تهدف هذه المقالة إلى تقديم أساسيات إنترنت الأشياء وجهة نظر الأجهزة. لأكون أكثر دقة, يجب على الجميع معرفة الأجهزة و برمجة جوانب التكنولوجيا التي يعملون معها. حتى مديري منتجات إنترنت الأشياء يجب أن يكونوا على دراية تامة بالعناصر المهمة اللازمة لأجهزة إنترنت الأشياء.
1. ما هي أجهزة إنترنت الأشياء?
إن صنع المنتجات باستخدام هذه التكنولوجيا ليس بالأمر السهل كما قد يبدو لأن مكون أجهزة إنترنت الأشياء يحدد تكلفة منتجات إنترنت الأشياء, أداء, خبرة, والتطبيق. للأسف, فقط 20% من محترفي إنترنت الأشياء يمكنهم التعامل مع هذا الجزء لأن المهارات المطلوبة تختلف تمامًا عن تلك الخاصة بالبرمجيات. بسبب التقدم الأخير, يعد الأمان أيضًا مصدر قلق عند العمل مع دوائر الأجهزة الخاصة بالأجهزة المرتبطة.
2. ما هي أنواع الأجهزة المختلفة المستخدمة في إنترنت الأشياء؟?
تحتوي جميع أجهزة إنترنت الأشياء تقريبًا على نفس المكونات الأساسية, بغض النظر عن نوع الجهاز الذي تم إنشاؤه. فيما يلي أهم ثلاثة عناصر للأجهزة المستخدمة في هذه التقنية:
أجهزة الاستشعار: يقومون بجمع البيانات من الداخل.
متحكم: يتلقى المتحكم الدقيق البيانات من أجهزة الاستشعار, يعالجها, ويقرر كيفية الرد على أشكال مختلفة من المعلومات.
واسطة: بعض رقائق الراديو, بروتوكولات الشبكة, والوحدات اللاسلكية هي المكونات الدقيقة التي تتيح ذلك عن طريق نقل البيانات عبر وحدات النقل المختلفة إلى السحابة.
اعتمادا على وظيفتهم, توفر هذه المكونات مجموعة متنوعة من الخبرات, لكن هذه المكونات الثلاثة تشكل بنيتها الجسدية.
على سبيل المثال, لأن المتغيرات مثل درجة حرارة الغرفة لا تختلف بسرعة, لن يعمل تسجيل بيانات المستشعر في الوقت الفعلي في منظم الحرارة إذا تم تغيير المعلمات الأخرى على فترات زمنية محددة مسبقًا.
بالإضافة إلى ذلك, يجب تغيير الحزام الناقل بشكل متكرر في قطاع التشغيل الآلي لأن عدم القيام بذلك قد يؤدي إلى تسخين المحرك وانبعاث الدخان. وذلك لأن اختلافات الحمل يمكن أن تتسبب في بدء المحرك في التذمر.
تطبيقات إنترنت الأشياء لا تغير كيفية أجهزة الاستشعار, ميكروكنترولر, أو وظيفة مكونات الاتصال. سوف يقوم المستشعر بتسجيل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) المختلفة (هواء دافئ, تنفس, والهواء البارد) قراءات درجة حرارة النظام في السيناريو الأول. كما سيتم تسجيل تردد الحزام الناقل الذي ينتجه سائق المحرك في السيناريو الثاني. يتم تحسين القياس وتعديله بواسطة دائرة تنظيم الإشارة قبل إرساله إلى كتلة البناء التالية. يقوم المعالج الدقيق بعد ذلك بمعالجة بيانات المستشعر لتعمل بعد درجة الحرارة المحيطة أو سرعة الحزام الناقل مع ضبط وحدة التحكم في المحرك أيضًا. أخيرًا, ترتبط الوسائط أو دوائر الاتصال بموارد الحوسبة السحابية, والتي قد تساعد في تحليل البيانات من مستشعرات الحزام الناقل أو إخبار المالكين بدرجة حرارة الغرفة المتغيرة.
3. كيف تعمل أجهزة وبرامج إنترنت الأشياء
العناصر الأساسية لنظام إنترنت الأشياء
المعدات
يتكون إنترنت الأشياء من مليارات الكائنات المرتبطة, في أغلب الأحيان أجهزة الاستشعار والمحركات, التي تتيح لك إدراك البيئة المادية المحيطة بك أو التأثير عليها. تحتاج هذه الأجهزة إلى قدرات المعالجة والتخزين الأساسية, يتم توفيره عادةً بواسطة وحدات التحكم الدقيقة, النظام على الرقائق (شركة نفط الجنوب), أو صفائف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs). يحتاجون أيضًا إلى الوصول إلى الشبكة لنقل البيانات التي يجمعونها.
