Опубликовано

Интернет вещей

Что такое Интернет вещей

Прежде чем вы окунетесь во все тонкости интернета вещей, посмотрите интересное видео о том, что это такое:

Интернет вещей — это взаимодействие устройств между собой и окружающим миром, которое исключает участие человека, благодаря чему способно изменить некоторые экономические и социальные нормы.

В настоящее время пределом фантазии о развитии технологий можно считать Интернет вещей – концептуально иной подход во взаимодействии человека с «умной» электроникой. Если век тому назад о таком можно было только мечтать, то сегодня это – лишь очередная ступень разработок, относящаяся к не столь отдаленному будущему.

Если углубиться немного в историю, то первым человеком, упоминавшим об Интернете вещей, стал великий Тесла. Он предсказывал радиоволнам роль нейронов, которые будут управлять всеми предметами. Это было просто предсказание, которое в силу многих причин не могло получить практическое применение в то время.

Но уже менее чем через сто лет Кевин Эштен впервые применил Internet of Things (IoT) в логистике — на каждый товар была закреплена радиометка, при помощи которой отслеживалось перемещение товара по торговой цепочке, начиная от склада и заканчивая покупкой. Вся информация о движении продукции передавалась в сеть, и когда требовалось пополнение запасов, товар не лежал на складе, а отправлялся в магазин.

Интернет вещей — это не просто автоматизация, с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни, а нечто большее. Чтобы почувствовать отличия автоматизации процесса и концепции Internet of Things, рассмотрим пример с приготовлением кофе. Для того чтобы попить кофе в определенный момент, вы засыпаете зерна в аппарат и устанавливаете время, когда кофемашина должна включиться. В строго обозначенный час аппарат начнет свою работу.

В то же время у вас могли измениться предпочтения, и вместо кофе вам вдруг захотелось чай или молочный коктейль. При автоматизации процесса, несмотря ни на что вы все равно получите именно кофе. То есть, в данном случае командным центром является человек и если он не перепрограммирует кофемашину на другое время или не выключит ее, то уже ненужное кофе все-таки будет сварено.

Используя концепцию интернет вещей, вы просто меняете команду через умный гаджет, который дает сигнал на отключение кофемашины и включение чайника. Таким образом, вы получаете тот напиток, который подходит вам на данный момент. Internet of Things дает возможность не задавать программу для достижения цели, а позволяет человеку только сформировать цель, которая будет выполнена в результате взаимодействия основного девайса, выполняющего роль единого центра, и бытового прибора, который произведет работу.

Как работает интернет вещей

Есть много сфер, где может работать интернет вещей, но прежде чем погрузиться в них, посмотрите видео о том, как он работает и какие здесь есть проблемы:

Разберемся, как функционирует интернет вещей. Чтобы это происходило, необходимо выполнение трех условий — создание единого центра, использование единого стандарта и обеспечение безопасности передачи данных. Создание единого центра IoT исключает использование человека в передаче программ для достижения цели. Его место должно занять умное устройство, которое и будет распределять команды внутри сети между приборами.

Обмен данными должен производиться на едином языке, с которым у создателей концепции Internet of Things пока существуют серьезные проблемы. Каждая компания, будь то Apple, Google или Microsoft, разрабатывает алгоритм отдельно, поэтому в ближайшем будущем мы можем рассчитывать только на изобретение какой-то локальной сети, которую сложно будет объединить даже в пределах одного городского района. В будущем, наиболее удачная сеть, возможно, будет принята за стандарт и станет глобальной сетью.

Естественно, что передача данных должна происходить в полностью безопасном режиме и защищать сеть от взлома хакерами. В противном случае взломщик получит полные данные о владельце, которые сможет использовать в приступных целях.

Реальные примеры использования IoT

Если вы думаете, что концепция Интернет вещей — дело далекого будущего, то глубоко ошибаетесь. Уже сейчас мы можем представить несколько примеров, которые изменят ваше мнение. В отличие интернета для людей, IoT используется для получения практической выгоды. Интернет вещей выполняет ряд полезных задач — максимально автоматизирует процессы, снижает временные и уменьшает материальные затраты, оптимизирует производство.

Первым реальным шагом к достижению цели стало подключение тостера к компьютеру, произошедшее в 1990 году посредством доработки его конструкции специальным чипом.

Джон Ромки, осуществивший эту процедуру, смог добиться работы тостера посредством управления им с помощью компьютера. Возможно, это имя более известно благодаря созданному позже протоколу сетевого соединения компьютер-компьютер TCP/IP, но и в истории развития технологий IoT этот человек оставил свой немаловажный вклад.

Отдельными примерами приближения очередного технологического прорыва на бытовом уровне является появление большого количества «умных» приборов, выполняющих свою функцию без участия человека. К ним можно отнести:

  • Высокотехнологичные мусорные баки, оборудованные солнечными батареями, функцией мусорного пресса и системой подачи сигнала работникам коммунальных служб при необходимости освобождения пространства;
  • Геолокационные и биометрические чипы, используемые для контроля популяций животных, а также – для контроля преступников, заключенных под домашний арест;
  • Сенсоры и водные счетчики, используемые для снижения расходов воды и нагрузок на водоканалы крупных городов (используется, в частности, в Сан-Паулу и Пекине);
  • Интерактивные миски для собак, открывающие доступ к корму только при выполнении определенных условий или заданий.

Перечень «умных» приборов растет день ото дня, их разработкой занимаются десятки компаний по всему миру. Преимущественно рассматриваемые приборы предназначаются для обустройства бытовых нужд, но у Интернета вещей все еще впереди.

Использование Internet of Things позволило:

  • Снизить аварийность и сырьевые потери на транспорте и в производстве.
  • Эффективно распределять электричество в сфере энергетики.
  • Заменить человека при управлении оборудованием в промышленности.
  • Контролировать безопасность на улице.

Чтобы не быть голословными, приведем несколько реальных примеров.

