تا کنون چند مقاله در مهندس یار در زمینه اینترنت اشیاء منتشر شده است. در ادامه و در این نوشته قصد داریم از زاویه دید دیگری به بررسی اینترنت اشیاء و استفاده از آن در خانه های هوشمند بپردازیم. با ما همراه باشید!
در سال 1923، معمارنابغه سوئیسی، لوکوربوزیه (1965-1887) خانه را با عنوان “ماشینی برای زندگی” توصیف کرد و در قرن بیستم به تدریج این استعاره به واقعیت تبدیل شد. ابتدا با فراگیر شدن لوازم خانگی برقی، کارهایی چون جارو کشیدن، شستن ظرف ها و لباس ها آسان شد. سپس با ظهور ترانزیستور ها در اواسط قرن بیستم، قیمت تراشه های الکترونیکی کاهش پیدا کرد و لوازم خانگی با استفاده از سنسور های داخلی و پروگرامر تا حدی خودکار شدند.
اما امروز در قرن بیست و یکم، چشم انداز خانه های هوشمند و کاملاً خودکار در مرز تحقق است. به لطف اینترنت، شما به راحتی می توانید هر وسیله برقی را در خانه خود راه اندازی، و از هرجای دنیا از طریق اینترنت آن را کنترل کنید. همچنین به زودی امکان برقراری ارتباط بین دستگاه ها ( ارتباط ماشین با ماشین) از طریق یک شبکه به هم پیوسته نیز فراهم خواهد شد و به این ترتیب زندگی ما به طور خودکار از طریق آنچه که با عنوان “اینترنت اشیاء” شناخته میشود مدیریت خواهد شد.
دوست دارید در یک خانه هوشمند تمام خودکار زندگی کنید؟ با ما همراه باشید.
موضوع مرتبط: آموزش BMS (هوشمندسازی ساختمان)
روشن کردن چراغ ها از راه دور، ساده ترین کاربرد فناوری خانه هوشمند است. کاربردهای پیچیده تر شامل انواع پایش از راه دور مانند مراقبت از افراد مسن یا آسیب پذیر می شود.
فهرست
- خانه هوشمند چیست؟
- خانه های هوشمند چگونه کار می کنند؟
- ماژول های پلاگین X-10
- سیستم X-10 – کنترل شده به وسیله کامپیوتر
- سیستم اینترنت بیسیم
- خانه های هوشمند DIY
- آیا واقعاً به خانه هوشمند نیاز دارید؟
- اینترنت اشیاء
- اینترنت اشیاء چیست؟
- اینترنت اشیاء چگونه کار می کند؟
- کاربردهای کنونی اینترنت اشیاء
- مزایا و معایب
خانه هوشمند چیست؟
در خانه هوشمند لوازم الکتریکی و الکترونیکی به یک سیستم کنترل کامپیوتر مرکزی متصل هستند و می توان در زمان های خاصی آن ها را روشن و خاموش کرد. مثلاً می توان سیستم گرمایشی را طوری تنظیم کرد که در روزهای زمستان، ساعت 6 صبح روشن شود. و یا می توان چراغ ها را طوری تنظیم کرد که تنها با فرمان حسگر های فوتو الکتریک روشن شوند.
ساده ترین نوع اتوماسیون خانگی: اگر این کلید زمان دار را به پریز برق متصل کنید، می تواند تا روزی 4 بار هر وسیله برقی در منزل را روشن یا خاموش کند. این کلید دیجیتال است و از یک ساعت مجهز به باطری استفاده می کند. انواع دیگر کلید های دستی نیز وجود دارند که می توانید با استفاده از آن ها هرچند بار که بخواهید لوازم برقی را روشن و خاموش کنید. داخل کلید های زمان دار، در زمان های برنامه ریزی شده، جریان کوچکی از مدار ساعت از طریق یک رله مدار اصلی را فعال می کند و به این ترتیب وسیله مورد نظر روشن یا خاموش می شود.
اکثر خانه ها تا حدی هوشمند هستند، زیرا بسیاری از لوازم خانگی دارای حسگر های داخلی یا کنترل کننده های الکترونیکی هستند. تقریباً همه ماشین های لباسشویی مدرن مجهز به پروگرامر هایی هستند که بسته به انتخاب شما برنامه مشخصی برای شستشو، آب کشی و چرخش به سیستم می دهند.
اگر خانه شما مجهز به سیستم گرمایش مرکزی گازی است، احتمالا روی دیوار یک ترموستات هم دارید که سیستم را با توجه به دمای محیط روشن و خاموش می کند؛ یا ممکن است یک پروگرامر الکترونیکی داشته باشید که به طور خودکار سیستم را در زمان های خاصی از روز فعال می کند. شاید اهل استفاده از فناوری های پیشرفته باشید و یک جاروبرقی رباتی داشته باشید که دائماً در حال حرکت و تمیز کردن کف خانه است.
همه این موارد نمونه هایی از اتوماسیون خانگی هستند، اما منظور ما از یک خانه هوشمند چیز دیگری است، زیرا این مفهوم با معرفی کنترل متمرکز، قدم را فراتر می گذارد. در شکل پیشرفته ترِ خانه های هوشمند، کامپیوتری وجود دارد که همان کاری را انجام می دهد که شما معمولاً خودتان انجام می دهید. این کامپیوتر به طور مرتب وضعیت خانه را پایش می کند و وسایل الکتریکی و الکترونیکی را با توجه به شرایط خاموش یا روشن می کند.
