Интернет вещей

Интернет вещей уже давно вошёл в нашу жизнь. Смартфоны, фитнес-браслеты, смарт-телевизоры, на данный момент, играют большую роль в нашем повседневном обиходе.

В этой статье изложена общая концепция работы устройств, которые не являются традиционной вычислительной техникой. При этом они подключены к Интернету и выполняют действия в соответствии с поставленной задачей.

Интернет вещей что это такое.

Если сказать совсем просто, то Интернет вещей – это сеть, в которой между собой общаются вещи.

Под словом вещи необходимо понимать не только компьютеры, речь идёт о всех неодушевлённых предметах. От летательных аппаратов до элементарных домашних тапочек.

По сути, любое устройство способное собирать и передавать информацию может участвовать в экосистеме Интернета вещей.

Умная бытовая техника, RFID-метки, промышленные датчики – это только несколько примеров которые уже присутствуют в нашей жизни.

Все эти датчики могут отслеживать целый ряд факторов, включая температуру и давление, состояние частей оборудования, показание жизнедеятельности пациентов, использование воды и электричества и многое другое, в соответствии с поставленной перед ними задачей.

Человек только ставит задачу, а не создаёт программу по её достижению. Датчики, по алгоритмам, сами анализируют ситуацию и передают данные следующему блоку обработки информации.

На данный момент существует обширный спектр производственного и бытового оборудования, подпадающего под определение интернет вещей.

Роботы на предприятиях, видеокамеры на улицах города, смарт-телевизоры, смартфоны и фитнес-браслеты. Эти предметы подключены, либо потенциально могут быть соединены с Интернетом и стать частью Интернета вещей.

Как работает Интернет вещей.

Первым элементом системы Интернета вещей являются устройства (датчики IoT), подключенные к нашим бытовым приборам или предметам (если говорить о бытовой сфере). Они производят сбор необходимых данных.

Устройства и датчики Интернета вещей.

1. Датчики окружающей среды позволяют осуществлять детальный мониторинг качества воздуха, температуры, влажности и шумового загрязнения. Получаемая благодаря им информация становится неоценимым ресурсом для городских администраций в процессе принятия важных решений, направленных на улучшение экологического состояния и реализацию эффективной экологической политики.

2. Датчики транспортного потока занимаются накоплением и обработкой данных о состоянии дорожного движения, включая загруженность дорог и условия передвижения. Эти сведения используются для совершенствования управления дорожным движением, что способствует снижению пробок за счет оптимизации работы светофоров и улучшения общей транспортной доступности.

3. Интеллектуальные счетчики для коммунальных услуг, такие как электроэнергия, вода, газ, играют значительную роль в мониторинге потребления. Они предоставляют точные данные о расходе ресурсов, что в свою очередь способствует более продуманному их использованию и управлению, в результате чего достигается повышение эффективности и снижение излишних расходов.

Второй этап — это передача собранной информации в так называемую точку сбора. Передача может происходить как беспроводным способом (Wi-Fi, Bluetooth или мобильная сеть 5G), так и при помощи проводных соединений.

Подключение к интернету.

Соединение с глобальной сетью представляет собой ключевой элемент в архитектуре систем интернета вещей. Обмен данными между удаленными устройствами и централизованными обрабатывающими платформами, обеспечивает анализ и последующую обработку информации.

Вариативность методов подключения обширна, при этом каждому из них присущи индивидуальные достоинства и ограничения. В частности, широко распространенный Wi-Fi предлагает удобное решение для связи на коротких дистанциях.

Wi-Fi

Wi-Fi - широко используемый вариант подключения устройств Интернета вещей, особенно в помещениях. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных, обычно до 600 Мбит / с для Wi-Fi 4 (802.11n) и 9,6 Гбит / с для Wi-Fi 6 (802.11ax). Wi-Fi работает в диапазонах частот 2,4 ГГц и 5 ГГц, обеспечивая дальность действия до 100 метров в помещении. 

Bluetooth

Это еще один популярный вариант подключения к Интернету вещей, особенно для приложений с малым радиусом действия и низким энергопотреблением. Bluetooth Low Energy (BLE), представленный в Bluetooth 4.0, специально разработан для устройств Интернета вещей, предлагая низкое энергопотребление и скорость передачи данных до 2 Мбит / с. BLE работает в диапазоне частот 2,4 ГГц и имеет дальность действия до 100 метров, в зависимости от среды и конфигурации устройства.