Яндекс. Навигатор

Известная в России и в странах ближнего зарубежья система, есть не что иное, как использование IoT в управлении транспортом. Принцип действия следующий — гаджеты (планшеты, смартфоны) передают в компанию Яндекс направление движения автомобиля, координаты и скорость перемещения. Вся информация анализируется на сервере и в обработанном виде передается на смартфон водителю, показывая заторы и пути их объезда. То есть, обмен данными между сервером, приложениями и смартфонами происходит без участия человека и представляет собой пример использования интернет вещей.

Уже сейчас водители сокращают время в дорогах, объезжая пробки по оптимальному маршруту, а в дальнейшем сервис позволит разгружать магистрали и максимально минимизировать пробки.

Internet of Things в спорте

В спорте IoT используется для анализа физических кондиций спортсменов. На участника соревнований устанавливаются датчики, которые анализируют пульс, данные о перемещениях. Медицинская телеметрия, другие значения отправляются на облако, откуда тренерская бригада команды получает всю информацию о состоянии спортсменов, не дожидаясь перерыва в состязаниях, и уже по полученным данным вносит изменения в игру. Вся необходимая информация также поступает в онлайн режиме медицинским работникам, которые своевременно могут оказать помощь травмированному или потерявшему кондиции участнику матча.

IoT в системе ЖКХ

Установка умных счетчиков на воду, газ и электроэнергию позволяет передавать данные по расходу ресурсов с каждого домовладения на облачные технологии. Диспетчер в режиме онлайн видит информацию по отдельно взятой квартире, микрорайону или в масштабе города, что позволяет без использования труда обходчиков получать данные по счетчикам, на основании которых выставлять счета.

Из цепочки потребитель-поставщик услуг выпадают посредники, обслуживающие дома, что дает возможность выигрывать в материальном и временном плане. Механизм учета ресурсов с использованием IoT технологий позволяет максимально автоматизировать диспетчерские функции и улучшить качество обслуживания.

Сельское хозяйство

Во многих странах Интернет вещей используется при выращивании сельскохозяйственной продукции. Для этого применяются датчики, которые закрепляются за определенным участком или конкретным растением. Устройство регистрирует данные по состоянию грунта (влажность, температура, другие параметры), которые отправляются на облачную платформу. С нее данные поступают на сервер, после чего выдаются на монитор, транслируя информацию по состоянию саженца, делаются выводы по улучшению его плодоносных свойств.

К примеру, в Израиле половина всех производителей томатов и более 30% фермерских хозяйств по выращиванию хлопка уже используют IoT технологии при мониторинге почв. Активное внедрение происходит и в других развитых странах.

Промышленность

Одно из швейцарских предприятий, занимающееся производством оборудования, разработало промышленный интернет вещей — IoT платформу по проведению технического обслуживания своей техники на различных производственных площадках. Концепция Internet of Things объединила более 5 тыс. единиц оборудования. Теперь, если в технике наблюдается износ какого-либо узла, в главный центр поступает сигнал о необходимости профилактики и ремонтники выезжают на место.

Введение технологии IoT позволило прибывать на участок обслуживания только по мере необходимости. Раньше плановые обходы часто проводились вхолостую, а финансовые затраты за обслуживание бригадами обходчиков были существенными. Кроме того, во время проведения планово-предупредительного ремонта приходилось останавливать, часто без надобности, целые производственные линии, что несло дополнительные убытки.

Вообще, промышленность более других ждет повсеместное внедрение интернет вещей, так как это поможет максимально минимизировать в производственном процессе человеческий фактор и снизить дополнительные риски.

Медицина и безопасность

Интернет вещей в медицине позволяет круглосуточно контролировать состояние пациента. Для этого на него устанавливают один или несколько датчиков, данные с которых поступают в медицинский центр. В режиме онлайн отслеживается работа больных органов и общая физическая форма больного. Информация передается лечащим врачам и в лаборатории, где проводится ее мониторинг и в случае необходимости выполняется корректировка лечебного процесса, принимаются дополнительные решения.

Кроме того, специальные радиочипы, установленные на лекарства, в реальном времени позволяют отслеживать количество лекарственных препаратов в медучреждении и своевременно пополнять их запасы.

Внедряются технологии Internet of Things и в обеспечение безопасности объектов. На одной из военных баз РФ на часовых надели специальные электронные браслеты, которые контролируют их состояние и своевременно отсылают данные о проблемах в центр управления. Если военный в течение полуминуты не двигается, то датчик отправляет сигнал на центральный компьютер, который возвращает его солдату в виде звукового сигнала после чего, если в течение 15 сек. человек так и не совершил движения, объявляется тревога и на проблемное место отправляется караул.

Internet of Things: реальность и ожидания

Ожидаемым эффектом появления системы Internet of Things является унификация всех «умных» приборов под единые стандарты. В реальности все выглядит несколько сложнее – каждый разработчик пытается найти собственное решение, ввиду чего объединить приборы разных производителей в единую сеть будет трудновыполнимой задачей.

С помощью постепенного внедрения Интернета вещей в теории можно было бы создать целые автономные предприятия, не зависящие от человека и не требующие постоянного присутствия работников. Эта система могла бы объединить собой целые города и страны, а возможно – и всю планету (по крайней мере, обжитую часть суши). Но в настоящее время прогресс направлен на нужды потребителя, готового заплатить за покупку новых технологичных помощников немалые деньги – и у некоторых ученых возникают вполне резонные опасения, что мощный проект, в теории способный объединить и облагодетельствовать все человечество, будет похоронен коммерцией и жаждой прибыли еще до получения достойного развития.

Интернет вещей в своем идеальном формате должен превратить каждый подключенный прибор если не в личность, то в индивидуума, способного накапливать «опыт» и самостоятельно принимать решения, основываясь как на своей базовой функциональности, так и в соответствии с другими факторами. В современных реалиях это кажется весьма трудновыполнимым, поскольку для хранения общей для всех приборов базы данных потребуется по-настоящему мощный сверхкомпьютер с титаническим объемом памяти.