مثالی از یک خانه هوشمند
برای مثال، یک خانه هوشمند، شدت نور ورودی از پنجره ها را چک می کند و به صورت خودکار پرده ها را بالا و پائین می برد یا هنگام غروب چراغ ها را روشن می کند. یا اینکه حرکات را تشخیص می دهد و پاسخ مناسب می دهد: اگر بداند شما در خانه حضور دارید، با دنبال کردن حرکات شما چراغ ها و پخش کننده موسیقی را در هر اتاقی که وارد شوید روشن می کند؛ و در صورتی که بداند در خانه نیستید، زنگ خطر یا دزدگیر را به صدا در می آورد.
خانه های هوشمند چگونه کار می کنند؟
با این فرض که شما مثل بیل گیتس صاحب یک خانه تمام هوشمند چند میلیون دلاری نیستید، احتمالا ترجیح می دهید که با کمترین هزینه اتوماسیون را روی لوازمی که در منزل دارید پیاده کنید. سیستم های هوشمندسازی انواع مختلفی دارند. برخی از آنها بسیار ساده هستند و تنها از چند ماژول پلاگین و سیم کشی برق خانگی استفاده می کنند، در حالی که برخی دیگر دارای سیستم های بیسیم پیچیده ای هستند که از قابلیت برنامه ریزی از طریق اینترنت برخوردار هستند. در قسمت بعد نگاهی به سه نوع رایج از این سیستم ها خواهیم داشت.
یک ماژول X-10 که برای کنترل لوازم خانه مورد استفاده قرار می گیرد. می توانید دو صفحه مدرج روی ماژول که برای تنظیم کد واحد (بالا) و کد خانه (پائین) استفاده می شوند را در تصویر ببینید.
ماژول های پلاگین X-10
قدیمی ترین و معروف ترین سیستم اتوماسیون خانه هوشمند، X-10 نام دارد که در سال 1975 معرفی شد و بدون نیاز به کابل کشی اضافه، از سیم کشی برق منزل شما برای روشن و خاموش کردن لوازم برقی ( تا 256 وسیله) استفاده می کند.
هر وسیله ای که میخواهید خودکار کنید را به یک واحد کنترل کوچک (ماژول) وصل و آن را به یک پریز برق معمولی متصل می کنید. سپس با استفاده از یک پیچ گوشتی کوچک، دو صفحه مدرج را روی هر ماژول تنظیم می کنید. یکی از صفحات مدرج، نشان دهنده کد خانه است و باید آن را روی یک حرف از A تا P تنظیم کنید. میتوانید از کد خانه برای اتصال وسایل منزل به هم استفاده کنید (برای مثال، می توانید با استفاده از آن طوری برنامه ریزی کنید که همه لامپ های طبقه اول خانه به صورت یک مجموعه باهم کنترل شوند).
از صفحه مدرج دیگر برای مشخص کردن شناسه منحصر به فرد هر وسیله یا کد واحد آن استفاده می شود که عددی بین 1 تا 16 است. پس از تنظیم کد واحد، یک واحد کنترل کننده مرکزی را به یک پریز برق دیگر متصل وبرنامه ریزی می کنید تا در زمان دلخواه شما لوازم مختلف (شناسایی هر وسیله از طریق کد واحد آن) را روشن و خاموش کند.
نحوه کار این سیستم
نحوه کار این سیستم به این صورت است که کنترل کننده مرکزی به طور مرتب سیگنال های روشن و خاموش را از طریق سیم کشی برق خانه ارسال می کند. در واقع کنترل کننده از سیم کشی برق به عنوان نوعی شبکه کامپیوتری استفاده می کند. از آنجا که فرکانس این سیگنال ها حدوداً دو برابر فرکانس برق شهری (50تا 60 هرتز) است، با هم تداخل پیدا نمی کنند. هر سیگنال حاوی کدی برای مشخص کردن واحد موردنظر (مثلاً آباژور روی میز عسلی در اتاق نشیمن یا یک رادیو در اتاق خواب) و یک کد دستور مانند روشن یا خاموش کردن یا ( برای لامپ ها) کاهش یا افزایش شدت نور است.
همه واحدهای کنترل به تمام سیگنال ها گوش می دهند و آن ها را دریافت می کنند، اما فقط واحدی که کد شناسایی خود را در سیگنال تشخیص دهد به دستور عمل می کند. همچنین می توانید حسگر های مختلف از جمله حسگر حرکت، ترموستات و غیره را نیز به سیستم اضافه کنید.
در این صورت سیستم به طور خودکار به تغییرات نور و دما در طول روز و ورود سارقین یا موارد دیگر عکس العمل نشان خواهد داد. در اکثر سیستم ها شما می توانید با یک کنترل از راه دور دستی (مانند کنترل تلویزیون) نیز وسایل منزل را روشن و خاموش کنید. کنترل های از راه دور یا مستقیماً به هر ماژول سیگنال های رادیویی می فرستند یا با کنترل کننده مرکزی ارتباط برقرار می کنند، که در این حالت کنترل کننده نقش رله را ایفا و سیگنال را به واحد موردنظر ارسال می کند.
با اینکه X-10 به یک استاندارد بین المللی برای کنترل لوازم منزل تبدیل شده است، اما تنها سیستم موجود در بازار نیست.
موضوع مرتبط: آموزش پی ال سی
سیستم X-10 کنترل شده به وسیله کامپیوتر
اگر هدف فقط اتوماسیون چند چراغ امنیتی باشد، یک سیستم X-10 ساده با چند ماژول و یک کنترل کننده کافی است. اما اگر می خواهید با یک سیستم پیچیده تر تعداد زیادی لوازم برقی مختلف را کنترل کنید، ممکن است استفاده از کامپیوتر شخصی به عنوان کنترل کننده گزینه بهتری باشد. برای این کار باید یک کیت رابط کامپیوتر خانگی X-10، متشکل از یک ماژول (که مانند ماژول های دیگر به پریز برق متصل می شود)، کابل رابط برای اتصال ماژول به کامپیوتر (با استفاده از یک پورت سریال یا پورت USB) و نرم افزار برنامه ریزی خریداری کنید.