Сотовые сети

Сотовые сети обеспечивают подключение к Интернету вещей на больших расстояниях, что делает их идеальными для таких приложений, как отслеживание активов и удаленный мониторинг. Технологии сотового интернета вещей включают узкополосный интернет вещей (NB-IoT) и LTE-M. NB-IoT работает в лицензированном спектре, предлагая дальность действия до 10 км и скорость передачи данных до 250 кбит /с. С другой стороны, LTE-M обеспечивает более высокую скорость передачи данных (до 1 Мбит / с) и поддерживает голосовую связь. Как NB-IoT, так и LTE-M предназначены для работы с низким энергопотреблением, что обеспечивает длительное время автономной работы устройств Интернета вещей.

Сотовые сети нового поколения (5G) выделяются своими возможностями обеспечения обширного покрытия и повышенных скоростей передачи данных. Для приложений, требующих мгновенной передачи информации и минимального времени отклика это является критически важным фактором.

В настоящее время развиваются и широко применяются пограничные вычисления. Когда устройства принимающие решения находятся в непосредственной близости от управляемого объекта.

Так автономные транспортные средства, при возникновении критических ситуаций на дорогах, не могут ждать пока сигнал пройдёт всю цепочку и вернётся обратно с инструкцией.

В такой ситуации важную роль играют устройства, разработанные по новейшим технологиям. Они способны анализировать происходящее и принимать решения находясь на управляемом объекте или в зоне его видимости. А в центр обработки данных отправляются отчёты по уже выполненным действиям.

Особенно значительные преимущества представляет технология 5G. Она предлагает значительные улучшения пропускной способности, скорости и задержки по сравнению с предыдущими стандартами.

Сети 5G используют разнообразные радиочастоты, включая как диапазоны ниже 6 ГГц, так и миллиметровые волны, а также прибегают к передовым методам, таким как формирование лучей и массивный MIMO (технология с множественным входом и множественным выходом), а также разделение сети, что позволяет повысить эффективность сетевой коммуникации и гарантировать стабильное подключение большого количества устройств в рамках экосистемы интернета вещей.

Интернет вещей и передовые вычисления.

Передовые вычисления представляют собой ключевой процесс обработки информации непосредственно на устройствах Интернета вещей.

Они выполняют локальную обработку данных, что значительно уменьшает необходимость передачи большого объема информации в облако и обеспечивает возможность принятия обоснованных решений в реальном времени или с минимальной задержкой.

В контексте облачных вычислений данный процесс включает анализ информации на удаленных серверах.

Данный анализ осуществляется с помощью развитых аналитических методов, алгоритмов машинного обучения и других современных технологий.

На основании тщательного анализа данных принимаются важные решения и выбираются соответствующие действия. Такие как включение или выключение электрических устройств, регулировка термостатов, запуск механизмов или активация сигнализации.

Кроме того, передовые вычисления играют значительную роль в оперативной отправке уведомлений пользователям и обновлении информационных панелей и отчетов, что обеспечивает своевременное информирование всех заинтересованных сторон.

Применение Интернета вещей.

ЗДРАВООХРАНЕНИЕ.

Применение технологий интернета вещей (IoT) открывает возможности для раннего выявления нарушений здоровья. При этом разрабатывается персонализированный подход к лечению. Тем самым способствуя повышению эффективности лечебных вмешательств и минимизации случаев повторных госпитализаций.

В рамках телемедицины, функционирующей на базе интернета вещей, пациенты имеют доступ к дистанционным медицинским консультациям и уходу. Это позволяет сократить потребность в непосредственном посещении лечебных заведений.

Данное преимущество имеет особую значимость для лиц, проживающих в удаленных либо социально неблагополучных регионах. Для больных с хроническими заболеваниями, требующих постоянного контроля за состоянием здоровья и систематического лечения.

В качестве примера, инновационные устройства, такие как умные инсулиновые ручки и подключаемые ингаляторы, внесли значительный вклад в повышение эффективности управления заболеваниями и улучшение соблюдения режима медикаментозной терапии со стороны пациентов благодаря технологиям интернета вещей.

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.

Интернет вещей оказал решающее влияние на прогресс обрабатывающей промышленности. Он обеспечивает возможности для мгновенного мониторинга производственных процессов, реализацию предсказуемого обслуживания оборудования и эффективное управление логистическими цепями.

Благодаря использованию датчиков и подключенных к сети устройств, интегрированных в производственное оборудование, стало возможным собирать важные данные о работоспособности и эксплуатационных характеристиках. Что позволяет осуществлять своевременное обслуживание и минимизировать периоды простоя.

Эти инновации ведут к улучшению оперативной эффективности, сокращению издержек и улучшению качества продукции. Кроме того, интернет вещей предоставляет производителям инструменты для непрерывного отслеживания и настройки своих цепочек поставок в реальном времени. Что способствует оптимизации управления запасами, точности прогнозирования спроса и повышению логистической эффективности.