Проблемы реализации системы IoT

Отличие ожидаемого результата от действительности объясняется наличием многочисленных проблем в реализации Интернета вещей. В чем они выражаются?

Необходимость поиска альтернативных методов программирования – это один из основных сложных моментов, и об него программисты всего мира спотыкаются до сих пор.

Современная «умная» техника действует с помощью запрограммированных алгоритмов, зиждущихся на базовых логических командах и блоках. Весь «ум» прибора кроется в коде программы, которая имеет один огромный минус, заключающийся в отсутствии возможности развития. Поэтому прибор просто выполняет заданный алгоритм и имеет некоторое количество сценариев действия при получении различных ответов в процессе исполнения. При возникновении конфликта между алгоритмом действия и возникшими обстоятельствами, не предусмотренными программой, программа или даст сбой, или предоставит не тот результат, которой от нее ждали. И, что самое важное – не научится на этом опыте: потребуется программист, который придумает, как заставить программу выйти из подобной ситуации.

Раздробленность разработок – вторая по значимости проблема. Собравшись в единый кулак, корпорации-гиганты Apple, Windows, Google и многие другие смогли бы достичь куда более конкретныхрезультатов. Они не тянут друг друга в разные стороны и даже создают друг другу конкуренцию, но в итоге вынуждены по нескольку раз разрабатывать уже достигнутый кем-то другим результат.

Третьей проблемой является вопрос энергоснабжения. Для корректной работы Интернета вещей даже в рамках отдельно взятого жилого помещения питание всех подключенных приборов должно быть бесперебойным. Подключение всех приборов в единую сеть Internet of Things вызовет резкий дефицит энергетических ресурсов, который требуется восполнить заранее – либо обнаружить альтернативные, более дешевые и надежные источники энергии.

Кроме того, далеко не все смогут позволить себе оборудовать свой быт вещами из мира высоких технологий.

Переход же к этапам «умного города», «умной страны» и «умной планеты» от «умного дома» без этого будет положительно невозможен. Вывод напрашивается сам собой: интеграция Интернета вещей не должна зависеть от доходов обывателей, но найти того, кто возьмется оплачивать такую инициативу, будет крайне затруднительно.

Слабые места и уязвимости интернета вещей

Увы, идея Интернета вещей имеет свои слабые места и уязвимости. Некоторые из них могут показаться смешными, другие же – вполне серьезны. Над их решением уже пытаются работать, но современный уровень технологий не позволяет решить все и сразу.

  • Зависимость элементов системы друг от друга. Сбой или поломка одного элемента вызовет цепную реакцию, из-за чего Интернет вещей будет решать поставленные задачи нетривиальными способами, провоцировать сбой других устройств или попросту отключаться. К примеру, на «умном» термометре даст сбой температурный датчик – и «умный» гардероб, основываясь на его показаниях, посоветует хозяину одежду не по погоде.
  • Страх перед хакерскими атаками. Разумеется, страшных компьютерных гениев, которых любят показывать в кино, в природе не существует – однако способы взломать любой запрограммированный прибор имеются (хоть они и не так зрелищны). Получив доступ к информации одного «умного» прибора в «умном» доме, взломщик сможет буквально держать руку на пульсе его владельца, зная о нем практически все.
  • Возможное восстание машин. Если дать машинам искусственный интеллект и машинное обучение вместе с центральным компьютером, выполняющим функции энциклопедического мозга, они со временем могут «понять», что достойны большего, чем услужение людям. Скорее всего, это завершится грандиозным сбоем во всей системе, но исключать варианты с агрессивным поведением «умных» приборов тоже не стоит.
  • Тотальная зависимость системы от энергетических ресурсов. Даже если человечество перейдет на фактически неисчерпаемые ресурсы в виде альтернативных источников бесплатной энергии (солнечный свет, геотермальные ТЭС и т.д.), для полного вывода системы из строя на определенном участке потребуется просто вывести из строя источник энергии. По этой причине данная разработка вряд ли будет применяться в военных целях, оставив войну людям: управляемое электромагнитное поле, доступное уже сейчас, сжигает любую электронику, какой бы «умной» она ни была.
  • Возможная деградация человечества вследствие критического упрощения жизни. Пример можно наблюдать в мультфильме «Валли», где находящиеся на попечении роботов люди не имеют сил даже на то, чтобы выбраться из кресел.

Некоторые из этих уязвимостей можно считать фантастическими и невозможными, однако не стоит забывать, что до недавнего прошлого и сам Интернет вещей был невозможен. С уровнем роста технологий изменяются и границы возможностей – и об этом не стоит забывать.

Необходимое послесловие

Что принесет миру Internet of Things?

Возможно, полное подключение к нему избавит человечество от лишних амбиций и откроет ему путь в золотой век, эпоху торжества науки. Возможно, в результате нас ждет всеобъемлющий пост-апокалипсис в духе братьев Вачовски по трилогии «Матрица». Быть может, люди в результате очередного скачка технического прогресса утратят физическую активность вместе с потребностью к ней – либо будут вынуждены как-то выживать, когда привычный им «умный» мир будет уничтожен террористами, радикальными противниками машин или непредвиденным компьютерным вирусом.

Более вероятно, что эта разработка еще долго будет оставаться очередным коммерческим средством, благодаря которому отдельные обыватели смогут позволить себе приобретать умные гаджеты, и настоящий прорыв увидят лишь успевшие повзрослеть правнуки читателя. Что в итоге станет с этой идеей, сейчас не сможет сказать никто, но именно сейчас человечество имеет шанс определить дальнейший ход своей истории.

Интернет вещей уже незаменим во многих областях бизнеса, оптимизируя время и издержки. Но тренд находится только в самом начале своего пути, а сама IoT концепция постоянно совершенствуется. Снижается цена датчиков за счет увеличения объемов их производства и уменьшения стоимости компонентов. Уменьшаются размеры — приборы становятся все более миниатюрными.

