بررسی تخصصیمقالات

اینترنت اشیا چیست و چه کاربردهایی دارد؟ | بررسی کامل مفهوم IOT

 

اینترنت اشیا
اینترنت اشیا

در این مقاله میخواهیم توضیحات کاملی در مورد اینترنت اشیا و کاربردهای آن به شما ارائه دهیم. در مقالات انگلیسی و فارسی، برای افراد نا آشنا به این موضوع، درک کامل اینترنت اشیا کمی سخت و سردرگم کننده است. اما ما قصد داریم با توضیحات ساده و کامل به همراه ارائه مثال‌های متعدد، مفهوم موضوع internet of things را به راحتی بیان کنیم.

اینترنت اشیا چیست؟

اگر توی گوگل جستجو کنید “اینترنت اشیا چیست؟” با متن زیر مواجه می شوید:

اینترنت اشیا (IOT) یک سیستم از دستگاه های محاسباتی مرتبط، ماشین های مکانیکی و دیجیتال، اشیا، حیوانات و یا افرادی است که دارای شناسه های منحصر به فرد و توانایی انتقال داده ها در یک شبکه بدون نیاز به تعامل انسان است.

اگر شما هم با خواندن متن بالا، متعجب شدید و نتوانستید آن را به خوبی درک کنید، نگران نباشید، با ما همراه باشید.

اینترنت اشیا
اینترنت اشیا

مفهوم اینترنت اشیا به زبان ساده تر

در حال حاضر، شما چگونه این مقاله را مطالعه می کنید؟ با استفاده از کامپیوتر؟ لپتاپ؟ موبایل یا تبلت؟ به هر حال هر دستگاهی که هست مسلما به اینترنت وصل می باشد. ارتباط اینترنتی، یک ویژگی بسیار فوق العاده است و امکاناتی را در اختیار ما قرار میدهد که در گذشته وجود نداشته اند.

گوشی‌های موبایل قدیمی را به یاد بیاورید، قبل از اینکه گوشی هوشمند به وجود بیاید. شما فقط می توانستید تماس برقرار کنید و یا پیام ارسال کنید! اما حالا می‌توانید هر کتابی را بخوانید، هر فیلمی را تماشا کنید یا هر گونه آهنگ را به راحتی گوش کنید. موارد ذکر شده، فقط تعداد کمی از امکاناتی است که اینترنت در اختیار ما قرار می دهد.

اینترنت اشیا
اینترنت اشیا

اتصال اشیا به اینترنت مزایای شگفت‌انگیز بسیاری دارد. ما همه این مزایا را با تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها، و تبلت ها دیده‌ایم، اما این در رابطه با همه چیز صادق است. بله دقیقا همه چیز! اینترنت اشیا در واقع یک مفهوم نسبتا ساده است. یعنی هر چیزی که در دنیا وجود دارد را به اینترنت متصل کنیم!

در اینترنت اشیا، همه چیزهایی که به اینترنت متصل هستند را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

  • اشیایی که اطلاعات را جمع‌آوری می‌کنند و سپس آن را ارسال می‌کنند.
  • اشیایی که اطلاعات را دریافت می‌کنند و سپس روی آن عملی انجام می دهند.
  • اشیایی که هر دو کار را انجام می دهند.

درک سخت این موضوع، به علت سختی یا پیچیدگی آن نیست. بلکه به علت گسترگی آن می باشد. برای کمک به روشن تر کردن این موضوع، بهتر است مزایای اتصال به اینترنت را بررسی کنیم. حتی این سوال رو بررسی کنیم که اصلا چرا باید همه چیز را به اینترنت متصل کنیم؟

 

تاریخچه تکنولوژی اینترنت اشیا

ایده اضافه کردن سنسورها به اشیا در دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ مورد بحث قرار گرفت و همینطور در برخی پروژه ها از جمله یک فروشگاه اتوماتیک به کار رفت. اما چیپست ها خیلی بزرگ و حجیم بودند و هیچ راهی وجود نداشت که بتواند به طور موثر ارتباط برقرار کند. سنسور های اولیه به اندازه کافی ارزان و قابل دسترس نبودند. از طرفی به سنسور های یکبار مصرف نیز نیاز بود تا بتواند میلیارد ها دستگاه را به هم وصل کند. کوین اشتون اصطلاح “اینترنت اشیا” را در سال ۱۹۹۹ ابداع کرد، اگرچه حداقل یک دهه طول کشید تا فن‌آوری بتواند به این دیدگاه برسد.