البرمجة المضمنة
أدوات إنترنت الأشياء هي أدوات مدمجة. للنماذج الأولية, يمكنهم الاستفادة من منصات التحكم الدقيقة التجارية (مثل اردوينو) قبل إنشاء لوحات الدوائر المطبوعة لاحقًا (مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور). تتطلب هذه المنصات الخبرة في تصميم الدوائر, برمجة المتحكمات الدقيقة, وفهم شامل لبروتوكولات اتصالات الأجهزة المستخدمة لربط أجهزة الاستشعار والمحركات المتصلة بوحدة التحكم الدقيقة, مثل المسلسل, 2ج, أو سبي. عادة, يتم إنشاء التطبيقات المضمنة في C ++ مسخ. لكن, لتطوير وتوسيع أنظمة إنترنت الأشياء, بايثون وجافا سكريبت (لواجهات المستخدم والمنصات) تكتسب شعبية.
حماية
في إنترنت الأشياء, يعد الأمان أحد أهم الاهتمامات ويرتبط بشكل مباشر بأخلاقيات البيانات, خصوصية, والمسؤولية. ويجب أن تتضمنها كل مرحلة من مراحل تصميم النظام. عدد الممكن (أو الفعلي) تتوسع وسائط الهجوم يوميًا حيث يتم ربط الآلاف من الأدوات الجديدة. مع الكثير من المخاطر, امتلاك مهارات الهندسة الأمنية أمر ضروري. وتشمل هذه المهارات تقييم التهديد, القرصنة الأخلاقية, التشفير, حماية البنية التحتية للشبكة والتطبيقات, مراقبة الحدث, تسجيل النشاط, واستخبارات التهديد.
الشبكات والتكتل
نظرًا للعدد الهائل من الأجهزة المرتبطة والتأثيرات المحتملة التي قد تحدثها خيارات تصميم الشبكة على أنظمة إنترنت الأشياء المنتشرة على نطاق واسع, يعد تصميم الشبكات وإدارتها ضروريين في إنترنت الأشياء.
يتم استخدام البنية التحتية السحابية في تطبيقات إنترنت الأشياء لتنفيذ منطق الأعمال ومعالجة البيانات, تحليل, والتخزين. قد تتفاعل الأجهزة مع بعضها البعض ومع البرامج والخدمات المستندة إلى السحابة بفضل الاتصال. يعد تدفق البيانات في الوقت الفعلي وتجميع السحابة ضروريين للتشغيل الفعال لإنترنت الأشياء, على الرغم من أن الحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء هما تقنيتان مختلفتان تمامًا.
تحليل البيانات والتنبؤ
سيحتاج المطورون إلى جمع البيانات بشكل آمن وموثوق, محل, وتحليل كميات هائلة من البيانات غير المتجانسة الصادرة عن أجهزة إنترنت الأشياء نظرًا لأن عدد أجهزة إنترنت الأشياء التي تنقل البيانات يتزايد يوميًا. بدلا من نقل كافة البيانات إلى الخادم, قد يكون من المفيد تصفية أو حذف البيانات غير الضرورية على حافة الشبكة منذ الكثير أجهزة إنترنت الأشياء إنتاج الوقت- أو البيانات الحساسة لزمن الوصول.
الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي
يعد الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي من المكونات المفيدة لأنظمة إنترنت الأشياء التي يمكن استخدامها لإنشاء قيمة واستخدام الكمية الهائلة من البيانات التي تنتجها أجهزة إنترنت الأشياء. تنقل هذه الاستراتيجيات التعلم الآلي من خلال تعريض أجهزة الكمبيوتر للكثير من المعلومات حول المشكلة. يمكن استخدام هذه الأساليب لإجراء تحليل تنبؤي لتدفقات بيانات الاستشعار في الوقت الفعلي وإنشاء أحكام مستقلة بناءً على البيانات الواردة. يمكنك استخدام التعلم الآلي للعثور على الاتجاهات أو التشوهات في البيانات التاريخية, والتي يمكن أن تساعدك على إصدار أحكام نقدية.
