Заттар интернеті

Заттар интернеті (ағылш. Internet of things, IoT) — бір-бірімен немесе сыртқы ортамен әрекеттесу үшін кіріктірілген құралдармен және технологиялармен жабдықталған физикалық объектілер («заттар») арасындағы деректерді беру желісінің түсінігі.

Заттар интернеті – ақпарат жинауға және алмасуға мүмкіндік беретін электроникамен, арнайы бағдарламамен, сенсорлармен және интернетке шығу мүмкіндігімен жабдықталған физикалық объектілердің желісі.

Интернет заттары (IoT) сенсорлары, өңдеу мүмкіндігі, бағдарламалық жасақтамасы және Интернет немесе басқа байланыс желілері арқылы деректерді басқа құрылғылармен және жүйелермен байланыстыратын және алмастыратын басқа технологиялары бар физикалық объектілерді (немесе осындай объектілер тобын) сипаттайды. Мұндай желілерді ұйымдастыру экономикалық және әлеуметтік процестерді қайта құрылымдауға, кейбір әрекеттер мен операциялардан адамның қатысу қажеттілігін жоюға қабілетті деп болжанады.

Тұжырымдама 1999 жылы физикалық объектілердің бір-бірімен және сыртқы ортамен әрекеттесуі үшін радиожиілік сәйкестендіру құралдарын кеңінен қолдану перспективаларын түсіну ретінде тұжырымдалған. 2010 жылдардан бастап концепцияны алуан түрлі технологиялық мазмұнмен толтыру және оны жүзеге асырудың практикалық шешімдерін енгізу ақпараттық технологияның тұрақты үрдісі болып саналды, ең алдымен сымсыз желілердің кең таралуына, бұлтты есептеулердің пайда болуына, машинаның дамуына байланысты.

Тарихы

Оның тұжырымдамасы мен терминін алғаш рет Массачусетс технологиялық институтындағы Auto -ID Labs зерттеу тобының негізін қалаушы Кевин Эштон 1999 жылы Procter&Gamble басшылығына арналған презентацияда тұжырымдаған. Презентацияда RFID белгілерін кешенді енгізу корпорациядағы жеткізу тізбегін басқару жүйесін қалай түрлендіруге болатыны туралы айтылды.

2004 жылы Scientific American журналы «Заттар интернетіне» арналған кең көлемді мақаланы жариялады, бұл концепцияның тұрмыстық қолданудағы мүмкіндіктерін нақты көрсетеді: мақалада тұрмыстық техниканың (оятқыш, кондиционер), үйде қалай жұмыс істейтіні көрсетілген иллюстрация берілген.

• жүйелер (бақша суару жүйесі, қауіпсіздік жүйесі, жарықтандыру жүйесі),
• сенсорлар (жылу, жарық және қозғалыс сенсорлары) және
• «заттар» (мысалы, сәйкестендіру белгісі бар дәрілер) байланыс желілері (инфрақызыл, сымсыз, қуат және төмен вольтты желілер) және процестердің толық автоматты орындалуын қамтамасыз етеді (кофеқайнатқышты қосыңыз, жарықтандыруды өзгертіңіз, дәрі қабылдауды еске түсіріңіз, температураны ұстаңыз, бақшаны суарыңыз, энергияны үнемдеңіз және оны тұтынуды реттеңіз). Үйді автоматтандырудың ұсынылған нұсқалары өздігінен жаңа емес, бірақ басылымда құрылғылар мен «заттарды» Интернет протоколдары арқылы қызмет ететін бір компьютерлік желіге біріктіруге баса назар аудару және «заттар интернетін» ерекше құбылыс ретінде қарастыру ықпал етті.

Ұлттық барлау кеңесінің 2008 жылғы есебінде заттар интернеті алты бұзушы технологиялардың бірі ретінде көрсетілген, бұл тұтынушыларға кең таралған және көрінбейтін өнімдердің қаптамасы, жиһаздар, қағаз құжаттары сияқты кең таралған нәрселердің Интернет сайттарына айналуы ұлттық ақпараттық қауіпсіздік саласында тәуекелдерді айтарлықтай арттыруы мүмкін екенін көрсетеді.