Обеспечение энергией устройств является пока достаточной серьезной проблемой, но использование энергии ветра, света и вибрации решает этот вопрос уже сейчас и в недалеком будущем применение IoT технологий станет полностью автономным процессом. Время машин не за горами и использование интернета позволяет объединить их в единую гетерогенную среду, которая будет существовать как отдельный живой организм.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter, и мы её обязательно исправим! Огромное спасибо вам за помощь, это очень важно для нас и других читателей!

(5 оценок, среднее: 5,00). Оцените пожалуйста, мы очень старались!

Как появился «Интернет вещей»

Концепция Интернета вещей была предугадана в начале XX века Николой Тесла — физик пророчил радиоволнам роль нейронов «большого мозга», управляющего всеми предметами. А инструменты его контроля должны будут легко умещаться в кармане. Великий изобретатель не был фантастом, просто он понимал то, что его современники не могли и представить.

Сто лет спустя термин «Интернет вещей» ввел в широкий оборот сотрудник исследовательского агентства при Массачусетском технологическом институте Кевин Эштон. Он предложил увеличить эффективность логистических процессов без вмешательства человека: с помощью радиодатчиков собирать информацию о наличии товаров на складах предприятия и отслеживать их движение к торговым точкам. Каждая метка отправляла в сеть данные о своем местонахождении в настоящий момент времени. Использование RFID-меток ускорило реакцию поставщиков и ритейлеров на изменение спроса и предложения: товары не лежали на складе, а отправлялись туда, где они действительно необходимы. Эффект от введения маркировки оценили, и с января 2007 года все поставщики крупнейшей американской розничной сети производят товары только с радиометками.

Концепция Интернета вещей базируется на принципе межмашинного общения: без вмешательства человека электронные устройства «общаются» между собой. Интернет вещей — это автоматизация, но более высокого уровня. В отличие от «умных» домов узлы системы используют TCP/IP-протоколы для обмена данными через каналы глобальной сети Интернет.

Такой метод коммуникации дает серьезное преимущество — возможность объединять системы между собой, строить «сеть сетей». Это позволяет изменить бизнес-модели отраслей и даже экономики целых стран.

Интернет вещей не только меняет существующие правила, но и формирует новые правила экономики совместного использования» (shared economy), исключая посредников из бизнес-модели.

Менее чем за 20 лет Интернет вещей стал трендом рынка информационных технологий. Аналитики прогнозируют колоссальное количество IoT устройств через несколько лет — свыше 50 миллиардов. Развитие производства электронных компонентов позволяет «штамповать» миллионы дешевых чипов для всевозможных устройств. От радиочипов, нанесенных на складские коробки, IoT трансформировался в глобальную «интернетизацию» окружающих нас предметов, воспринимаемый людьми как глобальная «оцифровка» реальности.

Интернет вещей «на пальцах»

Для широкой публики Интернет вещей — это холодильник, публикующий фото ваших продуктов в Instagram, или стиральная машина, которая постит в Facebook: «У меня была сегодня чумовая стирка». Из 28 миллиардов ожидаемых подключений менее половины придется на пользовательские гаджеты, которые составляют «customer IoT»: смартфоны и планшеты, носимые датчики для фитнеса и амбулаторной медицины.

Более 15 миллиардов устройств будут работать в бизнесе и промышленности: разнообразные датчики для оборудования, терминалы для продаж, сенсоры на производственных агрегатах и общественном транспорте.

Интернет вещей станет тем инструментом, с помощью которого можно дешево, быстро и масштабно решать конкретные бизнес-задачи в конкретных отраслях.

Промышленный IoT (Industrial IoT, IIoT) объединяет концепцию межмашинного общения, использование BigData и проверенные технологии автоматизации производства. Ключевая идея IIoT в превосходстве «умной» машины над человеком в точном, постоянном и безошибочном сборе информации. Интернет вещей повысит уровень контроля качества продукции, выстроит процесс бережливого и экологичного производства, обеспечит надежные поставки сырья и оптимизирует работу заводского конвейера.

Интернет людей — всемирная паутина, которая «высасывает» не только наши деньги, но и время. Мы проводим по несколько часов в неделю в соцсетях, онлайн-играх или на сайтах. Покупаем в интернет-магазинах вещи, которые нам зачастую не нужны, просто потому, что это легко и доступно — в два клика.

В отличие от традиционного «человеческого» интернета IoT применяется для рационального и практичного подхода. Его ключевая задача — автоматизация, оптимизация, сокращение материальных и временных затрат.

Применение IoT в промышленной индустрии и транспорте сокращает затраты за счет снижения аварийности, уменьшения потерь сырья и количества использованных ресурсов. В сфере энергетики — повышает эффективность выработки и распределения электроэнергии.

Интернет вещей экономит не только деньги, но и время: машины заменили человека на рутинной работе и освободили от выполнения рискованных или стандартных задач. Интеллектуальные системы следят за промышленным конвейером, считают товар на складах и регулируют движение вместо человека. В любую погоду, круглосуточно и без выходных.

Нас окружают разнообразные «подключенные» устройства: на улице работают системы безопасности и экомониторинга. Интернет вещей начинает использоваться в быту, в ЖКХ и индустриальной сфере, транспорте, сельском хозяйстве и медицине.

Пример 1. Яндекс.Навигатор — тоже IoT

Знакомый всем пример — Яндекс.Навигатор. Водители по всей России и СНГ пользуются этим сервисом. Смартфоны и планшеты передают координаты, направление движения и скорость в службу Яндекс, а принятая от пользователей информация анализируется на сервере компании. Получив сведения о заторе, приложение автоматически предлагает водителю варианты объезда и отображает маршрут на экране телефона или планшета. Мобильные устройства, центры обработки данных и приложение Яндекса обмениваются данными без вмешательства человека, являя собой отличный пример Интернета вещей.