إنترنت الأشياء والصناعة
إنترنت الأشياء الصناعية (إنترنت الأشياء), المعروف أيضا باسم صناعة 4.0 والثورة الصناعية الرابعة (I4), ظهرت نتيجة لتأثير إنترنت الأشياء على النظم البيئية الصناعية (أو "إنترنت الأشياء"). الأصول الصناعية المرتبطة ماديا, مثل تلك الموجودة في ورش الإنتاج والأدوات والإجراءات اللوجستية المتصلة, يشار إليها باسم "النظام البيئي المترابط".
4. ما هي تكلفة أجهزة إنترنت الأشياء
كيفية العثور على توقعات الميزانية المعقولة ل مشاريع إنترنت الأشياء وكيفية إضافة قيمة.
كل حل لإنترنت الأشياء موجود لتوفير القيمة. ويجب أن تكون القيمة أكبر من النفقة. يجب أن يكون إنشاء حالة عمل قوية من أولوياتك باعتبارك مالك المنتج. إن معرفة قيمة حالة عملك تساعدك على تحديد مدى قيمة الحل الذي تقدمه. (وهذا ليس بالأمر البسيط في حد ذاته; سنذهب إلى عمق أكبر قريبا.) لكن, كيف تحسب السعر? دعونا نقسم النفقات إلى هذه المجموعات الثلاث:
• تكاليف التطوير
• تكلفة الانتاج
• تكاليف التشغيل
تسمى التكلفة الأولية لإنشاء حل بتكلفة التطوير. يمثل هذا في الغالب تكلفة تطوير الأجهزة والبرامج المتخصصة.
تُعرف تكلفة الوحدة لإنتاج جهاز إنترنت الأشياء بتكلفة الإنتاج. التكاليف المرتبطة بالنباتات, برمجة, ويتم تضمين الأجهزة.
يشار إلى نفقات التشغيل لنظام إنترنت الأشياء على أنها نفقات تشغيلية. يتم تضمين رسوم الاستضافة السحابية وترخيص البرامج.
دعونا نفحص كل واحد على حدة.
أجهزة إنترنت الأشياء تكاليف التطوير
كل حل لإنترنت الأشياء فريد من نوعه. لكن كل هناك شيء واحد مشترك بين حلول إنترنت الأشياء: إنهم جميعًا بحاجة إلى أجهزة وبرامج متخصصة. بالإضافة إلى ذلك, سيكون من الأفضل إذا قمت بإنشاء الأجهزة والبرامج. يتم تكبد تكاليف التطوير. سيحدد مستوى التخصيص المطلوب تكلفة التطوير.
غالبًا ما يكون تطوير البرمجيات أكثر وضوحًا (وأقل تكلفة). لكن, نظرًا لوجود الكثير من البرامج, سيكلف بناءه أكثر من تكلفة بناء الأجهزة. في بعض المواقف, البرامج المخصصة ضرورية:
- البرامج المدمجة المخصصة (البرامج الثابتة) للعمل مع أجهزة معينة
- تطبيقات الهواتف الذكية الفردية
- واجهة أمامية فريدة من نوعها (تطبيقات الهاتف الذكي والويب)
- تخصيص منطق الأعمال في النهاية الخلفية.
- برامج التكامل للتطبيقات الخلفية المتخصصة
- صنع برنامج اختبار
تكلفة التطوير ستكون على الأقل $100,000 أو أكثر نظرًا لأن الكثير من البرامج يجب تعديلها.
تكلفة الإنتاج
يتم تكبد نفقات الإنتاج عند إنشاء الأجهزة بعد ابتكار الحل. يمكن تقسيم تكاليف الإنتاج إلى:
- يتم إدراج تكلفة كل شريحة موجودة على لوحة الأجهزة في قائمة المواد (بوم).
- تكليف الإنتاج: السعر المرتبط بصنع كل قطعة من الأجهزة.
- تكلفة اختبار الإنتاج: سعر وضع الأجزاء والآلات في خطواتها.
تكاليف التشغيل
تحتاج أنظمة إنترنت الأشياء إلى خوادم وبرامج لتعمل. هذه الخوادم لديها نفقات التشغيل. في عصر السحاب, استئجار طاقة الكمبيوتر أمر بسيط. يمكنك أن تبدأ صغيرًا وتنمو ببساطة باستخدام السحابة مع ارتفاع الطلب. ليس من السهل دائمًا حساب مجموع هذه النفقات. على العموم, يجب أن يكلفك أي حل خلفي لائق على الأقل $1,000 كل شهر.
