«Моя дружина встала на ваги, і холодильник оголосив, що вона більше не має до нього доступу ...» Саме так буде працювати Інтернет речей, якщо говорити в двох словах. Зрозуміло, це жарт. В майбутньому очікуються мільйони пристроїв, підключених один до одного і керованих спеціальним ПО, можливо навіть, на основі штучного інтелекту.
Перш ніж розбиратися, як же працює Інтернет речей (IoT), варто з'ясувати ключові складові систем.
Компоненти Інтернету речей
Можна виділити п'ять елементів:
- IoT-сенсори;
- можливості підключення / Мережа;
- хмара;
- фреймворк по прийняттю рішень (набір програм, що реагують на будь-які зміни в системі і визначають найкращий сценарій усунення проблем або досягнення встановлених цілей);
- інтерфейс користувача (бажано простий і зрозумілий).
Кожен перерахований варіант давайте розглянемо окремо.
Сенсори
Різні пристрої, які складають основу рішень Інтернету речей, прийнято називати «речами». Тут варто навести один приклад, в якому людина контролює нагрівання приміщення через встановлені датчики. У типовому сценарії на дисплеї виводиться справжня температура і власник будинку може стежити за всім процесом навіть віддалено. Система, будучи просунутої, навіть зможе повідомити людини, якщо, припустимо, тепло виходить через відкриті двері.
У майбутньому системи можуть стати настільки розумними, що будуть в змозі самостійно приймати рішення в разі тих чи інших проблем: сенсор відправить дані в головний комп'ютер, щоб той закрив двері.
У світі вже існує безліч сенсорів: температури, вологості, тиску, рівня вуглекислого газу в повітрі, освітлення, руху і т. Д.
Підключення / Мережа
Ми з'ясували, що сенсори можуть «спілкуватися» між собою і з головним комп'ютером, ось тільки яким чином? Очевидно, що всі пристрої повинні бути з'єднані або проводами, або бездротовим шляхом.
Головні комп'ютери, які приймають рішення, не нові. Вони існують вже кілька десятиліть у вигляді програмованих логічних контролерів (PLC, Programmable Logic Controller). Це комп'ютери з мікропроцесором без клавіатур, мишок і моніторів, здатні вистояти в складній промислової середовищі. Більшість підключень з використанням таких пристроїв були провідними, проте з постійно зростаючою кількістю пристроїв інженери все глибше усвідомлюють принади бездротового варіанту з'єднання.
Бездротове підключення будується, як правило, на наступних протоколах: Bluetooth LE, LoRa, ZigBee, SigFox і NB-IoT. Велика кількість варіантів підключень часом створює проблеми взаємодії між різними пристроями. Про це ми писали в цій статті.
Найпопулярнішим протоколом є Bluetooth LE (Bluetooth Low Energy), оскільки ця технологія з'єднання є практично в будь-якому мобільному девайсі і споживає мінімум енергії.
Більшість сенсорів здатні відправляти дані іншим Bluetooth-пристроїв через UART (універсальний асинхронний приймач / передавач) або Modbus-протокол. Пристрої з підтримкою Bluetooth без проблем «спілкуються» між собою, а також з приймачами, званими шлюзами.
У більшості випадків в мережі не може бути велика кількість приймачів в силу високої вартості або обмежень інфраструктури. Ще один плюс Bluetooth-девайсів - можливість бути організованими в Mesh Network. У перекладі це Mesh-мережі, тобто мережева топологія, побудована за принципом осередків. Робочі станції, з'єднані в мережу, можуть виступати в якості комутатора для інших елементів системи. Подібні рішення знайшли широке застосування в різних індустріях, зокрема охорони здоров'я, рітейлу, логістики і виробництва.
Отримана інформація може відправлятися в головний комп'ютер, який сьогодні є публічне або приватне хмара. Для передачі даних застосовуються технології GPRS, Wi-Fi або LTE.
хмара
Сенсори і датчики мають обмежені ресурси, тому не можуть зберігати багато інформації: її обов'язково необхідно кудись відправляти, щоб була можливість отримання нових даних.
Пристрої, як правило, використовують MQTT-протокол для передачі даних. Принцип роботи схожий на роботу брокера, який приймає і передає певну частину інформації кінцевому користувачу. Склад даних залежить від встановлених правил, за якими відбувається фільтрація одержуваної інформації.
QuicSolv Technologies і MQTT дозволили створити унікальну систему прийняття рішень (Hyper Decision Framework), названу ISAE.
Фреймворк по прийняттю рішень - ISAE
Дуже важливо те, що ми робимо з даними після запису їх в хмару. В одній з систем моніторингу працівників пропонується відправляти працівникові попередження, якщо він виявляється в небезпечній зоні. Кожен працівник має спеціальну бирку, прикріплену до одягу і має ідентифікатор (ID). Як тільки ця бирка реєструється в небезпечній зоні, головний комп'ютер приймає рішення відправити сигнал тривоги. Щоразу система перевіряє, на якій ділянці знаходиться працівник.
Таким чином, ISAE являє собою набір певних правил, актуальних для тієї чи іншої системи. Головний комп'ютер відразу ж реагує на найменші порушення. Кожне правило може накладатися один на одного. У такому випадку система діє за наперед заданим алгоритмом.
Користувальницький інтерфейс
Нарешті, для управління всією системою потрібно інтерфейс. Це може бути мобільний додаток або веб-сайт. Інтерфейс значно спрощує взаємодію між машиною і людиною (М2Р).
IoT в реальному світі
Ми розібралися з складовими елементами систем Інтернеті речей. Щоб остаточно зрозуміти, що таке IoT і як він працює, варто розглянути деякі приклади з різних сфер господарювання.
Торгові центри
Кожна людина перед покупкою дорогих товарів заходить в магазин, щоб оцінити їх і помацати. Сьогодні IoT близько підібралося до маркетингу, ставши ефективним методом підштовхування клієнта до дії. Так, сьогодні навряд чи кого-небудь здивує СМС, що в певному магазині, який був відвіданий раніше, пропонуються великі знижки. Маркетологи на основі трекінгу знають, що послати, куди, в який час і, що найголовніше, кому.
моніторинг активів
Активи часто включають цінні запаси, інструменти, частини нерухомого майна і т. Д. Наприклад, для лікарень активами можуть виступати електроенцефалографи, ультразвукові апарати, рентгенівські установки, носилки, інвалідні коляски. Сьогодні дуже просто відстежувати місце розташування кожної одиниці обладнання та проводити щорічні аудити по оцінці стану установок.
Майно в основному прив'язується до Bluetooth-сенсорів, щоб кожен працівник без проблем міг через свій мобільний пристрій перевірити його місцезнаходження.
Відстеження складських палет
Палети є дуже цінним майном на складах, оскільки саме за рахунок них транспортуються вантажі. Збільшення розмірів складу часто призводить до того, що працівники втрачають дорогоцінний час, займаючись пошуками палет. IoT дозволяє оперативно інформувати працівників про місцезнаходження вільних виробів: для цього слід встановити спеціальні датчики на кожному елементі.
моніторинг працівників
Відстеження місцезнаходження працівників - це більше не про збільшення їх продуктивності, а про безпеку їх перебування на робочому місці і можливості швидкого їх пошуку для вирішення термінових питань.
Датчики можуть перебувати на ID-картки працівника. Система кожен раз відстежує, чи знаходиться бирка на людину, а також оцінює близькість працівника до машин або процесів для аналізу його продуктивності.
Контроль за температурою і вологістю
Це особливо важливо всередині контейнерів, в яких перевозяться швидкопсувні продукти живлення. У разі проблем можна бути впевненими, що їжа не пропаде, тому що головний комп'ютер автоматично відрегулює показники до необхідних. Таким чином зберігаються гроші, час і репутація.
управління охороною
Під час теракту у окремого охоронця немає можливості оперативно зв'язатися з напарниками, щоб запросити підкріплення. При таких сценаріях дуже високий ризик отримання серйозних травм, які часом не сумісні з життям.
Наявність ID-карти на плечі кожного охоронця з кнопкою швидкого реагування допоможе виключити проблеми: працівникові потрібно кілька разів натиснути на кнопку, щоб до нього прибуло підкріплення. За масове інформування та повідомлення з локацією охоронця відповідатиме головний комп'ютер.
датчики води
Водосховища потребують постійного моніторингу рівня води. Як тільки вода торкнеться пристрою, відразу ж спрацює система і працівники зможуть вчасно вжити заходів.
Наведені вище приклади є лише мізерною часткою всієї потужності і можливостей Інтернету речей. Різні рішення, що спрощують життя, розробляються як для підприємств, так і для будинків. Кожна нова система кардинально змінює якість життя людей. Можна з упевненістю сказати, що майбутнє за IoT.