Что такое интернет вещей — определение и описание

Интернет вещей (internet of things) представляет собой глобальную сеть устройств, между которыми происходит обмен данными. Структура выполняет команды без участия человека. В цифровую среду могут быть включены не только роутеры, модемы, компьютеры, смартфоны и другая электроника, но и умные лампочки, автомобили, транспортные карты, бытовая техника, кормушки для животных, и любые другие предметы, которыми можно управлять посредством датчиков.

Что такое интернет вещей

Интернет вещей призван упростить жизнь человечеству, расширить возможности гаджетов и сделать их более эффективными. Эта концепция лежит в основе автоматизации в быту и на производстве. Любой объект может стать частью интернета вещей, если ему присвоить сетевой адрес. IoT широко применяется во всех сферах: медицина, строительство, легкая и тяжелая промышленность, исследовательские лаборатории, химическое производство, атомная энергетика, транспорт, банковские системы и т.д.

Разработка интернета вещей началась в ХХ веке, как только интернет вышел за пределы университетов и превратился в глобальную сеть. Когда число пользователей достигло 3 миллионов, ученые начали активно разрабатывать IoT устройства: умные тостеры, холодильники, вендинговые автоматы, сетевые камеры видеонаблюдения, стикеры с QR-кодами, фитнес-трекеры. В XI веке стоимость умных устройств стала доступна каждому. Это дало новый толчок в развитии индустрии интернета вещей IoT. Сегодня на рынке можно встретить огромное разнообразие гаджетов, например: умные дверные звонки, домофоны с видеокамерой, умные колонки, пылесосы, часы, каски и очки для строителей, умные микроскопы, тонометры и множество других устройств.

Как работает Интернет вещей

Интернет вещей включает в себя объекты, которые выполняют разные функции. Разберемся подробнее с ключевыми элементами, которые участвуют в любой структуре IoT:

• Устройства, выполняющие команды. Это может быть любой объект, в который встроены датчики и сенсоры, за счет которых считывается информация из окружающей среды. Примером могут служить климатические системы, получающие информацию о влажности, температуре воздуха и других подобных показателей. На одном объекте может быть установлено несколько датчиков: камеры, акселерометр, GPS и т.д. В устройства встроены коммуникационные блоки, благодаря которым объекты могут выходить в сеть. Существуют протоколы с низким потреблением энергии, которые функционируют годами на одной батарейке. Эта технология широко востребована на маяках, буровых станциях, морских судах, в авиакосмической промышленности и везде, где нет возможности постоянно обслуживать оборудование из-за удаленности объектов, отсутствие проводных сетей или дороговизны каналов связи.
• Технология подключения. Информация от умного оборудования передается на сервер через интернет, спутниковую связь, сети дальнего действия LPWAN, Wi-Fi, Bluetooth, GSM, LoRaWAN, Zigbee и другие подобные протоколы. Выбор протокола зависит от удаленности объекта и сферы применения.
• Программное обеспечение. Приложения и программы IoT собирают данные, полученные от подключенных устройств. Посредством этих сервисов осуществляется дистанционное управление и передача команд.
• Облачный сервис. Информация не может в большом количестве долгое время храниться на умных устройствах, поэтому данные передаются в облачный сервис. Это также служит защитой – в случае поломки оборудования или потери связи с ним, полученные данные не исчезнут, а остаются на сервере.
• Графический интерфейс. Информация, полученная с датчиков, пользователю отображается в доступном виде. К примеру, на экране платформы умного дома высвечиваются данные о том, закрыты ли окна и двери, где горит свет, присутствует ли в доме кто-то, какая бытовая техника работает в настоящий момент и т.д.

Рассмотрим, как работает интернет вещей на примере умного домофона. На двери, калитке или воротах установлена камера с датчиком движения. Камера реагирует на движение и включается, когда кто-то подходит к двери. Изображение отправляется на удаленный сервер, где сразу архивируется. Приложение присылает уведомление, о том, что у двери кто-то находится. На ваш смартфон выводится изображение в реальном времени. Далее вы можете открыть замок дистанционно или побеседовать через микрофон с посетителем.

Сферы применения технологии IoT

Интернет вещей сегодня может быть применим к любой сфере жизни. Рассмотрим самые популярные решения IoT.

1. Умный дом. Ранее реализовать эту идею было сложно, из-за необходимости тянуть провода от датчиков. Система получалась слишком громоздкой, была заметна и создавала высокий электромагнитный фон. Сегодня все изменилось. В каждом датчике встроены микрочипы с каналом связи. Каждому датчику присваивается название привязанное к его сетевому адресу, в программе прописываются функции управления и контроля устройством, триггеры и исполнительные алгоритмы обработки событий. Например, вы можете настроить закрывание и открывание штор по датчику освещения, запрограммировать робот-пылесос, чтобы он выполнял уборку в определенное время и т.д. Изменять настройки можно через голосового ассистента.
2. Медицина. Это самая перспективная область применения интернета вещей. Некоторые функции лучше доверить искусственному интеллекту, чтобы избежать ошибок из-за человеческого фактора. Например:
• умные капельницы автоматически определяют состояние пациента, регулируют дозировку препарата и подают лекарство в нужное время;
• умные инсулиновые помпы считывают показатели сахара в крови и вводят инсулин по необходимости;
• умные глюкометры сохраняют данные об уровне сахара в крови в приложении, чтобы врачам было проще отслеживать динамику и правильно разрабатывать стратегию лечения;
• Устройства мониторинга для новорожденных – считывают пульс, температуру, частоту дыхания, давление, сатурацию, длительность сна младенца;
• Умные стетоскопы и приборы ЭКГ сохраняют показания сердечной деятельности, а нейросеть ставит диагноз, анализируя информацию.
3. Транспорт. К IoT устройствам относятся электросамокаты, электромотоциклы, электромобили и другие транспортные средства, подключенные к сети. Пользователи через приложение могут определять местоположение устройства и уровень заряда. В случае поломки на смартфон владельца поступит сигнал. Общественный транспорт также оснащен умными системами IoT, это GPS-трекеры, по которым пассажиры отслеживают местоположение автобусов на картах. В грузоперевозках трекеры, установленные на контейнеры с грузом, передают информацию о местоположении и состоянии груза (температура, уровень влажности и освещения, положение груза в пространстве и т.д.). С помощью датчиков фиксируются этапы логистики, а отправитель и получатель могут отслеживать местонахождение посылки онлайн.
4. Переносные мини гаджеты. К аксессуарам IoT относятся: смартфоны, умные колонки, фитнес-браслеты, умные часы, очки, обувь, блютуз наушники, чипы для животных и т.д.

Плюсы и минусы технологии IoT

Интернет вещей призван облегчить жизнь пользователей и автоматизировать процессы. У технологии IoT масса плюсов, но есть и недостатки. Рассмотрим подробнее преимущества интернета вещей.

• Оптимизация ресурсов. Умный дом регулирует отопление в зависимости от окружающей среды. Если никого нет дома, отключает электроприборы для экономии энергии.
• Автоматизация. На производстве оборудование, являющееся частью интернета вещей, может выполнять функции целого штата сотрудников. Владелец бизнеса хорошо экономит на привлечении специалистов.
• Минимизация ошибок. Роботизированная система предотвращает выход бракованной продукции, оптимизирует расходы на производство и ресурсы.
• Улучшение качества жизни. Умный дом снимает с владельца рутинные задачи. Сам запускает пылесос, стиральную машину, настраивает будильник, освещение, поддерживает нормальный уровень влажности и температуру дома.
• Доступ к информации в реальном времени. Интернет вещей передает данные владельцу в реальном времени. К примеру, вы можете отслеживать, что делают домашние питомцы дома, пока вас нет.

Недостатки интернета вещей:

• Привязка к каналам связи. В местах, где нет возможности подключить интернет, и не ловит связь, установить умные устройства IoT невозможно.
• Конфиденциальность. Хакеры могут получить доступ к вашим данным и использовать их в своих целях.
• Отсутствие единого протокола связи. Производители часто создают собственную экосистему, привязывая пользователя к бренду.
• Высокая стоимость. Автоматизация быта стоит достаточно дорого.

Будущее интернета вещей

Территориально покрытие связью растет из года в год, обеспечивая все больше пользователей интернетом вещей. Разработчики создают масштабные системы удаленного доступа. В перспективе будут внедрены умные здания, микрорайоны и целые города с автоматизированными коммунальными службами и техническим обслуживанием.

Умные сервисы будут встроены в автомобили. Датчики машин будут взаимодействовать друг с другом, предотвращая аварии на дорогах. В медицине будут использоваться микрочипы с лекарствами, которые избавят человечество от приема таблеток по расписанию.

Внедрение мобильной связи формата 5G в городах открывает широкие возможности. Огромные массивы данных будут обрабатываться гораздо быстрее, появится еще больше умных устройств. Для защиты от кибератак будут разработаны усовершенствованные встроенные системы безопасности данных на основе искусственного интеллекта, который будет блокировать несанкционированный доступ автоматически.