Как результат — водители тратят меньше времени в пробках, выбирая оптимальные маршруты объезда.

Еще немного и искусственный интеллект Яндекса начнёт перераспределять нагрузку на дорогах городов. Учитывая накопленную статистику, он будет предлагать такие маршруты, которые оптимально загрузят магистрали и минимизируют пробки.

Пример 2. Спортивный IoT

В спорте Интернет вещей используют для накопления статистики и анализа данных. Применение IoT-решений разнообразно: от мобильных приложений для любителей утренних пробежек, следящих за расходом калорий, до производительных информационно-вычислительных систем в профессиональном спорте.

Командное IoT-решение отслеживает состояние отдельных спортсменов и всего коллектива. Информация о перемещении, пульсе считываются датчиками, встроенными в жилет, надетый игроком. Координаты и медицинская телеметрия отправляются на облачную платформу, снабжая оперативной информацией руководство и вспомогательные службы команды. Тренер строит тактику игры, не дожидаясь тайм-аута для оценки состояния коллектива и переигрывает соперников за счет быстрого реагирования на окружающую обстановку.

Ранее у тренерского состава и спортивных аналитиков не было иного выбора, кроме как просматривать после игры заметки и десятки часов видеозаписи для оценки поведения игрока на поле и его работоспособности. Теперь информация предоставляется онлайн и голевой момент матча всегда можно «вытащить» из хранилища и проанализировать. Интернет вещей обрел популярность не только среди тренеров, но и у медиков — бригады оказания первой помощи мгновенно реагируют на критические показания здоровья подопечных.

Пример 3. «Умные» счетчики

В жилищно-коммунальном хозяйстве IoT-технологии нашли применение в системах интеллектуальной диспетчеризации — «умных» приборов учета ресурсов. Подключенные к Интернету счетчики передают показания в «облако», а диспетчер видит расход воды, электричества или газа в отдельном доме, квартале или в целом городе. Это дает возможность, не заглядывая в квартиры собственников, в режиме реального времени, иметь полную картину потребления ресурсов, удаленно управлять приборами учета, оперативно выставлять счета жильцам. Без обходчиков, без обработчиков и без временных потерь.

Такой подход позволит изменить механизм учета ресурсов. Сегодня управляющие компании собирают показания с приборов учета, обрабатывают данные, выставляют счета и собирают оплату за ЖКУ. В случае внедрения «умных» счетчиков в масштабах города, структуры, обслуживающие жилые дома, превращаются в ненужных посредников и «выходят из игры». Что сегодня мы и наблюдаем в некоторых регионах России, где водоканалы переходят на прямые договоры с жильцами. Электросетевые компании, кстати, уже давно применяют такую схему расчетов, но по инерции нанимают обходчиков или требуют данные с жильцов.

Прямой диалог между счетчиками в домах и «ресурсниками» стал возможен благодаря IoT-решениям — беспроводной автоматизированной диспетчеризации. Это отличный пример того, как Интернет вещей меняет бизнес-модель в отрасли.

Аналогично — UBER, который за счет концепции Интернета вещей исключил таксомоторные компании из бизнес-модели частного извоза. Крупные структуры стали просто не нужны и сейчас клиент напрямую общается с водителем.

За счет точного учета, оповещениях о перерасходе ресурсов или авариях подключенные к Интернету приборы учета ЖКХ сохраняют до 30% ресурсов в каждом многоквартирном доме. А помимо удобства, дополнительное преимущество для конечного потребителя — сэкономленные на содержании ненужной «прослойки» деньги.

Диспетчеризация приборов учета воды и удаленного съема показаний — один из наиболее удачных примеров применения технологии Интернета вещей в сфере жилищно-коммунального хозяйства.

Организации, внедрившие IoT-решения для управления многоквартирными жилыми домами, получили эффективный инструмент контроля и учета ресурсов. Такая система автоматизирует трудоемкие операции по сбору и обработке показаний, которые ранее требовали участия половины штата сотрудников. Имея на руках прозрачные данные, управляющая компания выявляет потери и минимизирует расходы на общедомовые нужды (ОДН).

Пример 4. Сельское хозяйство

Более половины производителей томатов и треть хлопководов Израиля используют систему для мониторинга влажности, температуры грунта и других характеристик почвы. Датчик, «закрепленный» за отдельным растением или участком с посевами, отправляет информацию на облачный сервер, откуда данные поступают оператору, выводя на экран состояние саженца и рекомендации по улучшению его плодоносных свойств.

В США сформировали интересный симбиоз такой «пахучей» сферы агротехники как удобрение полей и IoT. Фермер оснастил трактора-распрыскиватели, обслуживающие угодья в радиусе 121 километра от станции, решением на базе беспроводных технологий. Водитель-оператор насосной установки удаленно отслеживает и распределяет подачу органических удобрений на поля, а владелец контролирует расход с экрана своего смартфона.

Пример 5. «Умные» заводы

Зарубежные владельцы заводов уже осознали преимущества IoT в сокращении расходов и увеличении прибыльности индустриального бизнеса. В электроэнергетике и легкой промышленности интерес к применению Интернета вещей есть. С помощью IoT-технологий операторы морских ветрогенераторов удаленно контролируют износ роторов и турбин, отслеживают их производительность. За счет своевременного обслуживания минимизируется риск остановки «ветряков» и отпадает необходимость в отправке бригад на удаленные морские платформы.

Швейцарская компания, выпускающая станки и двигатели, реализовала мечту производственных инженеров — проведение упреждающего техобслуживания (ТО).

Более 5000 единиц оборудования на производственных площадках подключили к IoT-платформе изготовителя, сигнализирующей о необходимости ТО для профилактики возможной поломки. Несколько лет назад компания командировала выездные бригады техников для диагностики на местах.

