Умные города, дома и машины: зачем нам интернет вещей

Опубликовано

Апрель 08

Читаешь эту статью со смартфона или ноутбука? А ведь твои гаджеты способны не только показывать буквы на экране. Вместе с кофеваркой, которая варит эспрессо, или фитнес-трекером на руке, они могут образовать интернет вещей. Если это, конечно, умная кофеварка. Именно интернет вещей позволяет завести автомобиль во время завтрака или включить робот-пылесос со смартфона, сидя в офисе.

 

Что за вещи и при чем здесь интернет

 

Интернет вещей (Internet of things, IoT) – концепция, которая позволяет физическим вещам, подключенным к интернету, взаимодействовать друг с другом или с внешним миром, частично или полностью без человека.

 

“Вещи” буквально означают любые предметы, которые подключаются к интернету и друг к другу. Это может быть что угодно: зубная щетка, смартфон, фитнес-браслет, лампочка, дверной замок, кроссовки или двигатель машины. У каждого из этих устройств есть идентификационный номер. Эти объекты подключаются с помощью проводной или беспроводной связи. Независимо от подхода, интернет вещей позволяет перемещать данные (и управлять процессами) как из спальни в кухню, так и из США в Украину.

 

Цель IoT – измерение, сбор и анализ данных для лучшего обслуживания клиентов и улучшения качества продукции.

 

Как это работает: стандарты и типы подключений

 

Для реализации IoT нужна экосистема: гаджеты с датчиками; сеть доступа и передачи информации; платформы для управления сетью, устройствами и приложениями.

Для передачи данных есть несколько стандартов:

Стандарт eMTC (enhanced Machine-Type Communication) разворачивается на основе мобильных сетей LTE, а EC-GSM-IoT (Extended Coverage – GSM – Internet of Things) работает поверх сети GSM.

Но самый популярный – стандарт NB-IoT (Narrowband IoT). Он может быть развернут, как в сетях GSM или LTE, так и отдельной сетью.

 

Все IoT-проекты делятся на две группы: массовые (Massive MTC) и критические (Critical MTC). Перед каждым типом стоят свои задачи, и у каждого – свои требования к сети.
Массовые IoT-проекты – это, например, умные дома, счетчики, решения для отслеживания грузоперевозок или сельского хозяйства. Это передача небольшого количества данных от огромного количества сенсоров. Если один раз по какой-либо причине информацию со счетчика не получили – ничего критичного, данные обновятся во время следующего сеанса передачи. Для массовых проектов нужно, чтобы устройства были дешевыми и потребляли мало энергии. Частично такие проекты могут быть реализованы на основе GSM-сетей, но большинство построены на основе инфраструктуры LTE.

 

В критической машинной коммуникации другие запросы – низкая задержка передачи сигнала (меньше 5 миллисекунд) и высокая надежность сети. От работы сети зависит безопасность и даже жизнь пользователя. Это могут быть самоуправляемые автомобили, удаленная хирургия или управление промышленным оборудованием. Эти решения пока существуют в виде прототипов или тестовых образцов, для их реализации нужны сети следующего поколения – 5G.

 

На чем писать?

 

Каждый из трех этапов — измерение, сбор и анализ – имеет свою среду и ограничения. На каждом этапе разработки может быть свой язык программирования для IoT.

 

Согласно последнему опросу Фонда Eclipse, разработчики используют несколько языков программирования для IoT: C, C ++, Java, JavaScript, Python и PHP.

 

Лучшие три языка программирования для IoT:

С – идеальный язык для низкоуровневого кода (то есть кода, близкого к аппаратному уровню), он не требует большой вычислительной мощности и способен напрямую работать с оперативной памятью.

C также пользуются при программировании микроконтроллеров, что делает его простым для приложений на уровне датчиков и шлюзов. Тем не менее, из-за низкого уровня, его синтаксис может стать загроможденным и запутанным.

 

А что с Java? Для приложений IoT с помощью виртуальной машины Java (JVM) код может быть передан на любой чип. Код можно использовать там, где распространены JVM, например для смартфонов и серверов. И на самых маленьких компьютерах, что делает его идеальным для IoT.

