Інформація про новину
  • Переглядів: 895
  • Дата: 20-09-2020, 10:58
20-09-2020, 10:58

6. Інтернет речей

Категорія: Інформатика





Попередня сторінка:  5. Навчання в інтернеті
Наступна сторінка:   7. Мова програмування. Середовище прог...

Ви дізнаєтесь:

  • що розуміють під терміном «інтєрнєт речей»;
  • як речі взаємодіють між собою;
  • де застосовують концепцію інтернету речей.

1. Що розуміють під терміном «інтєрнєтречей»?

Чи маєте ви пристрій, що відправляє дані на ваш смартфон? Як, перебуваючи в дорозі, за допомогою лише комп'ютерного пристрою і мобільного інтернету, ваші рідні можуть зберігати свою оселю в безпеці й контролювати витрати електроенергії? Це може забезпечувати інтєрнєт речей — технологія, що набирає популярності у світі. Квартири, будинки та цілі міста дедалі активніше використовують цю концепцію у своєму повсякденному житті. їх часто називають смарт (від англ, smart — «розумні»).

Мал. 6.1

Термін «інтєрнєт речей» (від англ, internet of things) уперше з’явився ще в 1999 році. Він являє собою концепцію комунікаційної мережі об’єктів («речей»), у які вбудовано технологію для взаємодії між собою та з навколишнім середовищем (мал. 6.1). Крім того, ця

технологія передбачає можливість виконувати певні дії без втручання людини. Тобто пристрої, що розміщені в будинках, убудовані в автомобілі, виконують опрацювання інформації, її аналіз та обмін між собою та, залежно від результатів, приймають рішення і виконують певні передбачені дії. Середовище роботи таких пристроїв не обмежується лише «розумним» будинком, воно може охоплювати все місто.

Автором цієї концепції є британський учений Кевін Ештон. За словами Ештона, до цього часу інтернет слугував переважно для пошуку інформації і був повністю залежним від людей: тих, які подають інформацію, натискають на кнопки, завантажують відео та фото на сервер, сканують коди тощо. У майбутньому, за уявленням Ештона, речі самі вноситимуть дані про себе.

Інтернет речей {Internet of things, IoT) — концепція, яка дає змогу об’єктам (фізичним речам), підключеним до інтернету, взаємодіяти одне з одним, або із зовнішнім світом, здійснювати опрацювання інформації та її аналіз, обмінюватись інформацією між собою та, залежно від результатів, приймати рішення частково або повністю без людини й виконувати певні дії.

У найзагальнішому вигляді з інформаційно-комунікаційної точки зору інтернет речей можна записати у вигляді такої символічної формули:

Найважливішими відмінностями інтернету речей від існуючого інтернету людей є:

• фокус на речах, а не на людині;

• істотно більша кількість підключених об’єктів;

• істотно менші розміри об’єктів і невисокі швидкості передавання даних;

• фокус на зчитуванні інформації, а не на комунікаціях;

• необхідність створення нової інфраструктури й альтернативних стандартів.

2. Як речі взаємодіють між собою?

Для реалізації інтернету речей потрібна екосистема: ґаджети з датчиками; мережа доступу та передачі інформації; платформи для управління мережею, пристроями й додатками. Вона передбачає чотири рівні:

1. Сенсори (датчики), які вбудовані в «розумні об’єкти». Існують різні типи датчиків для відповідних цілей, наприклад, для вимірювання температури, тиску, швидкості руху, місця розташування та ін. Датчики можуть мати невелику пам’ять, даючи можливість записувати кілька результатів вимірювань. Датчик може вимірювати

фізичні параметри контрольованого об’єкта або явища й перетворювати їх у сигнал, який може бути прийнятий відповідним проміжним мережевим пристроєм (комп’ютером).

2. Мережа доступу й передавання інформаційних даних. Може бути реалізована на базі високопродуктивної дротової або бездротової мережевої інфраструктури як транспортне середовище (локальної мережі, Wi-Fi або персональної мережі).