2008 жылдан 2009 жылға дейінгі кезеңді Cisco сарапшылары «заттар интернетінің нағыз тууы» деп санайды, өйткені олардың бағалауы бойынша, дәл осы кезеңде ғаламдық желіге қосылған құрылғылардың саны 2009 жылғы халық санынан асып түсті. Жер, осылайша «интернет адамдары» «заттар интернетіне» айналды.

2009 жылдан бастап Еуропалық Комиссияның қолдауымен жыл сайын Брюссельде «Заттардың интернеті» конференциясы өткізіледі, онда Еуропалық комиссарлар мен Еуропарламент депутаттары, еуропалық елдердің мемлекеттік қызметкерлері, компаниялар басшылары баяндама жасайды. SAP, SAS институты, Telefónica сияқты ірі университеттердің жетекші ғалымдары мен ғылыми-зерттеу зертханалары.

2010 жылдардың басынан бастап «Заттардың интернеті» «тұмандық есептеулер» парадигмасының қозғаушы күшіне айналды, бұлтты есептеу принциптерін деректер орталықтарынан «Интернет» ретінде қарастырылатын өзара әрекеттесетін географиялық бөлінген құрылғылардың үлкен санына таратады. заттардың» платформасы  .  

2011 жылдан бастап Gartner 10 жылдан астам қалыптасу кезеңін көрсететін «технологиялық триггер» сатысында «Заттардың интернетін» жаңа технологиялардың жалпы хайп цикліне орналастырады, ал 2012 жылдан бастап мамандандырылған «Заттардың интернеті хайп» циклі» мерзімді түрде шығарылды

Технология

Сәйкестендіру құралдары

Деректер желілеріне қосылу құралдарымен міндетті түрде жабдықталмаған физикалық әлемнің объектілерін «заттардың интернетіне» тарту осы объектілерді («заттарды») анықтау технологияларын пайдалануды талап етеді. RFID технологиясы концепцияның пайда болуына түрткі болғанымен , автоматты сәйкестендіру үшін қолданылатын барлық құралдар мұндай технологиялар ретінде пайдаланылуы мүмкін: оптикалық танылатын идентификаторлар ( штрих-кодтар , деректер матрицасы , QR кодтары ), нақты уақыттағы орынды анықтау құралдары. «Заттардың интернеті» жан-жақты таралуымен объект идентификаторларының бірегейлігін қамтамасыз ету маңызды, бұл өз кезегінде стандарттауды талап етеді.

Интернет желілеріне тікелей қосылған объектілер үшін дәстүрлі идентификатор желілік адаптердің MAC мекенжайы болып табылады , ол құрылғыны сілтеме деңгейінде анықтауға мүмкіндік береді, бұл ретте қол жетімді мекенжайлар ауқымы іс жүзінде сарқылмайды ( MAC-48 жүйесінде 2 ⁴⁸ мекенжай). бос орын) және сілтеме қабатының идентификаторын пайдалану қолданбалар үшін тым ыңғайлы емес. Мұндай құрылғыларды сәйкестендірудің кең мүмкіндіктері IPv6 протоколымен қамтамасыз етілген , ол Жер тұрғындарына кемінде 300 миллион құрылғыны желілік деңгейдің бірегей мекенжайларымен қамтамасыз етеді.

Өлшеу

Заттар интернетінде өлшеу құралдары ерекше рөл атқарады, сыртқы орта туралы ақпаратты машина оқитын деректерге айналдыруды қамтамасыз етеді және сол арқылы есептеу ортасын мағыналы ақпаратпен толтырады. Өлшеу құралдарының кең класы қарапайым датчиктерден (мысалы, температура, қысым, жарықтандыру), тұтынуды есепке алу құрылғыларынан ( ақылды есептегіштер сияқты ) күрделі біріктірілген өлшеу жүйелеріне дейін қолданылады. «Заттардың интернеті» концепциясы аясында желіде өлшеу құралдарын біріктіру (мысалы, сымсыз сенсорлық желілер, өлшеу кешендері) негізгі болып табылады, соның арқасында машинадан машинаға өзара әрекеттесу жүйелерін құруға болады.