نرم افزار همه وسایل منزل را به صورت گرافیکی در کامپیوتر نمایش می دهد و شما با کمک آن میتوانید برای هر وسیله، الگوی کار (روشن یا خاموش بودن) مورد نظرتان را برای یک روز، یک هفته یا برای مدت زمان طولانی تر تعیین کنید. شما حتی می توانید ماکرو یا کلان دستور خودتان را ایجاد کنید و وسایل منزل را دسته بندی کرده و دسته ها را با ترتیب مشخص و در زمان های خاصی در طول روز روشن یا خاموش کنید. نرم افزار X-10 برای روی هر دو سیستم عامل ویندوز و لینوکس نصب و اجرا می شود.
شما می توانید به منظور کنترل از راه دور سیستم X-10 از طریق اینترنت، از یک روتر بیسیم استفاده کنید، اما باید یک آدرس IP ثابت برای خود تنظیم کنید تا بتوانید با برقراری یک ارتباط امن، از هرجایی به روتر و کامپیوترتان دسترسی داشته باشید. برای این کار باید از DDNS و Port Forward استفاده کنید.
سیستم اینترنت بیسیم
امنیت یکی دلایل اصلی علاقمندی افراد به خانه های هوشمند است. اگر زمانی که در تعطیلات یا محل کارتان هستید، بتوانید طوری وانمود کنید که انگار در خانه حضور دارید، احتمال سرقت از منزل کاهش پیدا می کند. یک سیستم X-10 ساده می تواند چراغ ها و تلویزیون را در زمان های تصادفی روشن و خاموش کند تا به نظر بیاید در منزل هستید.
اما اگر می خواهید احتمال سرقت را به صفر برسانید، یک سیستم بیسیم و متصل به اینترنت برای شما مناسب تر است. در واقع شما به یک سیستم X-10 کنترل شده به وسیله کامپیوتر با یک رابط نیاز دارید که بتوانید از طریق اینترنت به آن دسترسی داشته باشید.
با چنین سیستمی، میتوانید با نصب دوربین، خانه یا حیوانات خانگی تان را زیر نظر داشته باشید، لوازم برقی را هر زمان که بخواهید روشن و خاموش کنید یا حتی کل سیستم را دوباره برنامه ریزی کنید. اتوماسیون خانگی شرکت Harmony نمونه ای از چنین سیستمی است.
خانه های هوشمند DIY
بسیاری از افراد بیشتر به سیستم های ساده و آماده ای که برای راه اندازی تنها باید به پریز برق متصل شوند علاقه دارند. X-10 نمونه ای از این سیستم هاست که بعد از خرید و وصل کردن به پریز برق شروع به کار می کند.
اما برخی از افراد هم به کارهای فنی و کامپیوتری علاقه زیادی دارند و چنین فعالیت هایی نوعی سرگرمی برایشان محسوب میشود. برای این دسته از افراد چالش هایی که در طی مسیر با آنها روبرو میشوند به اندازه رسیدن به هدف یا گاهی حتی بیش از آن اهمیت دارد.
اگر شما جزو این گروه از افراد هستید احتمالاً علاقه مند هستید که خودتان بخشی از هوشمندسازی خانه را انجام دهید. مثلاً شاید دوست داشته باشید با استفاده از یک میکروکنترلر آردوینو، کامپیوتر خود را به لوازم منزل متصل کنید. در وبسایت Instruktable میتوانید پروژه هایی از این دست را پیدا کنید.
آیا شما واقعاً به خانه هوشمند نیاز دارید؟
ممکن است فکر کنید که ایده خانه هوشمند، احمقانه و بی معنی است. وقتی خودتان به راحتی می توانید چراغ‌ها را روشن و خاموش کنید، آیا مسخره نیست که یک ماشین را برای این کار برنامه ریزی کنید؟
به یاد داشته باشید که انجام دادن کارهای ساده خانه برای بسیاری از افراد مسن و دارای ناتوانی حرکتی و افراد با نیازهای ویژه دشوار و پر زحمت است. اتوماسیون خانه می تواند در زندگی آنها تغییر بزرگی ایجاد کند. با استفاده از فناوری خانه هوشمند، این افراد می توانند به جای اینکه ناچار به آسایشگاه ها یا مراکز مراقبتی با هزینه های بالا نقل مکان کنند، در خانه هوشمند خود مستقل و آسوده زندگی کنند.
تابلوی راهنمایی و رانندگی : محل عبور سالمندان
هوشمندسازی در خدمت سالمندان
با پیر شدن جمعیت، دولت ها و موسسات پزشکی خیریه هر روز علاقه بیشتری به اتوماسیون خانگی و هوشمندسازی پیدا می کنند. استفاده از کامپیوتر ها، ربات ها و سایر فناوری ها جهت فراهم کردن حمایت لازم برای افراد آسیب پذیر و کمک به بهبود کیفیت زندگی آن ها بسیار وسوسه انگیز به نظر می رسد.