3. Платформа, яка здійснює отримання, зберігання, аналіз, опрацювання великої кількості даних, що надходять у режимі реального часу, та забезпечує управління мережею, пристроями та додатками.

4. Кінцевий пристрій, який діє за допомогою спеціальних додатків чи програм відповідно до алгоритму, що передається.

Наприклад, для вирішення певної задачі комп’ютер зв’язується через публічний інтернет з невеликим пристроєм, до якого підключено відповідний датчик (наприклад, температури), як це показано на малюнку 6.2.

Основна відмінність мереж наступного покоління від традиційних мереж — у тому, що всю інформацію, яка циркулює в мережі, розбито на дві складові. Це сигнальна інформація, що забезпечує комутацію абонентів та надання послуг, і безпосередньо дані користувача, які містять корисну інформацію, призначену абоненту (голос, відео, дані).

Розглянемо принцип функціонування інтернету речей на прикладі «розумної теплиці» (мал. 6.3).

У речі можна вмонтовувати сенсори. Вони здатні навіть без власного джерела струму комунікувати з приладами зчитування. Кожна річ має індивідуальний номер. У примітивному варіанті таку методику застосовують, скажімо, у сфері логістики: посилки

самостійно розпізнаються зчитувальними приладами й пересилаються у правильному напрямку.

Наприклад, за допомогою вмонтованих сенсорів «розумний» будинок має інформацію не лише про рівень тепла в різних приміщеннях. Він «знає» також, у яких кімнатах перебувають люди, як вони пересуваються, що роблять. Якщо пристрої розумного будинку з’єднані зі смартофоном власника, то вони можуть також «вираховувати» місцезнаходження своїх мешканців навіть за його межами. Наприклад, якщо людина налаштовує будильник на смартфоні на певну годину, «розумний» будинок уже за пів години до цього увімкне опалення, причому отримає дані від метеостанції та підлаштує мікроклімат відповідно до змін температури на вулиці й переваг щодо мікроклімату в будинку господарів.

3. Де застосовують концепцію інтернету речей?

Експерти стверджують, що інтернет речей є однією з найперспек-тивніших технологій, яка вже сьогодні фактично створює сотні нових продуктів і використовується в побуті, облаштуванні дому, підтримці

систем безпеки, у медицині, транспорті, торгівлі, промисловості, сільському господарстві тощо.

На основі інтернету речей можуть бути реалізовані всілякі «розумні» додатки в різних сферах діяльності й життя людини: «розумна планета», «розумне місто», «розумний будинок», «розумна енергетика», «розумний транспорт».

Проект «Розумне місто» передбачає, що міська інфраструктура й супутні муніципальні послуги, такі як освіта, охорона здоров’я, громадська безпека, житлово-комунальне господарство, стануть більше пов’язаними й ефективними. Датчики на громадському транспорті, контроль за рівнем води у водоймах, датчики шуму та забруднення, сміттєві баки з датчиками заповнюваності. Це зробить міста зручнішими та безпечнішими. А збір великих даних на основі датчиків допоможе місцевій владі краще розуміти потреби міста й жителів. З появою розумних міст автомобілі теж під’єднаються до інтернету. Вони самостійно оцінюватимуть ситуацію на дорозі. Або писатимуть повідомлення, якщо палива не вистачає на дорогу до роботи, розряджається акумулятор чи підскочить тиск у шинах тощо.

Проект «Розумний будинок» передбачає, що система розпізнаватиме конкретні ситуації, які відбуваються в будинку, і реагуватиме на них відповідним чином, що забезпечить мешканцям безпеку, комфорт і ресурсозбереження. За проектом «Розумна медицина» лікарі й пацієнти зможуть отримати віддалений доступ до дорогого медичного обладнання або до електронної історії хвороби в будь-якому місці, буде реалізовано систему віддаленого моніторингу здоров’я, автоматизовано видачу лікарських препаратів хворим і багато іншого.