<strong>حتما بخوانید</strong>
همه چیز درباره تکنولوژی موشن کپچر و کاربرد های جذاب آن!

 

اجزای سیستم های IOT

مولفه های اصلی اینترنت اشیا شامل دستگاه های هوشمند و حسگرها، گیت وی، ابر، تجزیه و تحلیل و رابط کاربری می باشد. حسگرها داده ها و اطلاعات را جمع آوری کرده و این داده ها را از طریق گیت وی به ابر یا همان پایگاه داده منتقل می کنند و در آن جا پردازش می شوند. پس از تجزیه و تحلیل اطلاعات و کسب دانش کافی توسط آن ها، با استفاده از رابط کاربری، این اطلاعات و دانش به کاربر می رسد. در ادامه مفصل تر هر یک از این بخش ها را بررسی خواهیم کرد.

 

حسگرها

حسگرها (Sensors) وظیفه ی جمع آوری و ارسال اطلاعات را بر عهده دارند. سنسورها می توانند حسگر دما، رطوبت، فشار یا نور و… باشند که با اتصال به اینترنت قادر به تبادل این اطلاعات هستند. برای مثال یک سنسور رطوبتی در مزارع، با دریافت اطلاعات مربوط به خاک،  به کشاورزان اطلاع می دهد که چه زمانی محصولات نیاز به آبیاری دارند.

 

GateWay یا دروازه

داده های ارسالی از سنسور ها به صورت آنالوگ بوده پس در این بخش گیت وی آن ها را تبدیل به داده ی دیجیتالی می کند. همچنین پس از ترجمه ی پروتکل های شبکه، از اتصال صحیح دستگاه ها و سنسور ها اطمینان حاصل می کند. پس از پیکربندی صحیح، امکان رفتن به سطح بالاتر وجود دارد و باید توجه داشت که از پروتکل TCP/IP برای تسهیل جریان داده ها استفاده می شود و به راحتی می توان با استفاده از آن رمزگذاری جریان داده و پروتکل های شبکه را انجام داد.

 

ابر و پایگاه داده

از آن جا که حجم انبوهی از داده ها از تجهیزات و دستگاه ها جمع آوری می شود، نیاز به ابزاری هست که بتواند آن ها را مدیریت و ذخیره سازی کند. بهترین راه برای گردآوری و ذخیره و مدیریت داده ها، وجود یک سیستم پایگاه داده می باشد. البته در حال حاضر استفاده از ابر رواج بیشتری دارد. ابر یک شبکه با کارایی بالا می باشد که سرور ها را به همدیگر متصل کرده و وظیفه ی آن بهینه سازی کارایی پردازش داده های متعددی است که قرار است یکباره پردازش شوند. همچنین قابلیت کنترل ترافیک، ترکیب دستگاه ها، دروازه ها و… که قابل تحلیل هستند را بر عهده دارد.

 

تحلیل

داده هایی که از حسگر و دستگاه ها می رسد به فرمتی تبدیل می شود که به آسانی قابل تحلیل و خواندن باشند. مهم ترین کارکرد فناوری اینترنت اشیا تحلیل های بی درنگی است که برای جلوگیری از مشکلات و بی نظمی ها به وجود آمده است.

 

رابط کاربری

رابط کاربری همان بخشی است که توسط کاربر قابل مشاهده و دسترسی می باشد. مهم ترین فاکتوری که از قبل خرید هر دستگاهی به آن توجه می کنند رابط کاربری آن دستگاه است، به همین جهت باید بسیار کاربر پسند و ساده باشد.

 

فناوری هوشمند IOT چگونه کار می کند؟

همانطور که در بخش های پیش به آن اشاره شد، گردآوری اطلاعات توسط حسگرها و پردازنده های تعبیه شده و سخت افزارهای ارتباطی صورت می گیرد. تبادل اطلاعات از طریق پروتکل های گوناگونی از جمله: بلوتوث،  ZigBee و ارتباطات WIFI و… انجام می شود.

حسگرها اطلاعات را به دروازه ها فرستاده تا در فضای ابری تحلیل و بررسی شوند. گاهی اوقات دستگاه ها می توانند در ارتباط با سایر دستگاه‌ ها، بر اساس اطلاعاتی که از آن‌ها می‌گیرند نیز کار کنند. می توان گفت در این مجموعه، بیشتر کارها بدون دخالت انسان ها انجام میگیرد. البته افراد می توانند در صورت لزوم تجهیزات را تنظیم کرده یا به آن ها دستور العمل خاصی بدهند.

