰ (IoT) درامد ۴۵۰ میلیارد دلاری داشته باشد. به علاوه براساس پیش‌بینی‌های موسسه مک‌کنزی اند کمپانی (McKinsey & Company) اینترنت اشیاء تا سال ۲۰۲۰ اثر ۱۱ تریلیون دلاری بر روی اقتصاد جهانی خواهد گذاشت. IHS Markit نیز اعلام کرده است که تعداد دستگاه‌های IoT سالانه با ۱۲% رشد، تا سال ۲۰۳۰ به ۱۲۵ میلیارد دیوایس خواهد رسید. در ادامه این مقاله با مفهوم و برخی کاربردهای (IoT) بیشتر آشنا خواهید شد.

تاریخچه اینترنت اشیا (IoT)

واژه اینترنت اشیاء (Internet of Things) اولین بار در سال ۱۹۹۹ توسط کوین اشتون (Kevin Ashton) در یک سخنرانی شرکت پراکتر اند گمبل (Procter & Gamble) مطرح شد. او به عنوان یکی از مدیران این شرکت سخنرانی خود را با اسلاید اینترنت اشیا آغاز کرد و ایده استفاده از چیپ‌های RFID در محصولات را مطرح کرد تا به این ترتیب امکان ارائه آمار لحظه‌ای از کالاهای انبار بوجود بیاید. در همان سال و در کتاب نیل جرشنفلد (Neil Gershenfeld) از دانشگاه MIT، ایده «فکر کردن اشیا» توضیح داده شد. با اینکه در این کتاب اسمی از اینترنت اشیاء نیامد، اما یک دید کلی از آنچه IoT نام گرفته در آن مطرح شده بود. البته لازم است به این مساله اشاره شود که هرچند اولین بار کوین اشتون از واژه اینترنت اشیا استفاده کرد، اما فرآیند ارسال و دریافت داده بین دستگاه‌ها (M2M)، نخستین بار در دهه ۱۹۷۰ آغاز شده بود. اما (IoT) با تمرکز بر تعداد زیاد تجهیزات متصل و جمع‌آوری حجم زیادی از داده، مفهومی وسیع‌تر و گسترده‌تر از اتصال دو یا چند ماشین به یکدیگر را بیان می‌کند. مفهومی که از اواسط سال ۲۰۱۰ در مسیر تحقق قرار گرفت.

IoT چیست؟

در مفهوم عام اینترنت اشیا (IoT) شامل هر چیزی است که به اینترنت متصل می‌شود. به طور کلی اینترنت اشیاء به مفهومی اشاره دارد که در آن قابلیت اتصال به شبکه و دریافت و ارسال داده‌ها، به اشیا، سنسورها و ابزار اطرافمان نیز تعمیم می‌یابد. بر اساس تعریف موسسه مک‌کنزی، اینترنت اشیاء عبارت است از سنسورها و محرک‌هایی که از طریق شبکه به سیستم پردازشی متصل می‌شوند. چنین سیستمی قادر به پایش و مدیریت وضعیت اشیاء متصل شده است.

همان‌طور که پیش‌تر نیز اشاره شد، اینترنت اشیا (IoT) در حقیقت نسخه تکامل‌یافته فناوری‌های ماشین به ماشین (M2M) است. IoT فراتر از آنچه پیش‌تر بود، امکان اتصال تعداد زیادی از دستگاه‌ها به فضای ابری (Cloud) و مدیریت و جمع‌آوری داده‌های آن‌ها را فراهم می‌کند. دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیا داده‌ها را به اشتراک گذاشته و سپس آن‌ها توسط یک گیت‌وی IoT یا دستگاه انتهایی دریافت شده و با ارسال داده‌ها به فضای ابری امکان تجزیه و تحلیل داده‌ها فراهم می‌گردد.

در نتیجه اتصال ابزارهای هوشمند و پلتفرم‌های مدیریتی مبتنی بر آن‌ها، مفهوم کلی «جهان هوشمند» امکان‌پذیر خواهد کرد. غالب این دستگاه‌ها بدون دخالت انسان کار می‌کنند؛ هر چند افراد می‌توانند دستور العمل ها را تنظیم و در صورت نیاز آن‌ها را تغییر دهند.

نمایی از معماری سامانه‌های اینترنت اشیا (IoT)

سامانه‌های اینترنت اشیا (IoT) از چند بخش اصلی تشکیل شده‌اند:

– بخش اول دستگاه‌های انتهایی الکترونیکی (حسگرها و عملگرها) هستند که امکان جمع‌آوری اطلاعات از محیط و بعضا اجرای برخی فرامین را بوجود می‌آورد. برای نمونه می‌توان به تجهیزاتی چون حسگرهای سنجش کیفیت هوا، حسگرهای امنیتی تشخیص ورود افراد و … اشاره کرد.