Магазини без касирів, віртуальна й доповнена реальність, камери відеоспостереження з розпізнаванням облич у метро — це теж інтернет речей. Інтернет речей змінює процес покупок. Продавець відстежує маршрут покупця та збирає дані про моделі поведінки. Це допомагає визначити, чи потрібно надавати знижку, і якщо так, то на скільки відсотків. Усі дані від тисяч покупців допоможуть продавцеві вдосконалити свій магазин. Наприклад, змінити розташування товарів на полицях, що приведе до зростання продажів.

Сьогодні вже багато хто з дорослих і дітей користуються пристроями, до яких вбудована технологія інтернету речей. Найбільш поширеними є фітнес-браслети, смарт-годинники, «розумні окуляри» тощо (мал. 6.4). Для багатьох ці пристрої стали незамінними в ранкових пробіжках або заняттях на тренажерах. Вони можуть слідкувати за фазами сну користувача та активністю протягом дня, відстежувати ритм серцебиття, раціон. Усі дані синхронізуються із власним додатком на смартфоні, який дає рекомендації щодо здоров’я, а також може надсилати повідомлення в персональну базу здоров’я та регулювати потребу в медикаментах, обмежувати рухову активність тощо.

Для тих, хто має домашніх улюбленців, інтернет речей також стане у пригоді. Пристрої автоматичної годівниці з ІоТ забезпечать домашньому улюбленцю безперебійний доступ до їжі, навіть якщо господарі вирушили у тривалу відпустку. На відміну від звичайних автоматичних годівниць, цей ґаджет обладнано системою розпізнавання «облич» тварин, що знадобиться за наявності в родині декількох пухнастих і дасть змогу господарям контролювати режим харчування кожного улюбленця.

Вправа 1. Як працює інтернет речей.

Завдання. Розгляньте відео «Як працює інтернет речей» за посиланням

https://cutt.ly/drlMYnN

. Визначте, який приклад використано у відео для пояснення концепції інтернету речей.

1. У браузері відкрийте посилання за вказаною адресою.

2. Завантажте відео на комп’ютер. Керуйте відтворенням відео у програмі перегляду відео (мал. 6.5).

3. Визначте, який приклад використано у відео для пояснення концепції інтернету речей. З якого часу перегляду відео розпочинається демонстрація прикладу?

4. Поясніть складові інтернету речей, використані у відеопоясненні.

Вправа 2. Як працює інтернет речей у виробництві.

Завдання. Розгляньте відєо «Як це працює: інтернет речей у виробництві» за посиланням

https://cutt.ly/

ВгІМІЛР. Визначте, який вплив має інтернет речей на виробництво.

1. У браузері відкрийте посилання за вказаною адресою.

2. Скористайтесь онлайновим перекладачем для отримання інформації, про що йтиметься у відео (мал. 6.6).

3. Увімкніть перегляд відео.

4. Визначте, який вплив має інтернет речей на виробництво.

Вправа 3. Власний проект.

Завдання. Створіть у середовищі

https://www.tinkercad.com/

проект, у якому світлодіод блиматиме з деякою частотою. Дослідіть, чи можна вважати цей проект прототипом інтернету речей.

1. Увійдіть у клас на сервісі

https://www.tinkercad.com/

, код якого та доступ надасть вчитель або вчителька. За наданим псевдонімом увійдіть у середовище.

2. У меню сервісів оберіть

3. Створіть новий проект. У поле для створення проекту з бібліотеки складових перетягніть складові проекту: а) макетна плата, на яку кріпляться елементи схеми:

б) мікроконтролер Ардуїно, за допомогою якого відбувається виконання програми у проекті:

4. Складіть схему, як показано на малюнку 6.7. Урахуйте, що лінії з’єднання утворюються одразу після натиснення місця з’єднання на платі й точки входу/виходу на мікроконтролері. Коротка ніжка світлодіода приєднується до GND (земля), а довга через резистор — до цифрового виходу 13, на який надсилається сигнал з мікропроцесора.