برای درک بهتر چگونگی عملکرد سیستم های اینترنت اشیا ویدئو زیر را مشاهده کنید.

 

چرا اینترنت اشیا مهم است؟

زمانی که چیزی به اینترنت متصل است، به این معنی است که می‌تواند اطلاعات را ارسال کرده یا اطلاعات را دریافت کند. این توانایی ارسال یا دریافت اطلاعات باعث می‌شود که اشیا هوشمند باشند.

اجازه دهید به عنوان مثال از گوشی‌های هوشمند استفاده کنیم. در حال حاضر شما می‌توانید هر آهنگی در دنیا را گوش کنید، اما این به این دلیل نیست که تلفن شما در واقع هر آهنگ در جهان را در داخلش ذخیره کرده است. دلیل این موضوع این است که هر آهنگ در دنیا جای دیگری ذخیره می‌شود. گوشی شما می‌تواند آهنگ را از اینترنت درخواست کند و آن را دریافت کند.

برای هوشمند بودن، یک شی نیازی به داشتن یک ابر حافظه یا یک ابر کامپیوتر در داخل خودش ندارد. تنها کاری که باید انجام دهد این است که به یک ابر حافظه یا یک ابر کامپیوتر متصل شود.

به عنوان مثالی دیگر استفاده از اینترنت اشیا در حوزه کشاورزی را در نظر بگیرید. سنسورهای مورد استفاده سیستم به همراه یک اتصال اینترنت به ما اجازه می‌دهند که به طور خودکار اطلاعات محیط را جمع‌آوری کنیم و به ما اجازه می‌دهد تا تصمیمات هوشمندی اتخاذ کنیم.

 

سنسورهای هوشمند
سنسورهای هوشمند

اگر سیستم آبیاری اطلاعات مربوط به آب و هوا را از طریق ارتباط اینترنتی خود دریافت کند، می‌تواند بداند که چه زمانی باران می‌بارد. و تصمیم می‌گیرد که محصولات را امروز آبیاری نکند زیرا آن‌ها از طریق باران آبیاری خواهند شد.

این موضوع همینجا تمام نمی شود! همه این اطلاعات در مورد رطوبت خاک، اینکه چقدر سیستم آبیاری محصول را آبیاری می‌کند و اینکه محصولات واقعا چگونه رشد می‌کنند را می توان جمع‌آوری کرد و به ابر رایانه هایی که الگوریتم‌های شگفت انگیزی را اجرا می‌کنند، فرستاده ‌شوند.

اینترنت اشیا در کشاورزی
اینترنت اشیا در کشاورزی

البته در نظر داشته باشید که در مثال ما فقط یک نوع سنسور استفاده شده است. اضافه کردن سایر حسگرها مثل نور، کیفیت هوا و دما، این الگوریتم ها می‌توانند خیلی بیشتر یاد بگیرند. با وجود ده‌ها، صدها هزار مزرعه که این اطلاعات را جمع‌آوری می‌کنند. این الگوریتم ها می‌توانند اطلاعات باورنکردنی در مورد چگونگی رشد محصولات به بهترین نحو دریافت کنند و به تولید غذا برای حمعیت رو به افزایش کمک کند.

 

معماری اینترنت اشیا

در این بخش می خواهیم از دیدگاه تخصصی و فنی به موضوع IOT بپردازیم و معماری سیستم های آن را مورد بررسی قرار دهیم.  طبق مدل ITU معماری اینترنت اشیا ۴ لایه اصلی دارد: ۱-لایه دستگاه ۲-لایه شبکه ۳-لایه مدیریت خدمات ۴-لایه اپلیکیشن

معماری اینترنت اشیا
معماری اینترنت اشیا

 

لایه دستگاه

پایین ترین سطح لایه ی دستگاه بوده که شامل دو دسته ی مولد دیتا و مصرف کننده ی دیتا می باشد. این بخش وظیفه ی مدیریت اطلاعات گردآوری شده را بر عهده دارد. به عبارتی شناسایی و جمع آوری اطلاعات توسط هر سنسور وظیفه این بخش می باشد. همچنین پروتکل های این لایه نوع و تعداد وسایل IOT را بررسی می کنند.