كيفية تحقيق فعالية التكلفة
إن اللجوء إلى الخيار غير المكلف ليس فعالاً من حيث التكلفة. إن معرفة ما يجب عليك إنشاؤه ثم تنفيذه بشكل صحيح أمر بالغ الأهمية. إن كونك رخيصًا للغاية ينطوي على خطر أن يؤدي إلى مسعى فاشل. لا أحد يريد ذلك. السر هو إبقاء انتباهك على ما يهم أكثر فيما يتعلق بالحل طوال المشروع:
- هل يقدم نهجي حلاً كافيًا للمشكلة؟?
- هل لدى عدد كافٍ من الأشخاص هذه المشكلة حتى ينجح الحل الخاص بي?
هناك 4 مراحل في الطريقة:
- إنشاء حالة عمل. (بعبارة أخرى, تقديم رد على ما يلي: مشكلة من أقوم بإصلاحها, وكم يدفعون الآن للقيام بذلك?)
- إنشاء حلول قابلة للاختبار
- هل يوفر النموذج الأولي الخاص بي حلاً للخطوة 1 مشكلة?
- خطوات متكررة
هذه مهام صعبة, ومحاولتك الأولى لن تنجح في حل المشكلة. فشل, لكن, ليس بالأمر الفظيع في هذا الوقت لأنها فترة التعلم. أنها تمكنك من القيام بتكرار آخر, مع كل واحد يأخذك خطوة أخرى نحو هدفك. وسوف أبلغك أخيرًا بخياراتك. يمكنك تحديد قيمة الحل بعد معرفة ما يجب بنائه.
معرفة القيمة يجعل الأمر سهلاً:
قيمة > يكلف
يجب أن تفوق القيمة الخاصة بك تكلفتك. انه من السهل.
5. ما هي منصات أجهزة إنترنت الأشياء
منصة الأجهزة لإنترنت الجسيمات للأشياء
الوحيد منصة إنترنت الأشياء متوفر الآن والذي يمكن أن يوفر شبكات متداخلة لبيئة التطوير الخاصة به هو Particle. يقدم Particle مجموعة مختارة من إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) حزم الأجهزة التي يمكنها الاتصال بالشبكة من خلال شبكة Wi-Fi, الخلوية (2جي/ 3G/LTE), أو شبكات شبكية. بالإضافة إلى ذلك, تقدم شركة Particle وحدة للاتصال الصناعي تهدف إلى توسيع تطبيقات إنترنت الأشياء على مستوى الشركة.
تتضمن أجهزة PIoT أيضًا أدوات تطوير تتيح لك إنشاء تطبيقات إنترنت الأشياء المستندة إلى السحابة بسرعة وإدارة التعليمات البرمجية عن بُعد على الأجهزة البعيدة. يعتبر نظام Particle هو الأنسب للنماذج الأولية ويمكن استخدامه لتوسيع مجموعة من العناصر المرتبطة.
أجهزة Adafruit IoT – مواصفات الريشة
ريش Adafruit هو عبارة عن مجموعة قابلة للتكيف, محمول, ولوحات تطوير خفيفة الوزن للنماذج الأولية الديناميكية على الأجهزة المحمولة أو القابلة للارتداء. الهدف من Adafruit Feather هو تسهيل تبادل الأجهزة على المطورين. أجنحة الريش هي زخارف مصنوعة من الريش يمكن استخدامها على أنواع مختلفة من الريش.
أجهزة اردوينو إنترنت الأشياء
تتمثل فائدة Arduino IoT في أنها توفر أدوات برمجية, دعم مكتبات الطرف الثالث, مجموعة مختارة من أجهزة الاستشعار, والموارد والمجتمعات التي قد تساعد في الاستفسارات.
ركز على تقديم العديد من منصات أجهزة إنترنت الأشياء في القسم أعلاه, ثم انتقل إلى الإطلاق الرسمي لأجهزة FS4412 IoT الخاصة بـ Huaqing Foresight Design. انترنت السيارات, المنازل الذكية, المحطات الصناعية, إلخ., هي أمثلة على اتجاهات التطبيق.
ومن أمثلة حالات التطبيق:
- منتجات للصوت والفيديو (تاكوغرافات, أجراس الباب الفيديو, كاميرات شبكية للمراقبة والتمريض, إلخ.)
- منتجات للمشاركة والتواصل (التلفزيون الاجتماعي, الروبوتات, إلخ.)
- منتجات لجمع البيانات (مقياس الوزن, ميزان الحرارة, كاشف الهواء, إسورة, إلخ.)
