Что такое интернет вещей?

В современном мире все взаимосвязано, в том числе и вычислительные мощности. Трудно представить современный мир без компьютерных сетей, но это не единственные сети, которые опутывают наш мир своей паутиной. Существует параллельный мир, мир сенсоров, роботов, систем безопасности, мир контроля, который тоже объединен в свои сети. И название этим сетям - интернет вещей (Internet of things, IoT). Мы поговорили с экспертом по встраиваемым системам и разработчика инновационных решений – инженером электронщиком Петром Сафиром. Он ответил на все интересующие нас вопросы, связанные с интернет вещами.

Что такое интернет вещей?

Интернет вещей — это сеть, состоящая из сенсоров, контрольных систем, камер и других автономных модулей. Обычно данные в таких сетях собираются автономно и в режиме реального времени. Контроль за такими сетями может осуществляться локально или через облако. Довольно часто подключение модулей сети осуществляется через Wi-Fi, но существуют и другие технологии подключения, такие как 5G и также частные технологии как ZigBee, Thread, Z-Wave, MQTT, LwM2M.

Где применяют интернет вещей?

Можно говорить бесконечно о применении технологии интернет вещей, но остановимся на самых распространенных.

Торговля. В торговле активно применяется технология интернет вещей для улучшения качества обслуживания клиентов. Камеры, которые отслеживают движение клиентов, электронные метки RFID и активные полки в магазинах, помогают контролировать наличие товара и оплачивать услуги.

Умный дом, наверное, самое распространенное использование интернет вещей среди людей. Автоматические лампы, настроенные на включение в определенное время, или с помощью вашего мобильного телефона вы отслеживаете по GPS ваше приближение к дому, и умный выключатель включает кондиционер в вашей квартире или офисе или подогревает воду для душа. Холодильник может связаться с магазином и заказать еду без вашего участия.

Умная теплица. В сельском хозяйстве интернет вещей востребован как нигде. Контроль за качеством почвы или подаваемой смеси для растений. Температурный режим и режим влажности осуществляется посредством умных датчиков и моторов. Световой режим для растений контролируется с помощью умных источников света, которые меняют интенсивность света в зависимости от времени суток и вида растений. Обработка урожая и контроль с помощью нейронных сетей.

Умный город. Городская среда все активнее присоединяется к интернет вещам. Для контроля за поливом городских парков используют датчики влажности. Канализации и стоки дождевой воды контролируются автоматически. Контроль за шумом и загрязнением воздуха осуществляется с помощью сети датчиков, разбросанных по городу, а вся информация стекается в облачное хранилище.

Дорожное движение. Дорожные камеры и светофоры контролируют дорожное движение. Контроль за скоростью движения, контроль за плотностью движения, выписывание штрафов в автоматическом режиме — все это интернет вещей. Управление парковками и получение оплаты тоже происходит с помощью камер, которые часть интернет вещей.

Медицина. В больницах повсеместно используют датчики, которые отслеживают состояние здоровья пациентов. Измерение кровяного давления, пульс, насыщение кислородом организма - все эти датчики отправляют данные в реальном времени на сервер больницы для контроля за состоянием пациентов. Также дозировка лекарств в большинстве случаев осуществляется автоматически через сеть вещей. Телеметрия и управление роботов во время операции тоже неотъемлемая часть технологии интернет вещей.

Системы безопасности, наверное, самое распространенное использование интернет вещей. Обычно в его состав входят камеры наблюдения, датчики движения, электронные замки, системы пожарной безопасности, сигнализации, освещение и сигнализации. И все это обычно контролируется с помощью автоматики без участия человека. Такая система в состоянии решить кого вызвать в зависимости от ситуации, будь то полиция или пожарная команда.

Какие протоколы и средства коммуникации используются в интернет вещах?

Интернет вещей довольно гибкая и легко настраиваемая система. Датчики могут подключаться посредством Wi-Fi или сотовой связи. Также любой датчик можно подключить с помощью LAN и использовать базовые протоколы для электроники такие как I2C или SPI. Существует множество частных решений, которые позволяют за небольшую оплату полностью автоматизировать ваши проекты. Такие среды как ZigBee, Thread, Z-Wave, MQTT, LwM2M очень облегчают построение интернет вещей. У них есть масса готовых решений для многих популярных сенсоров и все что вам нужно - это только подключиться к этим сервисам и из списка выбрать ваши датчики, и вы почти сразу сможете получать все данные с этих датчиков или камер. Некоторые наши датчики мы объединяем в сети на определенной радиочастоте, это удобно там, где другие виды коммуникации затруднительно подключить.

Как вы используете технологию интернет вещей в вашей работе?

Во всех наших опытах присутствуют различные сенсоры. С помощью сенсоров мы контролируем все аспекты опытов. Моя работа заключается в том, чтобы подобрать правильные сенсоры под определенный опыт, запрограммировать их на определенную работу в нужных условиях, соединить их в одну сеть интернет вещей. После начала опыта я контролирую все сенсоры и, если нужно фильтрую полученные данные от различного электронного шума. После всего все данные отправляются на облачный сервер для дальнейшего анализа. В своей работе я использую различные платформы встраиваемых систем для контроля сенсоров и разные языки программирования такие как С++ и Python.

На каких платформах работает интернет вещей?

Интернет вещей может работать абсолютно на любых платформах, начиная от вашего лэптопа с установленным Linux или это может быть облако, куда стекается вся ваша информация и там же обрабатывается. Платформа очень зависит от конкретного проекта. Мы, например, часто используем встраиваемые системы на основе микропроцессоров, такие как Arduino или Raspberry Pi. Это довольно дешевое решение, но требует определенных знаний в электронике и программировании.

А как насчет безопасности?

Да, это большая проблема. Хакеры пытаются взломать камеры наблюдения или получить доступ к данным пациентов в различных медицинских учреждениях. Но мы стараемся защитить наши системы. Инженеры улучшают свой код на всех уровнях, а проектировщики систем усложняют доступ к сенсорам в реальном мире. Не бывает на 100% защищенных систем.

Что нас ожидает в будущем с технологиями интернет вещей?

Эта технология будет стремительно развиваться и внедряться во все аспекты нашей жизни. Трудно представить, например, автомобиль в ближайшем будущем, на котором не будет установлен автопилот, или курьерские службы без четкой и мгновенной логистики. Аренда на улице электросамоката или велосипеда это тоже часть технологии интернет вещей. Автоматический заказ еды вашим холодильником или доставленная посылка дроном это уже не будущее, а настоящее. Вы все чаще и чаще пользуетесь интернет вещами и даже не замечаете, насколько прочно они вошли в нашу жизнь.