 

لایه شبکه

این لایه وظیفه ی ارتباطات و انتقال داده ها را بر عهده دارد. از آنجا که داده های سنسورها به صورت آنالوگ می باشد، در این لایه، داده ها به داده های دیجیتالی تبدیل شده تا به لایه های بعد انتقال یابند. در این لایه به پروتکل های اینترنت و نحوه ی کار انتقال اطلاعات پرداخته می شود. برای انتقال اطلاعات از شبکه های محلی بی سیم یا سیمی استفاده می شود که خود به دو دسته ی برد کوتاه و برد بلند تقسیم می شوند. در فناوری های برد کوتاه توان مصرفی حسگر کم بوده و نرخ انتقال اطلاعات نیز پایین می باشد.

 

لایه مدیریت خدمات

این لایه سرویس های مختلفی به لایه ی اپلیکیشن ارائه می دهد. وظیفه ی این لایه سرویس و پشتیبانی از تجهیزات و محصولات به طور مداوم و بازگشتی بوده و تجزیه و تحلیل اطلاعات، مدیریت داده ها و دستگاه ها و… در این بخش انجام می گیرد.

 

لایه برنامه ها یا Application

این بخش رابط بین کاربر با بخش های زیرین بوده و وظیفه ی بررسی مسائل مربوط به محصولات را بر عهده دارد.

 

کاربردهای شگفت انگیز اینترنت اشیا

اینترنت اشیا به افراد اجازه می دهد تا به صورت هوشمندانه تری زندگی کنند و بسیار ساده و راحت زندگی و کار خود را کنترل و اداره کنند. IOT کاربرد های زیادی در زمینه های مختلف دارد که در ادامه به برخی از آن ها اشاره خواهیم کرد.

کاربردهای اینترنت اشیا
کاربردهای اینترنت اشیا
  • کشاورزی: همانطور که قبلا گفته شد، اینترنت اشیا در کشاورزی بسیار کاربرد دارد. با جمع آوری اطلاعاتی از قبیل: دما، رطوبت، بارندگی، هجوم آفات و خاک و… تاثیر زیادی بر کیفیت کمی و کیفی محصولات داشته و ضرر و زیان های مزرعه داری و… را به حداقل می رساند.
  • نظارت بر محیط زیست: در این حوزه برای نظارت بر روی کیفیت آب و هوا و شرایط جوی از اینترنت اشیا استفاده می شود. یکی از کاربردهای خاص این فناوری نصب سنسورهای M2M روی درختان برای جلوگیری از قطع یا آسیب دیدن جنگل ها می باشد. هرگاه درختی در معرض قطع شدن باشد پیامی با موقعیت جغرافیایی درخت به محافظان محیط زیست ارسال می شود تا از این موضوع جلوگیری کنند.
  • خدمات بهداشتی و پزشکی: سنسور ها اطلاعات مختلفی را گردآوری و پردازش و تجزیه و تحلیل می کنند و بدین وسیله از سلامت و وضعیت بیماران مطلع می شوند. دستگاه هایی همچون سمعک، دستگاه تنظیم فشار خون و… در این دسته قرار می گیرند. یکی از مثال های جالب در این حوزه، وجود تخت خواب های هوشمند در بیمارستان است که اشغال بودن تخت و تشخیص این که بیمار قصد بلند شدن دارد را بر عهده دارد.
  • پوشیدنی های هوشمند: با استفاده از قطعات الکترونیکی تعبیه شده در این پوشیدنی ها، افراد از سلامت و وضعیت جسمانی خود آگاهی پیدا می کنند. لباس ها از طریق نرم افزار به خانه ی هوشمند یا شبکه هوشمند متصل شده و اطلاعات را به کاربران نمایش می دهند. برای مثال لباس های شب هوشمند قادر به جذب گرمای بدن بوده که این کار کیفیت خواب را افزایش می دهد. این لباس ها قادر به تشخیص و اعلام بیماری بوده و می توانند با استفاده از وای فای و گوشی هوشمند، در صورت بروز خطر و بیماری با کادر درمانی و پزشک ارتباط بر قرار کنند.
  • حمل و نقل: اینترنت اشیا کاربرد های مختلفی هم در سامانه حمل و نقل هم برای رانندگان و… دارد. سنسور های تعبیه شده در وسایل، اطلاعاتی همچون موقعیت جغرافیایی، اتفاقات پیش بینی نشده ای مانند خسارت و تصادف را به عنوان پیام هشدار برای کاربران ارسال می کنند. از IOT برای ردیابی وسایل نقلیه و راهنمایی مناسب برای تنظیم برنامه سفر و راهنمای مسیر نیز استفاده می شود. همچنین سنسورها اطلاعاتی مانند وضعیت باتری ماشین، موتور و پمپ سوخت را جمع آوری کرده و در صفحه ی نمایش اتومبیل به راننده ارائه می دهند.
<strong>پیشنهاد ویژه ویتکس</strong>
حتما مقاله بررسی تکنولوژی موشن کپچر و کاربردهای شگفت انگیز آن را مطالعه کنید.