«Заттардың интернетін» енгізудің арнайы практикалық мәселесі ретінде өлшеу құралдарының максималды автономиясын қамтамасыз ету қажеттілігі, ең алдымен датчиктерді электрмен жабдықтау мәселесі атап өтіледі. Датчиктерді автономды қуатпен қамтамасыз ететін тиімді шешімдерді табу (фотоэлементтерді пайдалану , діріл энергиясын түрлендіру, ауа ағындары, сымсыз электр беруді пайдалану) техникалық қызмет көрсету шығындарын арттырмай (батареяларды ауыстыру немесе сенсорлық батареяларды зарядтау түрінде) сенсорлық желілерді масштабтауға мүмкіндік береді.

Коммуникациялық құралдар

Мәліметтерді жіберудің мүмкін технологияларының спектрі сымсыз және сымды желілердің барлық мүмкін құралдарын қамтиды .

Сымсыз деректерді беру үшін төмен жылдамдықтағы тиімділік, ақауларға төзімділік, бейімделу және өзін-өзі ұйымдастыру мүмкіндігі сияқты қасиеттер «заттар интернетін» құруда ерекше маңызды рөл атқарады. Бұл қуатта басты қызығушылық IEEE 802.15.4 стандарты болып табылады, ол энергияны үнемдейтін жеке желілерді ұйымдастыру үшін физикалық деңгейді және қол жеткізуді басқаруды анықтайды және ZigBee, WirelessHart, MiWi, 6LoWPAN, LPWAN сияқты хаттамалардың негізі болып табылады .

Сымды технологиялар арасында PLC шешімдері заттардың интернетіне енуде маңызды рөл атқарады - электр  желілері арқылы деректерді беру желілерін құру технологиялары , өйткені көптеген қосымшалар электр желілеріне қол жеткізе алады (мысалы, автоматтар, банкоматтар, смарт есептегіштер, жарықтандыру). контроллерлер бастапқыда желілік қуат көзіне қосылған). IEEE 802.15.4 және PLC арқылы IPv6 деңгейін жүзеге асыратын 6LoWPAN IETF стандартталған ашық хаттама бола отырып, «Заттардың интернетін» дамыту үшін ерекше маңызды болып табылады  .

Қолданбалар

IoT құрылғыларына арналған қолданбалардың кең жиынтығы  көбінесе тұтынушылық, коммерциялық, өндірістік және инфрақұрылымдық кеңістіктерге бөлінеді  .

Тұтынушы қолданбалары

Тұтынушылардың пайдалануы үшін IoT құрылғыларының саны артып келеді, соның ішінде қосылған көліктер, үй автоматикасы, смарт киімдер, қосылған денсаулық сақтау және қашықтан бақылау мүмкіндіктері бар құрылғылар.

Ақылды үй

IoT құрылғылары үйді автоматтандырудың кеңірек тұжырымдамасының бөлігі болып табылады, ол жарықтандыруды, жылытуды және ауаны баптауды, медиа және қауіпсіздік жүйелерін және бейнебақылау жүйелерін қамтуы мүмкін. Ұзақ мерзімді артықшылықтар шамдар мен электрониканы автоматты түрде өшіру немесе үй тұрғындарына пайдалану туралы хабарлау арқылы энергияны үнемдеуді қамтуы мүмкін.

Ақылды үй немесе автоматтандырылған үй смарт құрылғылар мен құрылғыларды басқаратын платформаға немесе хабтарға негізделуі мүмкін. Мысалы, Apple HomeKit көмегімен өндірушілер iPhone және Apple Watch сияқты iOS құрылғыларындағы қолданба арқылы үй өнімдері мен керек-жарақтарын басқара алады. Бұл арнайы қолданба немесе Siri сияқты жергілікті iOS қолданбалары болуы мүмкін. Мұны Apple Home қолданбасы немесе Wi-Fi қосылымын қажет етпей Siri арқылы басқаратын Lenovo Smart Home Essentials, ақылды үй құрылғыларының желісі жағдайында көрсетуге болады. Сондай-ақ Amazon Echo, Google Home, Apple HomePod және Samsung SmartThings Hub  сияқты әртүрлі смарт үй өнімдерін қосуға арналған дербес платформалар ретінде ұсынылатын арнайы смарт үй хабтары бар. Коммерциялық жүйелерден басқа, көптеген меншікті емес ашық бастапқы коды бар экожүйелер, соның ішінде Home Assistant, OpenHAB және Domoticz.