– بخش کلیدی بعدی شبکه ارتباطی است که داده‌های مربوط به تجهیزات الکترونیکی را جمع‌آوری و به سرور مرکزی و فضای ابری ارسال می‌کند. همچنین این شبکه ارتباطی که توسط یک گیت‌وی یا هاب مرکزی ایجاد می‌شود، وظیفه انتقال دستورها از سرور به دیوایس‌ها را نیز برعهده دارد. شبکه‌های ارتباطی نوین یکی از بخش‌های کلیدی هستند که امکان ارایه راهکارهای IoT را فراهم کردند و از این رو در قسمت بعدی این مقاله بیشتر به آن‌ها پرداخته شده است.

– در ادامه دو بخش فوق، سرور مرکزی و فضای ابری قرار دارد که امکان تحلیل، پردازش و ذخیره داده‌ها را فراهم می‌کند. این بخش به نوعی هسته مرکزی یک سامانه اینترنت اشیا است و باید برای ذخیره‌سازی و تحلیل حجم زیاد داده‌ها ظرفیت داشته باشد.

– در نهایت نیز اطلاعات تحلیل شده در نرم‌افزار کاربر نمایش داده می‌شود. این نرم‌افزار امکان نظارت و کنترل دستگاه‌هایی که به شبکه متصل هستند را برای کاربر بوجود می‌آورد. در عین حال کاربر می‌تواند از این طریق دستورهای مورد نیاز را به هر کدام از دستگاه‌های انتهایی ارسال کند.

شبکه‌های اینترنت اشیا (IoT)

اینترنت اشیا (IoT) حوزه وسیعی از سرویس‌ها مبتنی بر شبکه‌های دسترسی متنوع برد کوتاه نظیر و برد بلند را شامل می‌شود که بسته به سرویس مورد نظر استفاده می‌شوند.

اگرچه شبکه‌های متداول و قدیمی‌تر همچون WiFi و شبکه‌های تلفن‌ همراه نیز می‌توانند اطلاعات را ارسال کنند؛ اما با بکارگیری آن‌ها با مسایلی همچون هزینه‌های بالا، عدم پشتیبانی از تعداد اتصالات زیاد و مصرف توان (باتری) بالا همراه است. از این رو توسعه فناوری‌های ارتباطی جدید ویژه کاربردهای اینترنت اشیا (IoT) مورد توجه قرار گرفت. از جمله برخی از مهمترین این فناوری‌ها می‌توان به شبکه‌های برد کوتاه نظیر Bluetooth، ZigBee و Z-Wave و شبکه‌های برد بلند LPWAN نظیر لورا (LoRaWAN) و سیگفاکس (SigFox) اشاره کرد.

به عنوان مثال، شبکه‌های دوربرد توان پایین یا شبکه‌های LPWAN امکان اتصال تعداد زیادی از دستگاه‌ها را در محدوده‌ای وسیع و با توان مصرفی پایین فراهم می‌کند. در نتیجه این ویژگی‌ها، یک فرصت عالی برای توسعه راهکارهای اینترنت اشیا بوجود آورده است.

شبکه عمومی اینترنت اشیای لینک‌نت

در اواخر سال ۱۳۹۹ اولین شبکه دوربرد توان پایین (LPWAN) با عنوان شبکه عمومی اینترنت اشیای لینک‌نت در سطح شهر تهران راه‌اندازی شد. این شبکه امکان اتصال طیف وسیعی از تجهیزات اینترنت اشیا را برای هوشمندسازی شهرها و ساختمان‌ها فراهم می‌کند. پارکینگ هوشمند، آبیاری هوشمند، سامانه‌های ایمنی و امنیتی مجتمع‌ها، خودروهای متصل و … بخشی از سرویس‌هایی است که روی این شبکه قابل ارائه است. برای آشنایی بیشتر با شبکه لینک‌نت روی لینک زیر کنید:

www.link-net.ir

آشنایی با برخی از کاربردهای IoT

در دنیای واقعی راهکارهای (IoT) در بخش‌های زیادی قابل بکارگیری است. برای مثال در ساختمان‌های هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT) می‌توان تجهیزاتی همچون کیفیت هوا و تهویه مطبوع، روشنایی، هشدار آتش‌نشانی، قفل درها، حسگرهای دود و … را با یک برنامه کاربردی از راه دور کنترل و نظارت کرد. به این ترتیب با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها، امکان شناسایی مشکلات و برنامه‌ریزی‌های بلند مدت نیز بوجود می‌آید. از مزایای استفاده از راهکارهای اینترنت اشیا در ساختمان می‌توان به کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های مرتبط با آن، شناسایی و تعمیر خرابی سیستم‌ها در زمان مناسب، افزایش ایمنی و آسایش ساکنین ساختمان و مدیریت بهتر یک مجتمع اشاره کرد.

علاوه بر این IoT در شهرها، صنایع و … قابل بکارگیری است. برای مثال در صنایع نفت و گاز در کنترل و نظارت بر استخراج نفت، لوله‌های انتقال نفت و گاز و … کاربرد دارد. پارکینگ‌های هوشمند نمونه‌ای از کاربرد اینترنت چیزها (IoT) در شهرهاست که می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و همچنین آسایش بیشتر شهروندان منتهی شود. کشاورزی هوشمند یکی دیگر از کاربردهای اینترنت اشیا برای افزایش‌ بهره‌وری، کاهش مصرف آب و افزایش کیفیت محصولات است.