Сейчас эксплуатант станка или электродвигателя отслеживает состояние оборудования онлайн и вовремя узнает о возможных авариях. Такой «проактивный» мониторинг сократил расходы за счет снижения издержек и ликвидации простоев. Традиционно, ППР (планово-предупредительные ремонты) требовали остановки производственных линий и организовывались по графику, независимо от того, была в них необходимость или нет.

Внедрение IoT-технологии позволило проводить упреждающее техобслуживание тогда, когда оно действительно нужно, и ремонтировать машины до того, как они сломаются. Интернет вещей обеспечил не только непрерывность производства, но и сэкономил на планировании предупредительных работ — затраты на планирование составляют 30-40% от объема ремонтного фонда предприятия.

В ближайшее время бизнес станет первым и основным потребителем IoT-технологий. Топ-менеджеры корпораций рассматривают Интернет вещей в первую очередь как инструмент для снижения расходов и увеличения производительности. Предприниматели хотят использовать инновационную концепцию для вхождения в новые рынки и расширить свой ассортимент за счет использования подключенных устройств.

Промышленники понимают: новые технологии оптимизируют производственный процесс и уберут из него человеческий фактор, а вместе с ним и лишние риски.

Пример 6. «Носимый» IoT

Крупные ИТ-компании начали инвестировать в развитие медицинского Интернета вещей. Одно из таких решений отслеживает динамику болезни и выздоровления пациентов в режиме 24/7 посредством носимого на теле датчика. Мониторинг происходит в режиме реального времени, начиная от сбора показаний в стационаре и дома, завершая направлением данных лечащему врачу и в лаборатории для анализа и принятия решений.

В медицине есть проекты, развернутые в рамках лечебного учреждения и предупреждающие персонал об истощении запаса медикаментов или инструментов.

В обеспечении физической безопасности применение IoT-концепции скорее экзотично, чем привычно. В октябре 2016 года технологию Интернета вещей в прямом смысле «взяла на вооружение» оборонная промышленность — для охраны Крымской военно-морской базы Минобороны РФ закупило комплекс охраны «Часовой-1».

Комплекс, в состав которого входят вибробраслеты, гарантирует безопасность бойцов, охраняющих объекты и проверяющих автотранспорт на «блоках». Каждый браслет оснащен датчиком «неподвижности». Как только часовой прекращает движение более чем на 30 секунд, система посылает на его браслет вибросигнал. Если в течение 15 секунд после предупреждения боец не «оживет» — в караульном помещении объявляется тревога.

IoT — это новый этап развития сети Интернет, который проникает в ранее недоступные сферы, привнося качественные изменения, делая жизнь людей проще, а работу компаний — эффективней.

Машины требуют свой WiFi

Сложности с компонентной базой ушли в прошлое, появился новый вызов: необходимо объединить миллиарды «умных» приборов в единую сеть.

Интеллектуальный станок, датчик температуры масла на промышленном агрегате, смарт холодильник — всем этим устройствам необходима среда для общения. В противном случае они так и останутся «немыми»: обычным счетчиком или датчиком, отличающимся от своих собратьев только «космическим» дизайном.

Если оставить прогнозы о «количестве устройств Интернета вещей к 2020 году» ясно, что IoT-индустрия растет. Инженерам уже не интересно, сколько, 50 миллиардов датчиков и смартфонов будет в сети или 100 миллиардов. Порядок уже ясен, как и цель — подключение «армии» устройств к Интернету.

Для передачи данных разрабатывалось множество протоколов, но каждый из них был «заточен» под определенную задачу: GSM для голосового общения, GPRS для обмена данными с мобильных телефонов, ZigBee — создания локальной сети и управления «умными» домами, а Wi-Fi для беспроводных локальных сетей с высокой скоростью передачи данных.

Эти технологии могут быть применены для решения нецелевых задач и по-разному с ними справляться.

К примеру, Яндекс.Навигатор сможет работать через GPRS/3G/4G и никакая другая связь для такого приложения не подойдет. Мы, конечно, можем подключить смартфон к Wi-Fi и запустить Навигатор, но как только автомобиль отъедет на 100 метров от точки доступа — приложение «закончится». А в «умном» доме не «приживутся» автономные GPRS-датчики — через два дня в них сядут батарейки. Поэтому в интеллектуальном жилище лучше всего подойдет энергоэффективный ZigBee.

Набирая обороты, Интернет вещей выдвигает свои требования:

  1. Небольшой объем данных: датчикам и сенсорам не нужно передавать мега- и гигабайты, как правило это биты и байты.
  2. Энергоэффективность: подавляющая часть датчиков автономны и должны будут работать годами.
  3. Масштабируемость: в сети должны уживаться миллионы различных устройств, и добавление одного-двух миллионов не должно вызывать сложностей.
  4. Глобальность: нужен широкий территориальный охват и как следствие передача информации на большие расстояния.
  5. Проникающая способность: устройства в подвалах, шахтах должны передавать сигнал наружу.
  6. Стоимость устройств: устройства должны быть дешевы и доступны для пользователя, а готовые решения рентабельны для бизнеса.
  7. Простота: принцип «поставил и забыл»: пользователь выберет понятные и дружелюбные устройства.

Казалось бы, сотовые сети — очевидные кандидаты на построение развернутой на десятки километров беспроводной IoT-среды. Однако ни стандарт GSM, ни инфраструктура мобильных операторов изначально не создавались для М2М-диалога. Протоколы сотовой связи предназначены для общения людей: большой объем трафика и высокая скорость обмена данными в густонаселенных районах.

Разработчики изначально не предполагали возможность обмена небольшими объемами данных между разнесенными «умными» сенсорами. Датчику с WiFi необходимо постоянное питание, а элемент умного GSM устройства продержится 2-3 недели. Мы не готовы ежемесячно менять батарейки в десятках устройствах или монтировать к ним проводную систему питания.

Подключение всевозможных устройств к мобильным сетям еще можно представить в населенных пунктах, но за пределами оживленных трасс и урбанизированных территорий протоколы GSM, 3G, LTE не позволяют создавать масштабные IoT проекты — слишком дорого разворачивать и обслуживать инфраструктуру сотовой сети.