برای مثال افراد مبتلا به زوال عقل می توانند برای چک کردن وضعیت اجاق گاز یا شیر های آب، خانه های خود را به سنسور های خودکار مجهز کنند. افراد مسن مستعد سقوط می توانند در منازل خود از سنسور های حرکتی برای روشن و خاموش کردن چراغ ها استفاده کنند، تا در صورتی که نیمه شب از خواب بیدار شدند، در تاریکی زمین نخورند. افراد نابینا می توانند لوازم خانگی معمولی خریداری کنند و تنها با استفاده از یک کنترل کننده کامپیوتری که متناسب با نیازهای ویژه آنها برنامه ریزی شده از آن ها استفاده کنند.
اگر شما مسن یا دارای ناتوانی جسمی هستید، سیستم های اتوماسیون خانگی می توانند کیفیت زندگی شما به میزان زیادی بالا ببرند، اما این سیستم ها برای سایر افراد نیز مزایایی دارند.
بدیهی است که هوشمندسازی میتواند سطح امنیت، آسایش و راحتی را در خانه افزایش دهد. از همه مهم تر، اگر سیستم های اتوماسیون دارای تجهیزات پایش انرژی از جمله ترموستات یا سنسورهای حرکتی برای خاموش کردن چراغ ها در اتاق های خالی باشند، می توانند به کاهش مصرف انرژی و هزینه ها کمک کنند.
سیستم هایی مانند Bye Bye Standby که در صورت عدم استفاده از وسایل برقی ، جریان برق آنها را قطع می کند، می توانند به میزان چشمگیری انرژی تلف شده توسط وسایلی مانند ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی و تلویزیون را کاهش دهند.
آیا خانه هوشمند انتخاب شما است؟
شاید هنوز متقاعد نشده باشید و ممکن است حق با شما باشد. آیا واقعا به اتوماسیون خانگی نیاز دارید؟ آیا واقعاً لازم است برای کنترل وسایلی که دارید، وسایل دیگری خریداری کنید؟ راحت تر نیست که خودتان همه چیز را روشن یا خاموش کنید؟
سیستمی که تلویزیون شما را در حالت استندبای از برق قطع کند جالب است، اما مگر بیرون آورن دوشاخه چقدر دشوار است؟ اصلا چطور است کلاً تلویزیون را خاموش کنید و به جای آن کتاب بخوانید؟ شاید بهتر باشد کنسول بازی خود را جمع کنید و به جای آن به پیاده روی عادت کنید؟
بهتر نیست به جای سیم کشی کل خانه ، با همسایه ها ارتباط دوستانه برقرار کنید و از آنها بخواهید وقتی برای مدت طولانی در منزل نیستید مراقب خانه شما باشند؟ برای بسیاری از افراد، خانه ماشینی برای زندگی است و اگر شما واقعاً این سبک زندگی را دوست دارید اشکالی ندارد.
اما به یاد داشته باشید که روش های جایگزین دیگری نیز برای زندگی وجود دارد. اگر معتقد هستید بهترین خانه، یک خانه جمع و جور و ساده است، شاید هوشمندترین خانه، خانه ای باشد که اصلاً وسایل برقی نداشته باشد!
اینترنت اشیاء
یکی از مواردی که باعث برتری انسان نسبت به سایر موجودات روی کره زمین می شود، توانایی او برای ارتباط با همنوعانش است. ما می توانیم با دیگران گفت و شنود داشته باشیم و برای دستیابی به اهداف بسیار پیچیده ای مانند درمان سرطان و سفر به ماه با آنها همکاری کنیم. حتی پیش از اختراع اینترنت، افراد به نحوی در قالب شبکه های پیچیده جهانی باهم در ارتباط بودند. طبق یک نظریه جامعه شناسی معروف به نام نظریه شش درجه جدایی، هر دو شخص دلخواه بر روی کرهٔ زمین با ۶ واسطه یا کمتر به هم مربوط میشوند.
حال تصور کنید که گجت ها و ماشین ها هم بتوانند به همین شیوه با یکدیگر صحبت کنند. در این صورت مثلاً یک شتاب سنج تعبیه شده در یک ژاکت کش باف پشمی می تواند به طور خودکار سقوط یک فرد مسن از پله ها را تشخیص دهد و با آمبولانس تماس بگیرد؛ تمام خانه های ایالات متحده مجهز به کنتور های برق هوشمند می شوند و میزان مصرف انرژی را به صورت زنده به شرکت های تاسیساتی اطلاع می دهند؛
موتورهای اتومبیل میتوانند راندمان مکانیکی خود را پایش کنند و در صورت مطلوب نبودن سطح آن، با یک تعمیرگاه مجازی تماس بگیرند تا تنظیمات از راه دور انجام شود و مجدداً به راندمانی در سطح مطلوب برسند؛ سیستم های کنترل بزرگراه می توانند ترافیک را در ساعات مختلف روز و در مسیرهای مختلف بسنجند و به طور خودکار اتومبیل ها را به مسیرهای جایگزین هدایت کنند.
این موارد ممکن است تخیلی و غیرممکن به نظر برسند، اما اگر دستگاه ها و ماشین های موجود در خانه ها، محل های کار و سیستم های حمل و نقل بتوانند به طور خودکار با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، همه آنها امکان پذیر خواهند شد؛ به عبارت دیگر، ایجاد یک شبکه عظیم از ماشین ها یا اینترنت اشیاء.
اینترنت اشیاء چیست؟
ایده اینترنت اشیاء که برای اولین بار در سال 1999 توسط کوین اشتون مطرح شد همیشه موضوع جالبی برای مردم بوده است. کوین اشتون کارآفرین حوزه فناوری بود که بعد ها در قسمت بازاریابی برند در شرکت Proctor & Gamble مشغول به کار شد. ایده‌ی ارتباط همه دستگاه ها و ماشین ها از طریق یک شبکه کامپیوتری استاندارد، هنگام پژوهش در مورد حسگر های الکترونیکی و برچسب های RFID (مدارهای چاپی بی سیم که امکان شناسایی خودکار اشیا در سیستم های رایانه ای را فراهم می کنند.