 

Python начал свой путь как язык сценариев высокого уровня. У него много библиотек и он может выполнять больше работы с меньшим количеством строк кода. Он идеально подходит для анализа данных в системах IoT.

Исходный код компактен и читабелен, так как синтаксис чистый. Python прост в освоении, широко используется и надежно поддерживается. Отличный выбор для управления и организации сложных потоков данных без необходимости поддерживать одинаково сложные кодовые базы. Python набирает популярность для простых модульных проектов, в которых вычислительные потребности варьируются от умеренных до низких.

 

Где и зачем использовать интернет вещей

 

Везде, где нужно мониторить состояния объектов или собирать большие данные для последующего анализа.

Умные города: датчики на общественном транспорте, контроль за уровнем воды в водоемах, датчики шума и загрязнения, мусорные баки с датчиками наполняемости (как в Нидерландах). Это делает города удобнее и безопаснее. А сбор больших данных на основе датчиков помогает местным властям лучше понимать потребности города и жителей. Например, в Барселоне городской трафик регулируют умные светофоры – в приоритете зеленый свет для общественного транспорта и служб спасения в случае происшествий.

 

Умный транспорт: с появлением умных городов автомобили тоже подключатся к интернету. Они сами оценят ситуацию на дороге. Или напишут сообщение, если топлива не хватает на дорогу до работы, садится аккумулятор или подскочит давление в шинах. В перспективе – тебя отвезет на работу самоуправляемый автомобиль.

 

Умные дома: приехать сразу в теплый дом, включив обогрев через смартфон? Да, это прелесть умного дома. Кофеварка, которая знает, когда ты проснешься и варит кофе за минуту. Умные счетчики сами фиксируют, сколько энергии было потрачено в этом месяце – не нужно снимать показания и возиться с бумажками. Умные лифты оповещают о поломках, а холодильник сообщает на смартфон, что закончились продукты.

 

Магазины без кассиров, виртуальная и дополненная реальность, камеры видеонаблюдения с распознаванием лиц в метро – это тоже интернет вещей. Технология iBeacon от Apple меняет процесс покупок. Продавец отслеживает маршрут покупателя и собирает данные о моделях поведения. Это помогает определить, нужно ли давать скидку и на сколько процентов. Все данные от тысяч покупателей, помогут продавцу усовершенствовать свой магазин. Например, изменить расположение товаров на полках, что приведет к росту продаж.

 

Почему я не могу окружить себя умными вещами уже сегодня

 

Сейчас не хватает стандартизации. Это может стать проблемой, если покупать умные устройства не системно. Пока что они плохо совместимы между собой. Чтобы использовать IoT по полной, необходимо 5G. Сети пятого поколения позволят снизить задержки, одновременно поддерживать огромное количество подключений, продлить срок службы умных устройств до 10 лет. Особенность 5G в том, что в рамках одной сети она объединит все приложения и устройства. Это достигается благодаря «сегментированию” сети на фрагменты, каждый из которых предназначен для определенных нужд.

 

Будущее уже здесь

 

Интернет вещей изменит наш мир. Соединение всех вещей с помощью датчиков и облачных вычислений откроет дверь следующей промышленной революции. Чем больше мы будем пользоваться интернетом вещей, тем больше будет данных о производительности, проблемах и возможностях продукта.

 

Анализ данных даст более четкое представление о том, какой язык программирования лучше всего подходит для конкретного сценария развития IoT. До тех пор разработка программного обеспечения IoT будет оставаться многоязычной.

 

Для того, чтобы реализовывать потенциал интернета вещей, нужно тесное сотрудничество бизнеса, телеком-операторов, правительств и пользователей. Развитие рынка зависит от множества факторов, но участникам процесса придется меняться гораздо быстрее, чем это происходит сегодня. Вероятно, что скоро мы будем окружены сотнями умных роботов и устройств.

 

Главное – помнить, что IoT должен служить одной из этих идей: повышать эффективность, улучшать здоровье и безопасность или улучшать работу наших городов, домов и предприятий.

Не терпится начать обучение? Просмотреть курсы
Не упускай возможность учиться и развиваться