В городе сотовая связь ограничена низкой проникающей способностью сигнала. А «умные» датчики или счетчики зачастую будут находиться за несколькими стенами, в техколодцах или на цокольных этажах, где уже не берет GSM.

Фундаментом масштабных проектов станет энергоэффективная сеть, которая удовлетворит запросы промышленников, сельхозпроизводителей, государственные компании в масштабности и невысокой стоимости эксплуатации. Интернету вещей нужен стандарт связи с возможностью широкого территориального охвата, высокой энергоэффективностью, дешевой инфраструктурой и не требующей высоких эксплуатационных расходов.

LPWAN — будущее IoT концепции

С учетом перечисленных требований и ограничений, решением проблемы стало использование технологии на стыке высокой дальности и низкого энергопотребления. Она получила название Low-Power Wide-Area Network (сокращенно – LPWAN) или энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия.

LPWAN разрабатывался специально для межмашинного общения, и стал двигателем дальнобойного Интернета вещей.

Отсутствие высоких требований к объему передаваемой информации позволило сконцентрироваться на других, более важных параметрах технологии и обеспечить 50 километровую дистанцию взаимодействия между разнесенными устройствами, высокую энергоэффективность, проникающую способность и масштабируемость.

Дальнобойная и энергоэффективная, LPWAN отлично подходит для IoT, как в бытовом, так и в промышленном секторе, где имеется потребность в автономной передаче телеметрии на дальние расстояния.

LPWAN гораздо лучше соответствует запросам М2М-сетей, чем та же сотовая связь — тысячи квадратных километров могут быть покрыты одной базовой станцией. Построение такой сети проще, а обслуживание — дешевле. Подобный подход становится единственной альтернативой в случае, когда датчики разнесены по большой территории. Как, например, счетчики воды в пределах одного квартала или датчики влажности почвы, размещенные сразу на нескольких полях.

Интернет вещей

Коллаж об «интернете вещей» в быту

Интернет вещей (англ. internet of things, IoT) — концепция вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

Концепция сформулирована в 1999 году как осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением. Наполнение концепции многообразным технологическим содержанием и внедрение практических решений для её реализации начиная с 2010-х годов считается устойчивой тенденцией в информационных технологиях, прежде всего, благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений, развитию технологий межмашинного взаимодействия, началу активного перехода на IPv6 и освоению программно-определяемых сетей.

История

Концепция и термин для неё впервые сформулированы основателем исследовательской группы Auto-ID (англ.) при Массачусетском технологическом институте Кевином Эштоном (англ. Kevin Ashton) в 1999 году на презентации для руководства Procter & Gamble. В презентации рассказывалось о том, как всеобъемлющее внедрение радиочастотных меток сможет видоизменить систему управления логистическими цепями в корпорации.

В 2004 году в Scientific American опубликована обширная статья, посвящённая «интернету вещей», наглядно показывающая возможности концепции в бытовом применении: в статье приведена иллюстрация, показывающая как бытовые приборы (будильник, кондиционер), домашние системы (система садового полива, охранная система, система освещения), датчики (тепловые, датчики освещённости и движения) и «вещи» (например, лекарственные препараты, снабжённые идентификационной меткой) взаимодействуют друг с другом посредством коммуникационных сетей (инфракрасных, беспроводных, силовых и слаботочных сетей) и обеспечивают полностью автоматическое выполнение процессов (включают кофеварку, изменяют освещённость, напоминают о приёме лекарств, поддерживают температуру, обеспечивают полив сада, позволяют сберегать энергию и управлять её потреблением). Сами по себе представленные варианты домашней автоматизации не были новыми, но упор в публикации на объединении устройств и «вещей» в единую вычислительную сеть, обслуживаемую интернет-протоколами, и рассмотрение «интернета вещей» как особого явления способствовали обретению концепцией широкой популярности.

В отчёте Национального разведывательного совета США (англ. National Intelligence Council) 2008 года «интернет вещей» фигурирует как одна из шести подрывных технологий, указывается, что повсеместное и незаметное для потребителей превращение в интернет-узлы таких распространённых вещей, как товарная упаковка, мебель, бумажные документы, может заметно повысить риски в сфере национальной информационной безопасности.

Период с 2008 по 2009 год аналитики корпорации Cisco считают «настоящим рождением „интернета вещей“», так как, по их оценкам, именно в этом промежутке количество устройств, подключённых к глобальной сети, превысило численность населения Земли, тем самым «интернет людей» стал «интернетом вещей».

С 2009 года при поддержке Еврокомиссии в Брюсселе ежегодно проводится конференция «Internet of Things», на которой представляют доклады еврокомиссары и депутаты Европарламента, правительственные чиновники из европейских стран, руководители таких компаний как SAP, SAS Institute, Telefónica, ведущие учёные крупных университетов и исследовательских лабораторий.

С начала 2010-х годов «интернет вещей» становится движущей силой парадигмы «туманных вычислений» (англ. fog computing), распространяющей принципы облачных вычислений от центров обработки данных к огромному количеству взаимодействующих географически распределённых устройств, которая рассматривается как платформа «интернета вещей».

Начиная с 2011 года Gartner помещает «интернет вещей» в общий цикл хайпа новых технологий на этап «технологического триггера» с указанием срока становления более 10 лет, а с 2012 года периодически выпускается специализированный «цикл хайпа интернета вещей».

Технологии

Средства идентификации

Задействование в «интернете вещей» предметов физического мира, не обязательно оснащённых средствами подключения к сетям передачи данных, требует применения технологий идентификации этих предметов («вещей»). Хотя толчком для появления концепции стала технология RFID, но в качестве таких технологий могут использоваться все средства, применяемые для автоматической идентификации: оптически распознаваемые идентификаторы (штрих-коды, Data Matrix, QR-коды), средства определения местонахождения в режиме реального времени. При всеобъемлющем распространении «интернета вещей» принципиально обеспечить уникальность идентификаторов объектов, что, в свою очередь, требует стандартизации.