از جمله کاربردهای این برچسب ها شناسایی افراد هنگام ورود به مراکز مختلف مانند کتابخانه ها است. این موضوع به ذهن اشتون خطور کرده بود. اون متوجه شد که اینترنت اشیاء یک مسیر مستقیم به سوی بهره وری بالاتر و اتلاف کمتر منابع برای مشاغل مختلف است.
مثال هایی از کاربرد اینترنت اشیاء
اینترنت اشیاء در رسانه های خبری معمولاً به کمک یک مثال معروف اما نامناسب توضیح داده می شود: فرض کنید یخچال شما می تواند با استفاده از برچسب های RFID محتویات درون خود و میزان تازگی آن ها را تشخیص دهد. حال اگر یخچال شما به اینترنت متصل باشد، می تواند به صورت خودکار و هر موقع که لازم باشد مواد غذایی مورد نیاز را از فروشگاه های اینترنتی سفارش دهد. مثال بدی به نظر نمیرسد اما این یخچال اینترنتی باعث می شود کاربرد های بسیار مهم تر اینترنت اشیا نادیده گرفته شود، زیرا همه ما می توانیم ترش شدن شیر یا کپک زدن پنیر را تشخیص دهیم، بنابراین با مطرح کردن این مثال این سوال پیش میاید که واقعا چه نیازی به اینترنت اشیا هست؟
اما تصور کنید که از این فناوری برای پایش افراد مسن یا معلول استفاده شود تا این افراد بتوانند به صورت مستقل و ایمن و با حفظ کرامت انسانی در خانه خود زندگی کنند. به راحتی میتوان با تجهیز خانه ها به حسگرهای حرکتی (سال هاست که از این فناوری در دزدگیر منازل استفاده می شود) و پایش سیگنال های حسگرها از راه دور وضعیت فرد را کنترل کرد. این مثال بسیار بهتر از مثال همیشگی یخچال، مزیت و ضرورت اینترنت اشیا را برای جوامعی با نرخ بالای سالخوردگی جمعیت نشان می دهد.
اگرچه برخی از افراد اینترنت اشیاء را تعمیم یافته فناوری خانه های هوشمند می دانند، در واقع اینترنت اشیاء ایده ای بسیار وسیع تر و کلی تر است. تصور کنید که سیستم پایش سالمندان به نوعی بیمارستان یا سیستم مراقبت الکترونیکی تعمیم یابد، که در آن علائم بیماران با حال عمومی خوب به جای پرستاران، توسط مجموعه ای از حسگر های راه دور که از طریق یک شبکه با یکدیگر در ارتباط هستند پایش شود.
به عنوان نمونه ای دیگر از کاربردهای اینترنت اشیا می توان به امکان پایش خودکار منزل در غیاب شما در ایام تعطیلات، با استفاده از حسگرها و دوربین ها اشاره کرد. همچنین به طریقی مشابه میتوان از این فناوری برای بررسی موجودی قفسه های فروشگاه و پر کردن آنها، پایش از راه دور فساد بتن در پل های بزرگراه‌ها و کاربردهای فراوان دیگر استفاده کرد.
اینترنت اشیاء چگونه کار می کند؟
در این قسمت به معرفی پنج مولفه کلیدی یا اجزای اصلی اینترنت اشیاء میپردازیم.
- اشیاء
اشیاء (چیز ها) – اولین جزء یک سیستم اینترنت اشیاء هستند. هر چیزی از انسان ها گرفته تا حیوانات، روبات ها یا کامپیوترها قابلیت مبدل شدن به یک دستگاه اینترنت اشیاء را دارد. متخصصین این حوزه معتقد هستند که روزی اینترنت اشیاء می تواند تا چیزهایی در مقیاس ریزگردها نیز گسترش یابد.
به طور کلی منظور از شی، چیزی است که باید ردیابی، اندازه گیری یا پایش شود. این شی میتواند بدن شما، حیوان خانگی شما، یک فرد مسن، خانه، دفتر کار یا تقریباً هرچیزی که بتوانید تصور کنید باشد.
- شناساگر ها
اینترنت اشیاء میتواند اشیاء مجهز به برچسب های RFID ی مانند این برچسب که درون برچسب قیمت یک جفت کفش پنهان شده است را شناسایی کنند.
برای اینکه بتوانید اشیاء یا دستگاه ها را به هم متصل و آن ها را پایش یا اندازه گیری کنید، ابتدا باید ابزاری برای شناسایی و تشخیص آنها از یکدیگر داشته باشید. شناسایی افراد از روی اسامی، چهره و دیگر شناسه‌های منحصر به فرد آنها کار آسانی است. اجناس و کالاهایی که از فروشگاه ها می خریم را نیز می توانیم به راحتی شناسایی کنیم.
از دهه 1970، اکثر کالا ها با اعدادی منحصر به فرد به نام کد کالای جهانی (UPC) که روی بسته های آنها به صورت بارکد چاپ شده است شناسایی می شوند. مشکل بارکد این است قابلیت ذخیره اطلاعات چندانی (در حد چند رقم) ندارد و همچنین برای خوانش آنها نیاز به نیروی انسانی است.
درحالی که با بهره گیری از فناوری RFID، اشیاء می توانند بدون دخالت انسان به طور خودکار با استفاده از امواج رادیویی خود را به یک شبکه بشناسانند. RFID همچنین میتواند اطلاعات بسیار بیشتری را انتقال دهد.
