تصویر زیر ساخت های اینترنت اشیا است.

اینترنت اشیا یا به عبارتی Internet Of Things فناوری مدرن و نوظهوری است که در عصر جدید شاهد حضور پررنگ این فناوری در بخش های گوناگون زندگی بشر هستیم. این تکنولوژی در حوزه های مختلف مانند شهر هوشمند، پزشکی، محیط زیست، صنعت خودروسازی، ساخت و ساز کاربرد فراوانی دارد. هدف اصلی ما در این مقاله معرفی معماری، مفاهیم بنیادی و کاربردهای اینترنت اشیا می ­باشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

معرفی اینترنت اشیا:

به بیان دقیق تر اینترنت اشیا به حضور هزاران شی در بستر شبکه می گویند که از طریق تلفن همراه یا یک وسیله ی تحت شبکه با یکدیگر و با محیط اطراف تعامل دارند. با استفاده از اینترنت اشیا تقریبا هر شی قابلیت هوشمندسازی دارد. از جمله این اشیا می توان به دماسنج ها، یخچال ها، خودرو ها، درب ها و پنجره ها اشاره کرد که با استفاده از یک چیپ کامپیوتری و یک شناسه منحصر به فرد (UID) با اتصال به اینترنت، جزء اینترنت اشیا محسوب می شوند.

به چنین قطعاتی “هوشمند” یا “smart” گفته می شود. ارتباط میان اینترنت اشیا با انسان، یا از طریق شبکه­ ی بی­سیم مثل موبایل یا یک اتصال باسیم مثل WIFI صورت می ­گیرد. از خصوصیات مهم اینترنت اشیا، انجام سریع تر و منظم تر کارها می باشد که در زمینه های مختلفی استفاده می شود. در ادامه بیشتر با ویژگی های این تکنولوژی آشنا می شویم.

معماری IOT:

اینترنت اشیا دارای لایه­ های مختلفی می­ باشد که یکی از مهم­ ترین و پر استفاده ­ترین آن­ها مدل 4 لایه ­ای می­ باشد. علاوه بر این می­ توان به مدل های دیگر نظیر سه، پنج و هفت لایه­ ای نیز اشاره کرد که نسبت به مدل 4 لایه­ ای از کاربرد کمتری برخوردارند. فعالان حوزه اینترنت اشیا مدل 4 گانه را به عنوان مبنا در نظر گرفته­ اند که دارای 4 لایه می­ باشد:

  • لایه حسگرها
  • لایه شبکه ­ها
  • لایه مدیریت خدمات
  • لایه برنامه­ های کاربردی

لایه حسگرها:

در لایه حسگرها از انواع مختلفی سنسور استفاده شده است که این سنسورها وظیفه برقراری ارتباط با محیط پیرامون خود جهت دریافت اطلاعات اولیه را بر عهده دارند. سنسورها در اشکال و کاربردهای متفاوتی تولید می شوند و از سنسور پوشیدنی که جهت تشخیص ضربان قلب، دمای بدن، فشار خون استفاده می شود گرفته تا سنسور دما و سنسور درب و پنجره را شامل می شود.

لایه شبکه­ ها:

لايه شبكه يك بستر مناسب برای اتصال سنسورها به یکدگیر را فراهم می کند. WIFI, Bluetooth ,LTE ,GSM نمونه هایی از شبکه های موجود می باشند. به وسیله روترها نیز بسته های داده دستگاه های موجود در یک شبکه، مسیر دهی می شوند و به مقصد می رسند و با این کار به اینترنت متصل می شوند.

امنیت در این لایه بسیار اهمیت دارد، چرا که با هک کردن شبکه ها، ارتباط سنسورها با یکدیگر دچار مشکل می شود.

لایه مدیریت خدمات:

این لایه وظیفه مدیریت و پردازش اطلاعاتی که از طریق لایه شبکه به آن منتقل شده است را دارد که برای این کار از ابزارهایی مانند سرورها و رایانش ابری استفاده می شود. در این لایه به دلیل حجم بالای اطلاعات ارسال شده باید فیلترنیگ و تحلیل و پردازش مناسبی روی داده های ارسالی صورت بگیرد تا به نگرشی صحیح از داده ها دست پیدا کنیم و عملکردی مطمئن و قابل قبول داشته باشیم.

لایه برنامه­ های کاربردی:

همان طور که از اسم این لایه مشخص است، دربرگیرنده برنامه های کاربردی اینترنت اشیا است که با توجه به کاربردهای متنوع اینترنت اشیا در زمینه های مختلف از جمله پزشکی، حمل و نقل، خانه های هوشمند، صنایع نفت و گاز این برنامه ها متفاوت می باشند. با استفاده از این برنامه های کاربردی ارتباط میان کاربر و سنسورها برقرار می شود.

تصویر کاربردهای اینترنت اشیا در حوزه های مختلف را نشان می دهد.

کاربردهای IOT

امروزه با رشد و توسعه این تکنولوژی شاهد تغییرات فراوانی در زندگی روزمره انسان­ ها هستیم که باعث تسهیل و بهبود در روند زندگی آنها شده است. حال به شرح مختصری از کاربردهای اینترنت اشیا می­ پردازیم.