- عناصر للتحكم اللاسلكي (مكبرات الصوت, أجهزة تنقية الهواء, أقفال الأبواب, إلخ.)
يتضمن دعم وحدات CAN: كاميرا المنفذ المتوازي, VGA, وحدة زيجبي, وحدة واي فاي, نظام تحديد المواقع, بلوتوث, افين, كاميرا يو اس بي, لوحة مفاتيح المصفوفة, وحدة RFID, حافلة كان/RS-485, تناوب, سلسلة تمديد المنفذ التسلسلي, إلخ. كما أنها تغطي إنترنت الأشياء, المجال الصناعي, محطة ذكية, أجهزة الروبوت, والتطبيقات الأخرى.
6. شركة أجهزة إنترنت الأشياء ذات الشهرة العالميةies
1. سيسكو
باعتبارها شركة الشبكات الرائدة في العالم في الوقت الحالي, تمتلك Cisco بالفعل قدرًا كبيرًا من الموارد اللازمة لإدخال البضائع في النظام البيئي لإنترنت الأشياء والبدء في إنشاء الاتصالات. حسب التوقعات الداخلية, ال انترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) سيتم ربطها ب 50 مليار جهاز بواسطة 2020, وسيكون لدى Cisco بلا شك ما تثبته.
أصبح من الممكن الآن للشركات الاتصال, شاشة, والتحكم في الأجهزة التي تم فصلها سابقًا وتحسين الأمان المادي وحماية الأصول والبيانات الرقمية بفضل أنظمة Cisco IoT والعديد من تقنيات البنية التحتية لإنترنت الأشياء الأخرى التي وصلت إلى مرحلة النضج.
2. في&ت: أفضل شركة إنترنت الأشياء في العالم
واحدة من أكبر شركات الاتصالات في العالم, في&ت, لقد حرصت على تقديم خدمات الشبكة لإنترنت الأشياء. أعلنت AT عن العديد من مشاريع المدن المبتكرة&ت, بما في ذلك مدينة إنترنت الأشياء الذكية الإطار ومجموعة جديدة من أدوات مطور إنترنت الأشياء.
العملاق الثالث هو جنرال إلكتريك, رائدة مذهلة في التحول الرقمي الفعال للصناعات التقليدية.
جنرال إلكتريك (جنرال إلكتريك) من بينهم, وهو أمر غير متوقع. تقدم شركة Ge مجموعة متنوعة من حلول الأجهزة والبرامج التي تم استخدامها بنجاح في قطاع "إنترنت الأشياء"..
معاً, قامت GE وCisco بإنشاء مجموعة من التطبيقات التي قد تستخدمها Cisco لتثبيت معدات التصنيع عالية الجودة من GE في بيئات تكنولوجيا المعلومات الآمنة. فضلاً عن ذلك, أنشأت الشركتان معيارًا مرجعيًا لهندسة شبكات إنترنت الأشياء. هذه خطة لكيفية استخدام البنية التحتية لشبكة Cisco جنبًا إلى جنب مع الحلول الصناعية الرقمية لشركة GE لجمع البيانات من المعدات الموجودة على أرضية المصنع.
3. بوش, زعيم الصناعة الحقيقي للسيارات
إن إنترنت الأشياء هو مجال التركيز الأساسي للبحث والتطوير في شركة Bosch. تشتهر شركة Bosch كمنتج ألماني لأدوات السيارات المنزلية المفضلة و, في الآونة الأخيرة, منصة سحابية ومجموعة متنوعة من منتجات البرمجيات.
تعتمد تطلعات الشركة في مجال إنترنت الأشياء على نظام Bosch IoT. تزعم بعض أبحاث Bosch أن نظام Bosch IoT يساعد في ربط بضائع الشركات التقليدية بالإنترنت ويمكن الاعتماد عليه, يؤمن, بسعر معقول, وبسيطة الحجم. كما يقدم أيضًا دعمًا للتطبيقات المنطقية لخدمات القيمة المضافة.
4. إنتل هي أكثر من مجرد شركة مصنعة لرقائق الكمبيوتر.
على الرغم من أن إنتل تظل أكبر شركة مصنعة للرقائق في العالم, وقد شكلت تداعيات أعطال هواتفها الذكية ضغطاً على الشركة للبحث عن مصادر دخل أخرى. منذ 2013, عندما أنشأت وحدة أعمال محددة لإنترنت الأشياء, لقد أظهرت إنتل الإرادة والقوة لتصبح رائدة في السوق في صناعة إنترنت الأشياء.