Это приводит к ускорению выполнения заказов, оптимизации запасов и повышению уровня удовлетворенности потребителей. Помимо этого, интернет вещей позволяет осуществлять удаленный мониторинг активов и процессов. Это даёт предприятиям глубинное понимание и контроль над своими операциями.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО.

Интернет вещей оказал значительное влияние на аграрный сектор, обеспечивая доступ к актуальной информации о параметрах почвы. Это дает возможность осуществлять точное фермерство и эффективно распределять ресурсы.

Благодаря использованию датчиков и подключенных устройств, размещенных на полях, в сфере животноводства и на сельхозтехнике, стало возможно отслеживать температуру, влажность, содержание питательных веществ и множество других показателей.

Получаемая в результате мониторинга информация позволяет оптимизировать процессы орошения, внесения удобрений и контроля за вредителями. Это способствует увеличению урожайности и снижению экологического воздействия на окружающую среду.

Системы IoT допускают анализ обратной связи от различных устройств и пользователей для постоянного повышения эффективности. Фермеры, внедряют IoT-технологии для мониторинга здоровья и поведения скота.

В дополнение, применение Интернета вещей для отслеживания состояния и использования сельхозтехники способствует оптимизации графиков обслуживания, уменьшению простоев и повышению операционной эффективности.

МАРКЕТИНГ.

Интернет вещей (IoT) оказал революционное влияние на розничную и оптовую торговлю. Он обеспечивает целевой подход в маркетинге и инновации в управлении запасами через автоматизацию и использование умных полок.

С применением IoT, сенсоры и устройства способны собирать информацию о предпочтениях и поведении потребителей. Это усиливает уровень удовлетворенности и лояльности клиентов, способствуя росту доходов компаний.

Системы на основе Интернета вещей для автоматизации управления запасами включают в себя функционал умных полок. Они в свою очередь авто-мониторят наличие товаров, сроки их годности и моменты взаимодействия с покупателями. Обеспечивая эффективность хранения товаров, предотвращая пробелы в наличии и минимизируя объемы нереализованной продукции.

Благодаря IoT, компании могут оптимизировать объемы держания запасов, точность перезаказов и расписания поставок. Тем самым снижая расходы на транспортировку, уменьшая избыточные запасы и улучшая оперативную эффективность.

Вклад Интернета вещей в развитие "умного города".

Интернет вещей способствует трансформации агломераций в «умные города», здесь применяют несколько ключевых подходов.

Мониторинг и контроль в реальном времени.

Технологии интернета вещей упрощают процесс наблюдения за городскими объектами и услугами. Включая: дорожное движение, общественный транспорт и системы уборки мусора, в режиме реального времени. Это позволяет городским управляющим принимать взвешенные решения, содействующие повышению эффективности управления городской инфраструктурой.

Принятие решений на основе анализа данных.

Благодаря интернету вещей, городские службы получают доступ к обширным массивам данных. Эта информация может быть проанализирована для усовершенствования городских сервисов. Такой доступ способствует снижению затрат и повышению качества жизни жителей за счет оптимизации предоставляемых услуг.

Устойчивое развитие.

Внедрение решений на базе интернета вещей ведет к снижению негативного воздействия на окружающую среду. Интеллектуальные энергосети обеспечивают баланс между потребностями и предложением энергии. А автоматизированные системы управления отходами способствуют оптимизации процессов их сбора и переработки.

Расширение государственных услуг.

Интернет вещей играет ключевую роль в улучшении государственных служб, предлагая более адаптированные и оперативные решения. Например, оптимизация графиков и маршрутов общественного транспорта с помощью IoT снижает загруженность дорог. Тем самым способствуя удобству пользования транспортными средствами. А реальные данные о функционировании общественного транспорта позволяют повышать его эффективность.

Таким образом, интернет вещей является ключевым элементом в создании и развитии концепции «умных городов». IoT предлагает ряд решений для улучшения городского развития, управления и расширения линейки качественных государственных услуг.

Интернет вещей стал на сегодняшний день привычным явлением. Устройства сбора информации и принятия решений на прямую общаются между собой (человек только запускает процесс). Существует обширный список протоколов IoT, в соответствии с которыми и происходит приём и передача данных.

Основная идея Интернета вещей заключается в постоянном содействии человеку в достижении поставленных целей.

В своём прогнозе глобального рынка Интернета вещей IoT Analytics Research сообщает, что к 2025 году будет насчитываться 27 миллиардов активных подключений к Интернету вещей (без учёта компьютеров, ноутбуков, смартфонов и планшетов). Стоимость рынка будет варьироваться от 1,6 до 14,4 миллиардов долларов.