- حسگر ها
اگر اشیاء صرفاً خود را به شبکه بشناسانند، اطلاعات چندانی به جز مکان آنها در یک زمان خاص به دست نمی آید. اما اگر اشیاء مجهز به حسگر های داخلی باشند، می توانیم اطلاعات بسیار مفیدتری جمع آوری کنیم. بنابراین حسگرهای خودکار با قابلیت اندازه گیری پارامتر های محیطی و ارسال آن ها، یکی از اجزای کلیدی اینترنت اشیاء هستند. هر نوعی از حسگرها از ترموستات های الکترونیکی و ترموکوپل ها گرفته تا کرنش سنج ها و رید سوئیچ ها را می توان به این شکل تنظیم کرد.
- شبکه
همانطور که کامپیوتر ها از طریق یک روش ارتباطی توافق شده و استاندارد یا پروتکل اینترنتی (IP) در بستر اینترنت باهم ارتباط برقرار می کنند، اشیا نیز به شیوه مشابهی می توانند به هم متصل شوند. هریک از دستگاه ها دارای آدرس منحصر به فرد (آدرس IP) است و در قالب بسته هایی متشکل از ارقام باینری یا بیت با دیگر دستگاه ها تبادل اطلاعات می کند.
حال اگر اشیا با استفاده از IP یا وای فای با یک روتر متصل به اینترنت ارتباط برقرار کنند، امکان کنترل آنها از هرجای دنیا از طریق یک مرورگر وب فراهم میشود. امروزه با استفاده از همین ایده، سیستم های نظارتی و امنیتی برای منازل طراحی میشوند که به شما این امکان را میدهند تا از راه دور سیستم حرارت مرکزی خانه را با فشردن یک دکمه در گوشی هوشمند خود روشن یا خاموش کنید .
- تحلیلگر داده
پس از جمع آوری حجم زیادی از داده ها از میلیون ها دستگاه، با تحلیل آنها به الگوهایی پی می بریم که برای هوشمندتر کردن زندگی و کار به ما کمک خواهند کرد (حداقل در تئوری). داده کاوی اطلاعاتی که از افراد یا حرکت خودروها به دست میایند و سپس بهینه سازی سیستم های حمل و نقل با استفاده از آن ها، میتواند به ما در کاهش زمان سفر ها یا ترافیک کمک کند و در نهایت منجر به بهبود کیفیت زندگی افراد و وضعیت محیط زیست شود.
سیستم های رایانش ابری ( استفاده از کامپیوترهای قدرتمند برای ارائه خدمات در بستر اینترنت) احتمالا نقش مهمی در اینترنت اشیا خواهند داشت، زیرا حجم داده های جمع آوری شده بسیار زیاد خواهد بود.
کاربردهای کنونی اینترنت اشیاء
برنامه های مخصوص گوشی های هوشمند احتمالا یکی از راه های تعامل افراد با اینترنت اشیاء خواهد بود. در تصویر نمایی از برنامه Hive را مشاهده می کنید که به شما این امکان را می دهد که از هرجای دنیا از طریق گوشی هوشمند خود سیستم گرمایشی منزل را کنترل کنید.
برای مشاهده کاربرد های اینترنت اشیاء نیازی نیست خیلی به خود زحمت دهید. کتابخانه هایی که با جاسازی تراشه های RFID داخل جلد کتاب ها، امکان امانت دادن و پس گرفتن کتاب ها از طریق دستگاه های خودکار بدون نیاز به دخالت انسان را فراهم کردند، از اولین کاربران اینترنت اشیا بودند.
نتیجه این کار، کنترل لحظه ای موجودی کتاب ها، امنیت بالاتر و (در تئوری) آزاد شدن وقت کتابداران برای کمک به مراجعین (درعمل بسیاری از کتابخانه ها، مجبور به تعدیل نیرو شدند) بود. نمونه دیگر، پیگیری سفارشات از طریق اینترنت است: اگر همه بسته های دارای بارکد باشند و با استفاده از اسکنرهای متصل به یک پایگاه داده مرکزی در هر نقطه ای از مسیر انبار تا آدرس خریداران اسکن شوند، به راحتی می توان در هر لحظه از محل بسته ها باخبر شد.
نمونه های بسیار جالب تر اینترنت اشیا نیز در حال ظهور هستند. Hive که یک سیستم گرمایشی خانگی است و توسط شرکت British Gas روانه بازار شده است، از یک ترموستات بیسیم استفاده می کند که به روتر اینترنت خانه متصل میشود و امکان تنظیم گرمایش یا دمای آب گرم منزل را با استفاده از یک برنامه تلفن هوشمند یا مرورگر وب فراهم می کند.
سیستم ترموستات خانگی Nest Learning که رقیب Hive محسوب میشود، کمی پیچیده تر است اما به وسیله یک برنامه به شیوه ای مشابه کنترل می شود. یک سیستم مدیریت و امنیت خانگی به نام Piper پا را فراتر می گذارد و با اتصال مجموعه ای از حسگرها و زنگ های خطر به یک رابط شبکه، امکان پایش و مدیریت دستگاه های خانه را برای افراد در زمان عدم حضور در منزل فراهم می کند.
برنامه پایش انرژی Energy بر میزان مصرف انرژی منزل شما نظارت می کند.