Для объектов, непосредственно подключённых к интернет-сетям, традиционный идентификатор — MAC-адрес сетевого адаптера, позволяющий идентифицировать устройство на канальном уровне, при этом диапазон доступных адресов практически неисчерпаем (248 адресов в пространстве MAC-48), а использование идентификатора канального уровня не слишком удобно для приложений. Более широкие возможности по идентификации для таких устройств даёт протокол IPv6, обеспечивающий уникальными адресами сетевого уровня не менее 300 млн устройств на одного жителя Земли.

Средства измерения

Особую роль в интернете вещей играют средства измерения, обеспечивающие преобразование сведений о внешней среде в машиночитаемые данные, и тем самым наполняющие вычислительную среду значимой информацией. Используется широкий класс средств измерения, от элементарных датчиков (например, температуры, давления, освещённости), приборов учёта потребления (таких, как интеллектуальные счётчики) до сложных интегрированных измерительных систем. В рамках концепции «интернета вещей» принципиально объединение средств измерения в сети (такие, как беспроводные датчиковые сети, измерительные комплексы), за счёт чего возможно построение систем межмашинного взаимодействия.

Как особая практическая проблема внедрения «интернета вещей» отмечается необходимость обеспечения максимальной автономности средств измерения, прежде всего, проблема энергоснабжения датчиков. Нахождение эффективных решений, обеспечивающих автономное питание сенсоров (использование фотоэлементов, преобразование энергии вибрации, воздушных потоков, использование беспроводной передачи электричества), позволяет масштабировать сенсорные сети без повышения затрат на обслуживание (в виде смены батареек или подзарядки аккумуляторов датчиков).

Средства передачи данных

Спектр возможных технологий передачи данных охватывает все возможные средства беспроводных и проводных сетей.

Для беспроводной передачи данных особо важную роль в построении «интернета вещей» играют такие качества, как эффективность в условиях низких скоростей, отказоустойчивость, адаптивность, возможность самоорганизации. Основной интерес в этом качестве представляет стандарт IEEE 802.15.4, определяющий физический слой и управление доступом для организации энергоэффективных персональных сетей, и являющийся основой для таких протоколов, как ZigBee, WirelessHart, MiWi, 6LoWPAN, LPWAN.

Среди проводных технологий важную роль в проникновении «интернета вещей» играют решения PLC — технологии построения сетей передачи данных по линиям электропередачи, так как во многих приложениях присутствует доступ к электросетям (например, торговые автоматы, банкоматы, интеллектуальные счётчики, контроллеры освещения изначально подключены к сети электроснабжения). 6LoWPAN, реализующий слой IPv6 как над IEEE 802.15.4, так и над PLC, будучи открытым протоколом, стандартизуемым IETF, отмечается как особо важный для развития «интернета вещей».

Средства обработки данных

Этот раздел статьи ещё не написан. Согласно замыслу одного или нескольких участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел.
Вы можете помочь проекту, написав этот раздел.

Примечания

  1. Internet Of Things (англ.). Gartner IT glossary. Gartner (5 May 2012). — «The Internet of Things is the network of physical objects that contain embedded technology to communicate and sense or interact with their internal states or the external environment.». Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  2. 1 2 Эштон, 2009.
  3. Hung LeHong, Jackie Fenn. Key Trends to Watch in Gartner 2012 Emerging Technologies Hype Cycle (англ.). ] (18 September 2012). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  4. Черняк, 2012, «…распространение беспроводных сетей, активный переход на IPv6 и плюс к этому рост популярности облаков и появление группы технологий межмашинного взаимодействия (Machine to Machine, M2M) постепенно перемещают Интернет вещей в практическую плоскость».
  5. Черняк, 2012, «Этот термин предложил в 1999 году Кевин Эштон, один из первых энтузиастов, увлекшихся RFID, а сейчас возглавляющий исследовательский центр Auto-ID Center в Массачусетском технологическом институте».
  6. Эштон, 2009, «Linking the new idea of RFID in P&G’s supply chain to the then-red-hot topic of the Internet was more than just a good way to get executive attention».
  7. Neil Gershenfeld, Raffi Krikorian, Danny Cohen. The Internet of Things (англ.). Scientific American, Oct, 2004 (1 October 2004). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  8. NIC, 2008, «Individuals, businesses, and governments are unprepared for a possible future when Internet nodes reside in such everyday things as food packages, furniture, paper documents, and more… But to the extent that everyday objects become information-security risks, the IoT could distribute those risks far more widely than the Internet has to date».
  9. Dave Evans. The Internet of Things. How the Next Evolution of the Internet Is Changing Everything (англ.). Cisco White Paper. Cisco Systems (11 April 2011). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  10. The 2nd Annual Internet of Things 2010 (англ.). Forum Europe (1 January 2010). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  11. The 3rd Annual Internet of Things 2011 (англ.). Forum Europe (1 January 2011). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  12. Flavio Bonomi, Rodolfo Milito, Jiang Zhu, Sateesh Addepalli. Fog Computing and Its Role in the Internet of Things (англ.). SIGCOMM’2012. ACM (19 June 2012). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  13. Черняк, 2012.
  14. Hung LeHong. Hype Cycle for the Internet of Things, 2012 (англ.) (недоступная ссылка). Hype Cycles. Gartner (27 July 2012). Дата обращения 30 ноября 2012. Архивировано 24 января 2013 года.
  15. Zach Shelby, Carsten Bormann. 6LoWPAN: The wireless embedded Internet — Part 1: Why 6LoWPAN? (англ.). EE Times (23 May 2011). Дата обращения 1 января 2013. Архивировано 24 января 2013 года.
  16. Алексей Лагутенков. Тихая экспансия интернета вещей // Наука и жизнь. — 2018. — № 5. — С. 38—42.
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *