Internet of things
В окружающем нас мире уже существует и появляется множество устройств, способных выходить в сеть. Бытовой чайник и автомобиль — теперь тоже имеют доступ к сети. Все это можно охарактеризовать одной общей концепцией — интернет вещей.
Максим — наш backend-разработчик — рассказывает из чего состоит эта концепция, как умные гаджеты становятся умными и как все это работает.
IoT (англ.: Internet of things — Интернет вещей) — некая концепция — это множество устройств, связанных между собой и способных передавать информацию друг другу.
Историческая сводка
Одним из первых устройств, которое можно привести в качестве примера, стал автомат по продаже «Кока-колы», установленный в Университете Карнеги-Меллон (Питтсбург, США).
В 1982 году он передавал по сети данные о количестве оставшихся бутылок с напитком в автомате, как долго они стоят, какая у них температура.
Как это работает?
IoT можно систематизировать по 3-м составляющим.
1
Датчики могут питаться от сети. Хороший пример — умная лампочка, взаимодействующая с умной колонкой через Wi-Fi.
Датчики могут работать долгое время на одном заряде батарейки, передавая с определенной частотой небольшие пакеты данных — примером такого датчика может служить датчик утечки газа, использующий для передачи данных протокол ZigBee.
Или, например, датчик температуры и влажности почвы на садовом участке, использующий NB-Iot стандарт сотовой связи для передачи данных.
Датчик может как принимать данные из окружающего мира, так и манипулировать ими.
Датчик уровня жидкости подаст сигнал, когда уровень воды опустится ниже необходимого, а манипулятор, установленный на шаровый кран, перекроет подачу воды в емкость при достижении нужного уровня.
Большое количество датчиков для бытового использования можно приобрести за приемлемую цену и, не обладая специальными навыками, собрать систему, например, автоматического полива.
2
Датчик может передать полученные данные и получать их разными способами: ethernet-кабель, Wi-Fi, сеть 5G, протокол mqtt и пр.
Если нужно передавать много данных и достаточно часто, это будет энергозатратное решение — Wi-Fi или по сети 5G, например.
Если долго на одной батарейке — это может быть NB-Iot стандарт, который работает по обычной мобильной сети и посылает небольшие пакеты данных.
3
В данном разделе можно выделить два основных направления — обработка информации рядом с датчиком IoT, так называемый Edge Computing, и обработка в IOT-облаке.
Edge computing (англ. — периферийные вычисления) — это подвид распределенных вычислений, в котором обработка информации происходит в непосредственной близости к месту, где данные были получены и будут потребляться.
Это основное отличие edge computing от облачных вычислений, при которых информация собирается и обрабатывается в публичных или частных дата-центрах.
Основным отличием от локальных вычислений является то, что обычно edge computing — это часть большей системы, которая включает в себя сбор статистики, централизованное управление и удаленное обновление приложений на edge-устройствах.
С fog computing (англ. — туманные вычисления) различие заключается в том, что при туманных вычислениях обработка осуществляется на устройствах, которые постоянно подключены к сети. В edge-computing вычисления осуществляются как на сенсорах, умных устройствах — без передачи на уровень gateway, на уровне gateway и на микро-кластерах.
Если говорить более простым языком, то, предположим, у вас есть частный дом, в котором расположены камеры видеонаблюдения. Вся обработка полученных данных происходит на микрокомпьютере, расположенном в самом доме, и только часть обработанных данных может оправиться на удаленный сервер по сети. Примером такого миникомпьютера может служить Google Coral. Данное решение позволяет соблюдать приватность насколько-либо чувствительных данных, плюс — обработка происходит быстрее, так как не нужно отправлять большой объем данных на внешний сервер.
Менее очевидным примером могут служить дорожные радары-камеры «Стрелка».
IoT-облака решают такие проблемы, как управление большим количеством устройств, их конфигурациями, сбором данных, но большой минус здесь все же есть — нельзя построить закрытый контур данных.
Примеры таких облаков — Yandex IoT Core, OwenCloud.
Нет предела совершенству
Проблема интернета вещей — множество функций, которые бесполезны в реальной жизни, отсутствие логических связей между процессами. На рынке представлено большое количество умных устройств, но часто они бесполезны сами по себе.
Например, «умный чайник» — электрический чайник «redmond RK-G210S» не может наполниться водой без участия человека. Умную рисоварку «Xiaomi mijia IH 4L Smart Electric Rice Cooker» можно запустить удаленно, но рис в нее должен положить человек.
Умные наручные часы, которые передают данные о вашей тренировке на сервер, например, Garmin Connect, тоже являются примером IoT-устройства, но используется лишь часть потенциальных возможностей.
Если поставить датчики IoT в ваш автомобиль, страховая компания могла бы получать статистику о вашем стиле вождения (без учета приватных данных о конкретном местоположении) и, в зависимости от этого, рассчитывать стоимость страховки.
На данный момент, технологии, связанные с IoT, получили широкое распространение в городской среде, в частности — в управлении транспортом.
Например, совсем недавно мы запустили пилотирование автоматизированной системы городского паркинга, которая уже зарегистрирована в Едином реестре российских программ для электронных вычислительных машин (ЭВМ) и баз данных (БД).
Перспективное направление — создание систем управления коммунальным хозяйством и сбор показаний приборов учета.
Большие перспективы в сфере промышленности и сельском хозяйстве.
Можно сделать вывод, что IoT и интернет — это по сути одно и тоже.
Ваш смартфон также является IoT-устройством со множеством датчиков. Например, модуль NFS в вашем телефоне — это и есть датчик IoT.