 

مز‌ایای اینترنت اشیا

  • توانایی دسترسی به اطلاعات از هر جایی در هر زمانی روی هر دستگاه
  • بهبود ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی متصل شده
  • انتقال بسته‌های داده‌ای بر روی یک شبکه متصل به زمان و پول
  • اتوماسیون وظایف به بهبود کیفیت خدمات کسب‌وکار و کاهش نیاز به مداخله انسانی کمک می‌کند.

 

مزایای اینترنت اشیا برای سازمان‌ها

اینترنت اشیا، مزایای متعددی را برای سازمان‌ها به ارمغان می‌آورد. برخی منافع خاص صنعت هستند و برخی از آن‌ها در صنایع مختلف قابل‌اجرا هستند. برخی از مزایای مشترک اینترنت اشیا به شرکت‌ها عبارت است از:

مزایای استفاده از اینترنت اشیا در سازمان ها
مزایای استفاده از اینترنت اشیا در سازمان ها
  • بر روی کلی کسب‌وکار خود نظارت داشته باشند
  • بهبود تجربه مشتری
  • صرفه‌جویی در زمان و پول
  • افزایش بهره وری کارکنان
  • تطبیق مدل های کسب و کار
  • تصمیمات شغلی بهتر
  • و در نهایت کسب درآمد بیشتر

 

۱۰ شرکت و استارت آپی که از IOT استفاده می کنند

در حال حاضر شرکت ها، مراکز بهداشتی درمانی و صنایع بزرگ و کوچک و… دپارتمان های اینترنت اشیا خود را دارند یا درحال توسعه پروژه های  IOTخود می باشند. همچنین شرکت های فراوانی حول محور اینترنت اشیا ساخته شده اند و فعالیت خود را به صورت تخصصی ادامه داده اند. در ادامه با برخی از این شرکت ها و استارت آپ ها آشنا خواهیم شد:

  • هواوی (Huawei)
  • سیسکو (Cisco)
  • پی‌تی‌سی (PTC)
  • اسکای بل(SkyBell)
  • ویدو(VDOO)
  • آی‌بی‌ام (IBM)
  • مای ام‌دی بند (My MD Band)
  • جی‌ای دیجیتال(GE Digital)
  • دآکو(Deaco)
  • ساینس سافت(ScienceSoft)

 

معایب اینترنت اشیا

  • از آنجا که تعداد دستگاه‌های متصل شده افزایش می‌یابد. اطلاعات بیشتری بین دستگاه‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود. این پتانسیل که یک هکر می‌تواند اطلاعات محرمانه را بدزدند، افزایش می‌یابد.
  • شرکت‌ها ممکن است در نهایت مجبور شوند با اعداد بزرگ، شاید حتی میلیون ها ابزار IoT سروکار داشته باشند. جمع‌آوری و مدیریت داده‌ها از تمام این وسایل چالش برانگیز باشند.
  • اگر یک اشکال در سیستم وجود داشته باشد، احتمال دارد که هر دستگاه متصل خراب شود.
  • از آنجا که هیچ استاندارد بین‌المللی سازگاری برای اینترنت IoT وجود ندارد، برای دستگاه‌ها از تولید کنندگان مختلف برای برقراری ارتباط با یکدیگر مشکل است.

 

سخن پایانی

اینترنت اشیا در ایران بیشتر در شکل اشیا هوشمندی همچون تلوزیون و لامپ و یخچال هوشمند شناخته می شود. البته شرکت ها و استارت آپ های گوناگونی در این زمینه شکل گرفته اند اما در حال حاضر عرصه ی ارائه خدمات مبتنی بر IOT آنقدر گسترده نیست.

در این محتوا سعی کردیم به طور کامل و واضح چیستی، چرایی و چگونگی IOT را بررسی کنیم. مقاله تخصصی اینترنت اشیا توسط ویتکس تهیه شده و امیدواریم که لذت برده باشید.

 

 

درباره نویسنده

امیرمحمد مروی فرد

برنامه نویس ، تحلیلگر سیستم متخصص دات نت و ری اکت و پایتون و پلتفرم جنگوعاشق برنامه نویسی

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا