اینترنت اشیا یا IoT

اینترنت اشیا، یا اینترنت چیزها (Internet of Things) یک پارادایم نسبتاً جدید است که در سناریوهای ارتباطی بی‌سیم و مدرن به سرعت در حال رشد است. اینترنت اشیا دستگاه‌های مختلف را قادر می‌سازد که به صورت روزانه از طریق اینترنت با یکدیگر در ارتباط باشند. این دستگاه‌ها به صورت هوشمند به ارسال اطلاعات به سیستم متمرکز پرداخته و تضمین می‌کنند که با نظارت، اقدامات لازم صورت میگیرد. تجهیزات متصل در خانه‌ها و ساختمان‌ها، گجت‌های پوشیدنی هوشمند، تگ‌های RFID، سنسورها، محرک‌ها، تلفن‌های همراه و… مثال‌هایی از کاربردهای آن است. 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" یا "انقلاب صنعتی بعدی" نیز یاد می‌شود. به این دلیل که شیوه‌ی زندگی، کار، تفریح و مسافرت مردم و همچنین نحوه تعامل دولت‌ها و کسب وکارها با دنیا را تحت تاثیر قرار می‌دهد.اینترنت اشیا (IoT) چیست؟!در مفهوم عام اینترنت اشیا (IoT) شامل هر چیزی است که به اینترنت متصل می‌شود. به طور کلی اینترنت اشیا 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. اینترنت اشیا (IoT) در حقیقت نسخه تکامل‌یافته فناوری‌های ماشین به ماشین (M2M) است که امکان اتصال تعداد زیادی از دستگاه‌ها به فضای ابری(Cloud) و مدیریت و جمع‌آوری داده‌های آن‌ها را فراهم می‌کند. اجزاء اینترنت اشیا (IoT) را می‌توان به 3 دسته زیر تقسیم کرد:1. اشیایی که درون آن‌ها حسگرهایی تعبیه شده است.2. شبکه‌ای که این اشیا را به یکدیگر مرتبط می‌نماید.3. سیستم‌های پردازش‌کننده داده ورودی و یا خروجی اشیا.در حقیقت شیوه کار سامانه‌های اینترنت اشیا (IoT) به این شکل است که ابتدا در بخش اول، دستگاه‌های انتهایی الکترونیکی (حسگرها و عملگرها) امکان جمع‌آوری اطلاعات از محیط و بعضا اجرای برخی فرامین را به وجود می‌آورند. برای نمونه می‌توان به تجهیزاتی چون حسگرهای سنجش کیفیت هوا، حسگرهای امنیتی تشخیص ورود افراد و … اشاره کرد.در بخش بعدی شبکه ارتباطی قرار دارد 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. 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 به وجود می‌آورد. در عین حال کاربر می‌تواند از این طریق دستورهای مورد نیاز را به هر کدام از دستگاه‌های انتهایی ارسال کند.این حلقه بازخورد به شما اجازه میدهد تا بتوانید مانیتورینگ و کنترل اشیا را از راه دور و از طریق اینترنت انجام دهید.کاربردهای اینترنت اشیا (IoT)در دنیای واقعی راهکارهای اینترنت اشیا (IoT) در بخش‌های زیادی قابل بکارگیری است. برای مثال در ساختمان‌ 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. 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.در زمینه کاربردهای روزمره و شخصی، راحتی در سبک زندگی، سلامت، یادگیری پیشرفته، سرگرمی و کاهش هزینه‌های انرژی، تنها برخی از سناریوهای کاربردی ممکن است که پارادایم جدید نقش مهمی در آینده‌ای نزدیک دارد. به‌طور مشابه، از منظر کاربران کسب و کار، تسهیل مواردی نظیر اتوماسیون و تولید صنعتی، تدارکات، کاربردهای پزشکی، حوزه سلامت ، امنیت و حمل و نقل هوشمند مردم و کالاها و همچنین در شهرها و صنایع قابل مشاهده 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 اشیا (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.• خانه هوشمند:محبوبترین کاربرد IoT در حال حاضر مربوط به خانه هوشمند است که می‌تواند امکاناتی نظیر روشنایی هوشمند، مدیریت هوشمند سرمایش و گرمایش ساختمان، مدیریت مصرف انرژی و... را در اختیار کاربر قرار دهد.• خودروهای هوشمند:خودروهای هوشمند می‌توانند از طریق سنسورهای تعبیه شده، به شناسایی محیط اطراف و موقعیت‌یابی پرداخته و در نتیجه به ایمنی و امنیت سرنشینان کمک می‌کنند. همچنین این ماشین‌ها اطلاعات مربوط به شرایط جاده‌ای، ترافیکی و سایر موانع را در اختیار راننده قرار می‌دهند. اپلیکیشن‌های ارتباطی می‌توانند در صورت سانحه، با مراکز اورژانس طور خودکار تماس بگیرند و همچنین تعمیرات و نگهداری وسایل نقلیه که راهی پیشگیرانه برای تأمین امنیت خودرو است، به خوبی از خرابی‌های ناگهانی و هزینه‌های غیر منتظره جلوگیری کند. • محافظت از محیط زیست: افزایش بهره‌وری تولید از طریق اینترنت اشیا به کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند. همچنینIoT روش‌های خلاقانه‌ای برای کنترل جنبه‌های مختلف حفاظت از محیط، تغییرات آب و هوایی و جلوگیری از شکار غیرمجاز و جنگل‌زدایی دارد.• سیستم بازیافت هوشمند:امروزه زباله یکی از معضل‌های تمام شهرهاست. جمع آوری زباله ها، تفکیک و از همه مهم‌تر بازیافت آن‌ها همیشه موضوعات مورد بحث بوده است. اینترنت اشیاء در سال 2017 سیستم‌های بازیافت هوشمند را طراحی خواهد کرد. با این سیستم‌ها میزان زباله‌ها در سطح شهرها 70 الی 80 درصد کاهش خواهد یافت. هم چنین آلودگی‌های محیطی حاصل از زباله‌ها هم بسیار کاهش می‌یابد.• کشاورزی:مثلاً جمع‌آوری داده‌ها در مورد شرایط کاشت و خاک باعث مدیریت بهتر منابع از جمله آب و کود مصرفی می‌شود؛ سیگنال‌های GPS می‌توانند اطلاعات دقیق آب و هوایی را ارائه دهند که می‌تواند مورد تحلیل قرار گیرد و با سیستم‌های آبیاری و نظارتی یکپارچه شود. هواپیماهای بدون سرنشین (درن‌ها) و سنسورها می‌توانند داده‌های زمانی واقعی محصولات کشاورزی، آبیاری و دام را جمع‌آوری نموده و با سیستم‌های دیگر یکپارچه شوند.• موارد امنیتی و اورژانسی:برای مثال کنترل دسترسی محیطی یعنی کنترل دسترسی به مناطق محدود شده و شناسایی افراد در مناطق غیرمجاز، تشخیص سطوح گاز و نشت در محیط‌های صنعتی، محیط کارخانه‌های شیمیایی و معادن داخلی، اندازه‌گیری میزان تشعشعات در محیط‌های نیروگاه هسته‌ای و...• کنترل صنعتی:اپلیکیشن‌های M2M (ارتباط ماشین با ماشین) به منظور عیب‌یابی خودکار ماشین، کنترل دما در صنایع و یخچال‌های پزشکی با کالاهای حساس، نظارت بر میزان اوزون هنگام فرآیند خشک کردن گوشت در کارخانه‌های موادغذایی و...• سلامت:مراقبت‌های پزشکی با تمرکز بر افراد مسن و ناتوان، نظارت بر شرایط بیمار داخل بیمارستان و افراد سالمند در خانه، سلامت دندان از طریق مسواك‌هاي مجهز به بلوتوث كه با كمك اپليكيشن‌هاي تلفن‌هاي هوشمند اطلاعات مسواك زدن افراد را ثبت و بررسی می‌کنند، مراقبت از ورزشکاران با تمرکز بر پارامترهاي مهم براي ورزشكاران نظیر اندازه‌گيري وزن، خواب، تمرين، فشارخون و... ، کنترل شرایط درون یخچال‌های حاوی واکسن‌ها، داروها و عناصر ارگانیک و...• شهرهای هوشمندفناوری اطلاعات، ساختار شهرها را دگرگون می‌سازد. شهر هوشمند شبکه‌ای است یکپارچه از دستگاه‌ها و سنسورها. برای تبدیل یک شهر، به شهری هوشمند به یک بستر IoT نیاز داریم که می‌تواند اطلاعات و خدمات شهری را نظارت و کنترل کند. شبکه اینترنت اشیا تغییراتی نظیر کنترل از راه دور، خدمات شهری موثرتر، خدمات شهری با هزینه‌های کمتر، بهبود سیستم حمل‌ و نقل شهری، کاهش ترافیک، افزایش امنیت، افزایش رضایت شهروندان را در شهرها به وجود می‌آورد.بخشی از تحولات اینترنت اشیا مربوط به عبور‌ و‌ مرور و حمل‌ و‌ نقل است برای مثال روشنایی هوشمند خیابان‌ها و بزرگراه‌ها می‌تواند براساس وضعیت آب‌و‌هوا و نور محیطی تنظیم شود و همچنین، عبور‌ و‌ مرور وسایل نقلیه را تشخیص داده و براساس آن، به طور خودکار خاموش و روشن شود. یکی دیگر از مزایای استفاده از یک شهر هوشمند، استفاده از تکنولوژی برای کاهش ترافیک و مشکلات ناشی از پارکینگ است به عنوان مثال سنسورهای موجود در خیابان می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند تا تعیین کنند که آیا نقطۀ پارکینگ خالی وجود دارد یا خیر، و به کاربر این امکان را می‌دهند که در کمترین زمان، نزدیکترین نقطه پارکینگ را پیدا کنند و این عملا کاهش ترافیک را نیز به دنبال خواهد داشت. همچنین بسیاری از چراغ‌های راهنمایی و سیستم‌های مانیتورینگ حساس امروزی می‌توانند چرخه‌های فعالیت خود را به گونه‌ای تنظیم کنند که با تعداد وسایل نقلیه متناسب شود و درنتیجه، تعداد تصادفات و آلایندۀ ناشی از حرکت بدون دلیل خودروها را کاهش دهند.از دیگر مزایای شهرهای هوشمند کنترل و مانیتورینگ مصرف انرژی است. این سیستم به گونه‌ای است که اگر میزان مصرف آب شهروندان از حد معینی فراتر رود برای آن‌ها زنگ هشداری فعال خواهد شد تا مصرف آن‌ها را کنترل نماید.امنیت و حریم خصوصی IoTدر IoT حفاظت از داده‌های کاربران بسیار مهم است. بدین منظور سیستم‌های اینترنت اشیا باید از نظر امنیتی امکان تشخیص بدافزارها یا تهدیدها را داشته باشند و پروتکل‌های امنیتی استاندارد را رعایت نمایند. در واقع حفاظت از اطلاعات حساس به عنوان مهم‌ترین نگرانی در سرمایه‌گذاری‌ها در نظر گرفته شده است. بنابراین سه مبحث محرمانگی داده‌ها شامل کنترل دسرتسی جریان داده‌ها، مدیریت هویت و شناسایی، تکنیک‌های جمع‌آوری محرمانه داده‌ها؛ حریم خصوصی شامل ساز و کارهای اجرایی، سیستم‌های مبتنی بر نقش و مبحث اطمینان شامل سیستم‌های مدیریت و شناسایی اشیا و مکانیزم‌های گفتگو بین اشیا، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد.با وجود رو به رشد بودن صنعت اینترنت اشیا (IoT)، هنوز هم این صنعت با معضلاتی روبروست. کمبود آگاهی عمومی مهم‌ترین مشکل امروز IoT است. آسیپ پذیری در زمینه هک شدن، عدم آمادگی کمپانی‌ها برای استفاده از این تکنولوژی‌ها و برقراری امنیت شبکه‌ای از دیگر معضلات صنعت IoT می‌باشد. با این وجود باید توجه داشت تکامل اینترنت و پهنای باند و پروتکل‌های ارتباطی در پیشرفت IoT بسیار مهم است. هر ساله اینترنت سریع‌تر و ارزان‌تر می‌شود و علاوه بر این، دستگاه‌های دیگری با عملکرد داخلی Wi-Fi ایجاد می‌شوند و پروتکل‌های پیشرفته‌تری مانند NB-IoT برای اینترنت اشیا با سرعت بیشتر و مصرف انرژی پایین‌تری در حال توسعه است. در نتیجه، اشیا با سرعت بیشتر و ارزان‌تری به اینترنت متصل خواهند شد. طبق آخرین پیش‌بینی‌های BI Intelligence، دستگاه¬ های مجهز به IoT تا سال 2020 بیش از 3 برابر شده و در طول پنج سال آینده، در حدود 6 تریلیون دلار برای راه‌حل‌هایIoT صرف خواهد شد و در نتیجه به دلیل هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر، افزایش بهره‌وری و گسترش بازارهای جدید و یا گسترش عرضه محصولات جدید، کسب‌وکارهای بیشتری گرایش به IoT پیدا می‌کنند. شرکت دانش‌بنیان آرشین با استفاده از تیم‌های متخصص و دانش‌بنیان خود موفق به طراحی، توسعه، تولید و تجاری‌سازی محصولات و راهکارهای مبتنی بر اینترنت اشیا در حوزه‌های مختلف شده است.منبع : https://arshinco.com/blog/iot-fa.html https://arshinco.com/blog/iot-fa.html