Қарт адамдарға күтім жасау

Ақылды үйдің негізгі қолданбаларының бірі – мүмкіндігі шектеулі жандар мен қарт адамдарға көмек көрсету. Бұл үй жүйелері меншік иесінің нақты қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін көмекші технологияны пайдаланады. Дауыспен басқару көру және қозғалу қабілеті бұзылған пайдаланушыларға көмектесе алады, ал жалпыға хабарлау жүйелері есту қабілеті бұзылған пайдаланушылар киетін кохлеарлық импланттарға тікелей қосылуы мүмкін. Олар сондай-ақ қосымша қауіпсіздік мүмкіндіктерімен жабдықталуы мүмкін. Бұл мүмкіндіктер құлау немесе құрысулар сияқты медициналық төтенше жағдайларды бақылайтын сенсорларды қамтуы мүмкін. Осылайша қолданылатын «ақылды үй» технологиясы пайдаланушыларға көбірек еркіндік пен жоғары өмір сүру сапасын қамтамасыз ете алады.

Ұйымдарға арналған өтінімдер

Медицина және денсаулық сақтау

IoT құрылғылары денсаулықты қашықтан бақылау және төтенше жағдайлар туралы ескерту жүйелерін қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл денсаулықты бақылау құрылғылары қан қысымы мен жүрек соғу жиілігінің мониторларынан бастап кардиостимуляторлар, Fitbit электронды білезіктері немесе жетілдірілген есту аппараттары сияқты мамандандырылған импланттарды бақылауға қабілетті жетілдірілген құрылғыларға дейін болуы мүмкін. Кейбір ауруханалар бос емес кезде және науқастың қашан тұруға тырысатынын анықтай алатын «ақылды төсектерді» енгізуді бастады. Сондай-ақ ол медбикелердің қолмен әрекеттесуінсіз тиісті қысым мен пациентке қолдау көрсету үшін өзін-өзі реттей алады.

Сондай-ақ егде жастағы адамдардың денсаулығы мен жалпы әл-ауқатын бақылау үшін, сондай-ақ тиісті емдеуді қамтамасыз ету және терапия арқылы адамдарға жоғалған ұтқырлықты қалпына келтіруге көмектесу үшін тұрғын үй параметрлері мамандандырылған сенсорлармен жабдықталуы мүмкін. Бұл сенсорлар үйдегі бақылау құрылғыларын аурухана жүйелеріне қосу сияқты әртүрлі орталарда құнды ақпаратты жинауға, өңдеуге, беруге және талдауға қабілетті смарт сенсорлар желісін жасайды. Жалғанған таразылар немесе киілетін жүрек мониторлары сияқты салауатты өмір салтын ынталандыратын басқа тұтынушы құрылғылары да IoT көмегімен қол жетімді. Денсаулықты жан-жақты бақылауға арналған IoT платформалары антенатальды және созылмалы пациенттер үшін де қол жетімді, бұл өмірлік маңызды денсаулық белгілерін және қайталанатын дәрілік қажеттіліктерді басқаруға көмектеседі.

Пластмассадан және матадан электрониканы жасау әдістерінің жетістіктері өте төмен құны, қолдануға оңай IoMT сенсорларын жасауға мүмкіндік берді. Бұл сенсорларды қажетті RFID электроникасымен бірге қағазда немесе сымсыз қуатпен жұмыс істейтін бір рет қолданылатын сенсорлық құрылғылар үшін электронды тоқыма бұйымдарында жасауға болады. Қолданбалар портативтілік пен жүйенің төмен күрделілігі маңызды болып табылатын медициналық диагностика үшін медициналық көмек көрсету үшін жасалған.

2018 жылдан бастап IoMT тек клиникалық зертханалық индустрияда ғана емес, денсаулық сақтау мен медициналық сақтандыруда да қолданылды. Денсаулық сақтау саласындағы IoMT қазіргі уақытта дәрігерлерге, пациенттерге және пациенттерге күтім жасаушыларға, медбикелерге, отбасыларға және т.б. пациенттердің жазбалары деректер базасында сақталатын жүйенің бөлігі болуға мүмкіндік береді, бұл дәрігерлер мен басқа медициналық қызметкерлерге пациенттер туралы ақпаратқа қол жеткізуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, IoT негізіндегі жүйелер пациентке бағытталған, бұл пациенттің медициналық жағдайына қатысты икемділік ұсынады. Сақтандыру индустриясындағы IoMT динамикалық ақпараттың ең жақсы және жаңа түрлеріне қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Бұған биосенсорлар, киілетін құрылғылар, қосылған медициналық құрылғылар және тұтынушы әрекетін бақылауға арналған мобильді қолданбалар сияқты сенсорға негізделген шешімдер кіреді. Бұл дәлірек андеррайтингке және баға белгілеудің жаңа үлгілеріне әкелуі мүмкін.

Денсаулық сақтауда заттар интернетін қолдану созылмалы ауруларды емдеуде, сондай-ақ аурулардың алдын алу мен бақылауда негізгі рөл атқарады. Қашықтан бақылау қуатты сымсыз шешімдерді қосу арқылы мүмкін болады. Байланыс дәрігерлерге емделуші деректерін жинауға және денсаулық деректерін талдау үшін күрделі алгоритмдерді қолдануға мүмкіндік береді.

Көлік

Интернет заттары әртүрлі көлік жүйелерінде коммуникацияларды, басқаруды және ақпаратты өңдеуді біріктіруге көмектеседі. Интернет заттарының қолданылуы көлік жүйелерінің барлық аспектілеріне (яғни көлік, инфрақұрылым және жүргізуші немесе пайдаланушы) таралады. Тасымалдау жүйесінің осы құрамдас бөліктері арасындағы динамикалық өзара әрекеттестік көліктер арасында және олардың ішінде байланыс орнатуға, қозғалысты интеллектуалды басқаруға, смарт тұраққа, электронды төлем жүйелеріне, логистика мен флотты басқаруға, көлік құралдарын басқаруға, қауіпсіздік пен жол бойындағы көмекке  мүмкіндік береді.

Өнеркәсіптік қолдану

Өнеркәсіптік заттардың интернеті, IIoT деп те аталады, қосылған жабдықтан, операциялық технологиядан (OT), орындардан және адамдардан деректерді қабылдайды және талдайды. Операциялық технологияны (ОТ) бақылау құрылғыларымен үйлескенде IIoT өнеркәсіптік жүйелерді реттеуге және басқаруға көмектеседі. Сонымен қатар, өнеркәсіптік қоймалардағы активтерді орналастыру жазбаларын автоматты түрде жаңарту үшін дәл осындай енгізуді жүзеге асыруға болады, өйткені активтер шағын винттен бастап қозғалтқыштың толық қосалқы бөлігіне дейін болуы мүмкін және мұндай активтерді дұрыс орналастыру жұмыс уақыты мен ақшаның босқа ысырап болуына әкелуі мүмкін.

Өндіріс

Сондай-ақ заттар интернеті ашу, сәйкестендіру, өңдеу, байланыс, іске қосу және желіге қосылу функцияларымен жабдықталған әртүрлі өндірістік құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді. Желілік бақылау және өндірістік жабдықты басқару, активтер мен жағдайды басқару немесе өндірістік процесті басқару өнеркәсіптік қолданбалар мен ақылды өндіріс үшін IoT пайдалануға мүмкіндік береді. Интеллектуалды IoT жүйелері жаңа өнімдерді жылдам өндіруге және оңтайландыруға, сондай-ақ өнім қажеттіліктеріне жылдам жауап беруге мүмкіндік береді.

Процесті басқаруды автоматтандыруға арналған цифрлық басқару жүйелері, оператор құралдары мен жабдықтың қауіпсіздігі мен қауіпсіздігін оңтайландыруға арналған сервистік ақпараттық жүйелер IIoT құзыретіне жатады. IoT ең жоғары сенімділікті қамтамасыз ету үшін болжамды техникалық қызмет көрсетуді, статистикалық бағалауды және өлшеулерді пайдалана отырып активтерді басқаруда да қолданылуы мүмкін. Энергияны тұтынуды оңтайландыру үшін өнеркәсіптік басқару жүйелерін смарт желілермен біріктіруге болады. Өлшеу, автоматтандыруды басқару, зауытты оңтайландыру, денсаулық пен қауіпсіздікті басқару және басқа функциялар желілік сенсорлармен қамтамасыз етіледі.

Жалпы өндірістен басқа, заттар интернеті индустрияландыру процестерін құру үшін де қолданылады.