ساخت و ساز:

از کاربردهای بسیار چشم گیر اینترنت اشیا عملکرد این سیستم در حوزه خانه های هوشمند است. عملکرد این خانه های هوشمند بدین گونه است که با اتصال دستگاه های موجود در خانه به اینترنت، این دستگاه ها با یکدیگر و با محیط اطراف خود ارتباط برقرار می کنند و از راه دور قابل کنترل هستند و به صورت خودکار یا برنامه ریزی شده بسیاری از امور مانند خاموش کردن لوازم برقی روشن در منزل، قفل کردن درب خانه، خاموش کردن سیستم سرمایش و گرمایش بعد از خروج از منزل را انجام می دهند. همچنین با وجود سنسورهای تعبیه شده در خانه هوشمند خطرات ناشی از حوادث یا سرقت به مالک خانه هوشمند از طریق دستیار صوتی اعلام می شود.

 پزشکی و اینترنت اشیا:

اینترنت اشیا پزشکی یا به اختصار IOMT از دیگر حوزه های موجود است که به وسیله اینترنت اشیا گسترش یافته. با ظهور اینترنت اشیا در بیمارستان ها و مراکز درمانی، و هوشمندسازی بسیاری از تجهیزات موجود در آنها از جمله موارد زیر باعث تشخیص دقیق تر و سریع تر پزشکان در تشخیص بیماری ها و انجام سریع تر بسیاری از کارها مانند نوبت دهی به بیماران، مدیریت دارایی ها، تنظیم دمای محیط، نظارت بر بخش های مختلف مراکز و بیمارستان ها شده است.

  • سیستم روشنایی هوشمند،
  • سیستم سرمایش و گرمایش هوشمند،
  • سیستم های صوتی هوشمند،
  • سیستم اعلام و اطفا حریق،
  • دستگاه ها و لوازم الکتریکی موجود در اتاق عمل ها و بخش ها جهت درمان حال بیمار،
  • کلیدهای هوشمند موجود در کنار تخت بیمار جهت حضور سریع پزشک یا پرستار،
  • سیستم هوشمند کنترل ورود و خروج افراد جهت ایمنی بیشتر،
  • سیستم های تصویری و مانیتور ها در بخش های مختلف،کنترل هوشمند موتور خانه ها
  • سیستم هوشمند نوبت دهی به بیماران

اگر به موضوع اینترنت اشیا و پزشکی علاقه دارید پیشنهاد می کنم بخوانید:

اتوماسیون هوشمند کلینیک و مطب پزشک چیست و چه مزایای دارد؟

 حمل ­­و نقل و خودرو سازی و کمک های اینترنت اشیا به این صنعت:

صنعت خودروسازی در حال گسترش خودروهای هوشمند جهت مصرف بهینه سوخت و انرژی، ایمنی بیشتر و کاهش حوادث و تصادفات، سهولت رانندگی برای افراد می باشد. به عنوان مثال با استفاده از سنسور تشخیص میزان باد چرخ های اتومبیل، می توان باد چرخ ها را بررسی کرد و در صورت پنچری به راننده اطلاع می دهد، یا در صورت تشخیص سنسورهای حرکتی به نزدیک شدن مانع یا مشکلی راننده را مطلع می کند.

اینترنت اشیا در محیط زیست:

با ظهور اینترنت اشیا بسیاری از زیر ساخت های شهری دچار تغییر و تحول شده است. بدین گونه که با هوشمند سازی خودروها و مجهز کردن آن ها به سیستم های کنترل ترافیک، کاهش بسزایی در حجم ترافیک و مصرف سوخت خواهیم داشت و هوای سالم تری در سطح شهر ایجاد می شود. از دیگر کاربردهای اینترنت اشیا در این حوزه استفاه از سیستم روشنایی هوشمند در سطح شهر، جمع آوری هوشمند ضایعات و آبیاری هوشمند فضای سبز می باشد.

کشاورزی و دامپروری:

با به کارگیری اینترنت اشیا در حوزه کشاورزی و دامپروری نظارتی دقیق تر و ساده تر بر محصولات کشاورزی و دامی می توان داشت؛ به علاوه محصولات بیشتری در سطح انبوه می توان تولید کرد و با استفاده از فرایندهای هوشمند جهت سفارش، تحویل و پرداخت محصولات بسیاری از واسطه ها میان فروشنده و خریدار از بین می روند. امروزه با حضور گلخانه هوشمند نیز شاهد پیشرفت زیادی در حوزه کشاورزی هستیم.

صنعت نفت و گاز:

در صنعت نفت و گاز با توجه اهمیتی که در اقتصاد یک کشور دارند، بسیار ضروری است که نظارتی دقیق و کامل بر وضعیت چاه­­ ها، مخازن و خطوط لوله صورت بگیرد. زیرا در صورت بروز حادثه ای هر چند کوچک پیش بینی می شود خسارت های جانی و مالی جبران ناپذیری به کشور وارد شود.

به همین دلیل با حضور اینترنت اشیا در این زمینه با تصمیم گیری سریع و به موقع در مواقع بحرانی مانند آتش ­سوزی یا نشت لوله­ ها و مخازن می ­توان مانع از بروز حادثه­ های بزرگ شد. از کاربردهای اینترنت اشیا در این صنعت می­ توان به بررسی سطح مایع در مخازن، بررسی فشار مخازن و لوله ­ها و بررسی دما اشاره کرد.