5. Відкрийте код, який автоматично згенерувався системою. Для цьо

го натисніть

. Навіщо подібний редактор коду?

6. Запустіть програму на виконання. Для цього натисніть Почати

моделювання

Перевірте, чи буде вмикатись і вимикатись ваш

маячок.

7. Яких елементів бракує у проекті, щоб його можна було віднести до інтернету речей? Розгляньте базовий набір елементів. Чи є серед них датчики? Які? Які проекти можна було б з ними реалізувати? Що потрібно, щоб об’єкти на макетній платі обмінювались даними?

8. Обговоріть і зробіть висновок за умовою задачі.

1. Чи звичайний інтернет відрізняється від інтернету речей?

2. Які пристрої використовують в ІоТ?

3. Якими є складові інтернету речей?

4. Як можуть взаємодіяти речі між собою в мережі?

5. Чи можуть втручатись люди у взаємодію речей через мережу?

6. Як концепція інтернету речей використовується в житті людей?

7. Якими є сфери застосування інтернету речей?

8. Що з інтернету речей застосовують ваші рідні вже зараз?

9. Розгляньте відео про життя героя в розумному будинку за посиланням:

https://cutt.ly/nrlMDJ7

. Обговоріть і придумайте, як озвучити історію, що продемонстрована у відео.

10. Розгляньте відео про роботу героя в розумному офісі за посиланням:

https://cutt.ly/lrlMHsn

. Обговоріть і придумайте, як озвучити історію, яку продемонстровано у відео.

11. Розгляньте відео про особливості покупок у «розумному магазині» за посиланням:

https://cutt

. ly/zrlMLyO. Обговоріть і придумайте, як озвучити історію, яку продемонстровано у відео.

12. Розгляньте відео про особливості використання інтернету речей у сільському господарстві за посиланням:

https://cutt.ly/TrlMXoO

. Обговоріть і придумайте, як озвучити історію, яку продемонстровано у відео.

13. Розгляньте відео про роботу з використанням інтернету речей за посиланням:

https://cutt.ly/

ErIMVPV. Обговоріть і придумайте, як озвучити історію, яку продемонстровано у відео.

14. Розгляньте відео про організацію виробництва та концепції інтернету речей за посиланням: https:// cutt.ly/2rlMNK3. Обговоріть і придумайте, як озвучити історію, яку продемонстровано у відео.

15. Поставте одне одному запитання за матеріалами відео за посиланням

https://cutt.ly/krlMOKG

.

16. Обговоріть і сплануйте зі старшими проект, який можна створити на базі мікроконтролераЛдду/но за концепцією інтернету речей. Залучіть до своєї роботи старшокласників чи батьків. Протестуйте його в середовищі

https://www.tinkercad.com

. Використайте реальні складові для створення свого проекту.

17. Складіть розповідь, як інтернет речей допомагає лісівникам і рятувальникам у боротьбі з лісовими пожежами (мал. 6.8)

18. Складіть субтитри до відео про використання інтернету речей в агробізнесі за посиланнями:

https://cutt

. Іу/8гІМ6гН,

https://cutt

. ly/url 1 uFW.

19. Складіть розповідь про шкільне життя з інтернетом речей за відео:

https://cutt.ly/Brl1guJ

.

20. Складіть презентацію про прогнози використання інтернету речей. Скористайтесь матеріалами сайта за посиланням:

https://cutt

. ly/Nu4KA95.

Побудуйте схему, яка пояснює застосування інтернету речей, і складіть за нею розповідь.

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика 7 клас Морзе

 



Попередня сторінка:  5. Навчання в інтернеті
Наступна сторінка:   7. Мова програмування. Середовище прог...



^