حتی یخچال اینترنتی معروفی که پیش‌تر در مورد آن صحبت کردیم نیز به زودی وارد بازار خواهد شد. بین سال های 2014 و 2019 آمازون سیستمی به نام Dash را آزمایش کرد. این سیستم شامل یک اسکنر دستی است که با حرکت دادن آن روی اجناس، در صورت کاهش موجودی کالا می توانید اقدام به سفارش دهی کنید. با الهام از این طرح، ایده نصب دکمه های Dash متصل به اینترنت در بخش های مختلف خانه مطرح شد تا افراد بتوانند تنها با فشردن یک دکمه اجناس مورد نیازشان را خریداری کنند.
شرکت های بزرگ در حال حرکت به سمت iot
همه شرکت های بزرگ حوزه فناوری های دیجیتال به نحوی در حال ایده پردازی و فعالیت در زمینه اینترنت اشیاM هستند. شرکت اپل Home Kit (که آیپاد و آیفون را به کنترل کننده خانه هوشمند تبدیل می کند) و Health Kit (یک برنامه گوشی هوشمند برای پایش سلامت و تناسب اندام و در صورت تمایل، به اشتراک گذاری این اطلاعات را پزشک یا بیمارستان) را طراحی کرده است.
گوگل با همکاری چند شرکت دیگر، برنامه Home and Fit را معرفی کرده است که امکان رصد و تحلیل داده های مربوط به فعالیت‌های ورزشی افراد که توسط حسگرهای پوشیدنی و ردیاب ها جمع آوری میشوند را فراهم می کند؛ سامسونگ که یک تولید کننده پیشگام در حوزه گوشی های هوشمند و لوازم خانگی است، با معرفی سیستمی به نام SmartThings Hub در حال تلاش برای ایجاد پیوند بین این دو حوزه است؛ مایکروسافت در حال کار در زمینه سیستم های خانه هوشمند متصل به ردیاب حرکتی Kinect و سیستم بازی ایکس باکس خود است و آمازون نیز الکسا را وارد بازار کرده است.
مزایا و معایب
با کمی تامل به راحتی می توان به مزایای دنیای هوشمندتر پی برد. طبیعت بدون سازماندهی، هماهنگی و کنترل از بالا به پائین هم بدون مشکل به حیات خود ادامه می دهد، اما سیاره ما که همواره تحت سلطه بشر بوده است و با بیش از 7 میلیارد جمعیت درگیر مسائلی چون فقر، بیماری و چالش های زیست محیطی همچون تغییر اقلیم یا گرمایش جهانی است را، نمی توان بیش از این به حال آشفته خود واگذار کرد تا به ناچار به شیوه خود سازمان یابی اداره شود.
باید بدانید که منتقدین به همان اندازه که به مزایای نظارت و سازمان دهی چیز ها پرداخته اند، همواره به خطرات واضح پایش افراد و اشیاء نیز اشاره می کنند. آیا تمایل داریم که خودروهای ما همیشه تحت نظر باشند؟ آیا می خواهیم خوارو بار فروشی ها در مورد زندگی ما اطلاعات بیشتری داشته باشند؟
آیا مهم نیست که همه جای خانه پر از حسگر هایی باشد که در همه حال به دقت ما را زیر نظر دارند؟ در واقع پیش از آنکه به توسعه طرحی به وسعت و دربرگیرندگی اینترنت اشیاء فکر کنیم، باید به مسائلی همچون حریم خصوصی، امنیت و اخلاقیات بپردازیم.
آیا اینترنت اشیاء که برای ردیابی و مکان یابی اشیاء طراحی شده است، می تواند تبدیل به ابزاری عالی برای جاسوسی شود؟ آیا اینترنت اشیا حریم خصوصی افراد را تهدید می کند؟
موضوع امنیت در اینترنت اشیاء
با توجه به اینکه درحال حاضر بخش اعظم این فناوری به صورت کاربردی وجود دارد، ممکن است فکر کنید که ساخت اینترنت اشیاء باید کار ساده ای باشد، در حالی که کنار هم گذاشتن همه بخش های آن کار بسیار پیچیده ای است.
یک مساله این است که اینترنت اشیاء به شکل گسترده ای به عنوان یک فرصت تجاری بزرگ شناخته شده است، بنابراین بسیاری از شرکت ها در حال توسعه و معرفی فناوری های رقابتی به بازار هستند. این موضوع باعث بروز مشکل در اتصال سیستم های رقیب به یکدیگر میشود. مثلاً فرض کنید از یک شرکت خدماتی یک سیستم گرمایشی هوشمند خریداری کرده اید. حال اگر چند سال بعد تصمیم بگیرید از خدمات شرکت دیگری استفاده کنید، آیا می توانید با برنامه گوشی هوشمند شرکت جدید، سیستم گرمایشی را که از شرکت دیگری خریده بودید کنترل کنید؟
آیا اگر اسکنر محصول از مارک آمازون را خریداری کنید، تنها امکان سفارش کالا از فروشگاه آمازون را خواهید داشت؟ آیا باید برای خرید از هر فروشگاهی، اسکنر آن شرکت را بخرید؟ درحالی که شرکت هایی مثل اپل و آمازون در مورد محصولات و خدمات خود، سیاست های انحصاری در پیش گرفته اند ( مثلا شما در کتابخوان کیندل آمازون، فقط می توانید کتاب های الکترونیکی خریداری شده از فروشگاه آمازون را مطالعه کنید)، رقبایی همچون گوگل و سامسونگ معتقد به استاندارد باز هستند.
صرف نظر از این که کدام یک از سیستم های باز، بسته یا تلفیقی از این دو پیروز میدان شوند، احتمالا مسئله تطبیق برنامه ها با دستگاه ها، باعث سردرگمی مشتریان خواهد شد، و این خطر واقعی وجود دارد که اینترنت اشیاء در عمل، نهایتاً به تعداد زیادی سیستم های کوچکتر – تعداد زیادی اینترنت اشیاء – تقسیم شود که اشتراکات کم یا هیچ اشتراکی باهم نداشته باشند.
تعاریف متفاوت از اینترنت اشیاء
تعریفی که برای اینترنت اشیاء ارائه شده انقدر گسترده است که آن را بی معنا می کند. در یکی از جلسات اخیر دولت انگلیس، اینترنت اشیاء به شکل یک اکوسیستم توصیف شد که همه افراد، مشاغل یا خدمات را از طریق یک مسیر یا یک شبکه به همه ی چیزها در هر زمان و در هرمکانی متصل می کند. به عبارت دیگر تعریف ارائه شده آنقدر گسترده است که شامل همه چیز می شود. آیا این ایده کارایی دارد؟ آیا اینترنت اشیا نقطه مشترکی است بین بیمارستانی که از راه دور بیماران مسن را پایش می کند و یخچالی که میتواند شیر سفارش دهد؟
اگر منظور ما این است که چیزها تا جای ممکن باید بتوانند با تکیه بر سیستم ها و استانداردهای مشترک با یکدیگر تعامل داشته باشند، آیا منطقی است که چنین ایده های ناهمگونی را به یکدیگر پیوند دهیم؟ به عبارت دیگر، آیا اصلاً لازم است که بیمارستان شما با یخچال منزلتان ارتباط برقرار کند؟
اگرچه در تبلیغات غالباً اینترنت اشیاء به عنوان ابزاری برای بهبود کارایی و صرفه جویی در زمان و هزینه معرفی می شود، هیچ ضمانتی برای این موضوع وجود ندارد. آیا توانایی کنترل سیستم گرمایشی منزل از محل کار، لزوما باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود؟ آیا می توانید از انرژی که صرفه جویی کردید درزمان دیگری استفاده کنید؟ چرا این کار را به یک ترموستات الکتریکی هوشمند ( فناوری کاملا قابل اطمینان و کارآمدی که دهه هاست همه ما از آن استفاده می کنیم) نمی سپارید؟
آیا خانه های هوشمند قابل اعتماد هستند؟
از کجا مطمئن هستید که شما از طریق گوشی هوشمندتان بهتر می توانید این کار را انجام دهید تا یک سیستم برنامه ریزی شده در داخل خانه؟ ردیابی و دنبال کردن بسته های پستی از انبار فروشگاه تا درب منزلتان می تواند هیجان انگیز باشد، اما آیا شما واقعاً به چیزی بیش از تاریخ تحویل آن ها نیاز دارید؟ بهتر است بدانید که هر مقدار انرژی اضافه ای که در سیستم های کامپیوتری برای مدیریت، پایش و ایجاد تغییرات در اینترنت اشیاء صرف می کنید، به سرانه مصرف انرژی در دنیا می افزایید.
رایانش ابری که زیربنای اینترنت اشیاء است در حال حاضر یکی از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی است. این خطر وجود دارد که اینترنت اشیاء برخلاف هدفی که برای آن در نظر گرفته شده، یک لایه غیرضروری دیگر از مدیریت ذره بینی به فرآیندهای معمول اضافه کند و به طور کلی به باعث افزایش مصرف انرژی در دنیا شود. در واقع داده های به دست آمده در امریکا حاکی از اینست که علیرغم کاهش قابل توجه انرژی مصرفی برای امور روزمره منازل مانند گرمایش، نرخ مصرف انرژی به طور مداوم در حال افزایش است.
استفاده از اینترنت اشیاء در خانه های هوشمند
فناوری خانه هوشمند دهه هاست که به شکل گسترده در دسترس عموم قرار گرفته است، اما تا کنون نتوانسته محبوبیت چندانی کسب کند. آیا ارائه آن با عنوانی جدید مثل اینترنت اشیاء تغییری در این وضعیت ایجاد خواهد کرد؟ مثلا پایشگر های مصرف برق خانگی سال ها است که در بازار به فروش می رسند، اما فروش قابل توجهی ندارند.
اگر خانه های هوشمند را در نظر نگیریم، دلایل بسیار قانع کننده ای برای سرمایه‌گذاری مشاغل و خدمات عمومی روی فناوری اینترنت اشیاء وجود دارد، به ویژه اگر بتوانند به نحوی مزایای واقعی این فناوری برای مشتریان و تاثیر آن در کاهش مصرف انرژی را اثبات کنند. درهر حال هنوز برای نتیجه گیری درباره اینترنت اشیاء و نقش آن در زندگی بشر زود است.
کتابخانه ها و سوپرمارکت ها مثال‌های خوبی هستند: آنها با استفاده از این فناوری، تعداد کارکنان خود را کاهش می دهند، اما آیا این باعث بهبود ارائه خدمات یا افزایش سطح رضایتمندی مراجعین می شود؟ در بسیاری از کتابخانه ها کتابداران مهربان و حرفه ای جای خود را به سیستم های خودکار داده اند و این تغییر در نظر بسیاری از افراد مطلوب نیست و پیشرفت محسوب نمی شود.
آیا اینترنت اشیاء با سازمان دهی امور و کاهش هزینه ها، انقلابی در خانه ها، ادارات و سیستم حمل و نقل ما ایجاد می کند؟ آیا اینترنت به ما در کنترل بهتر امور کمک خواهد کرد یا انسان ها را به اشیائی با قابلیت اتصال تبدیل می کند که باید پایش و تجزیه و تحلیل شوند؟
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.