Internet věcí je něco, co se v posledním desetiletí těší stále větší pozornosti veřejnosti. Většinou je vnímán jako další logický krok od domácí automatizace, která se těší velké oblibě. Teprve nyní začínáme chápat uplatnění internetu věcí, protože konektivita, kterou s sebou nese, má potenciál změnit téměř vše, co děláme. Být připojen k našim domovům je jedna věc, ale být připojen někam na druhou stranu světa je něco úplně jiného. To vyvolává otázky, co lze dělat mimo kontrolu lineárních aktuátorů a dalších nástrojů.
Co je internet věcí?
Historie internetu věcí sahá ve skutečnosti několik desetiletí zpět. Jediným důvodem, proč se dostává do povědomí veřejnosti až nyní, jsou tehdejší limity naší technologie. Nyní, když naše technologie dosáhly bodu, kdy jsou takové věci proveditelné, je internet věcí připraven na další velký skok. Výzkumníci se domnívají, že propojení mezi všemi našimi zařízeními umožní rychlejší a volnější výměnu informací prostřednictvím těchto spojení. To nám umožní být neustále více propojeni a v lepším kontaktu mezi sebou navzájem i s našimi domovy. Počáteční využití tohoto přístupu bylo v oblasti domácí automatizace.
Automatizace v moderním světě vládne. Zpočátku se používala v továrnách a závodech, aby lidem ušetřila fyzicky namáhavé a opakující se operace, automatizovaná zařízení a kolaborativní roboti opustili dílny a rozšířili se do široké škály aktivit. Ocenili jsme pohodlí a komfort, které tito neúnavní tichí asistenti přinášejí, a tak jsme je pozvali do našich domovů, kde se pustili do zefektivnění našich všedních povinností a volnočasových aktivit. Automatizované triky zaplavily naše kuchyně a ložnice, pracovny a garáže a proměnily je v high-tech ráje, kde si lidé mohou odpočinout a nechat technologie plnit všechny své rozmary.
Dalším logickým krokem na cestě k úplné automatizaci našeho prostředí je propojení všech zařízení, aby umožnila jejich spolupráci, namísto toho, abychom se s mnoha z nich zabývali izolovaně. Tento krok byl učiněn s nástupem IoT – internetu věcí.
IoT a akční členy
Lineární aktuátory jsou pro internet věcí velmi důležité, protože tvoří nedílnou součást mnoha různých zařízení, a to jak v domácnosti, tak i mimo ni. Dobrým příkladem jsou bezpečnostní systémy. Vzhledem k tomu, že lineární aktuátory se používají v mnoha systémech k rozšíření použití a dosahu kamery, může ji internet věcí využívat různými způsoby. Například aktivace senzorů systému může znamenat, že se internet věcí spustí a odešle informace ze zabezpečovacího systému do nějakého mobilního zařízení. Aktuátory IoT lze také ovládat, abychom znovu použili analogii s bezpečnostním systémem. Po detekci možného problému může IoT převzít kontrolu nad aktuátory a otočit kameru, aby lépe viděl, co se děje.
Bez aktuátorů by internet věcí nebyl schopen sám provádět potřebné změny, a proto by se omezil na pouhé ovládání a interakci s různými zařízeními. Internet věcí je pro dosažení pohybu závislý na elektrických aktuátorech. Aktuátory jsou také dobrým způsobem, jak internet věcí rozšířit, protože nám umožňují provádět změny na dálku a usnadňují komunikaci na větší vzdálenosti.
Jak lze ovládat aktuátory prostřednictvím internetu věcí
Automatizaci internetu věcí lze ovládat prostřednictvím open-source platformy, jako je Raspberry Pi nebo Arduino. Raspberry Pi je sice jednodušší než Arduino, ale jedná se o malý počítač, který lze používat s různými periferiemi a přepínači. To umožní někomu s tímto typem počítače jej používat prostřednictvím internetu věcí k ovládání jakýchkoli akčních členů, které jsou k němu připojeny.
Budování internetu věcí s open-source platformou Arduino se samozřejmě mírně liší od používání Raspberry Pi, hlavně kvůli rozdílům ve velikosti. Arduino je open-source platforma, která pracuje se vstupními i výstupními signály. Pokud rozpozná specifický vstup, na který byl natrénován, nebo který je k němu nějakým způsobem přímo připojen, může odeslat signál jinam. Použití lineárních aktuátorů je proto snadno viditelné. Jeden signál přijatý něčím v Arduinu by mohl být spouštěčem pro spuštění některých lineárních aktuátorů v konkrétním stroji, pokud by samy přijaly odchozí signál. Vzhledem k obrovské povaze Arduina a jeho open-source platformy jsou možnosti lineární technologie v Internetu věcí téměř nekonečné.
Jak fungují zařízení internetu věcí
Fungování systémů IoT zahrnuje třívrstvou architekturu.
Vrstva 1
Vrstva 1 je fyzická. Zahrnuje připojené senzory, které shromažďují data a dále je přenášejí. Vzhledem k tomu, že tyto senzory mohou potenciálně produkovat jakýkoli druh dat, je pro průmyslové aplikace IoT důležité filtrovat přijaté informace, aby se oddělily irelevantní zprávy a zvýraznily ty naléhavé. Například detekce hrozeb, náhlé vypnutí atd. Pokud sběr dat IoT vyžaduje následnou hloubkovou analýzu, neměl by být uložen na počítačích společnosti, ale měl by být uložen v cloudu.
Vrstva 2
Druhá vrstva je v podstatě senzorová síť IoT dodávaná se systémem pro sběr dat (DAS). Ten se používá k převodu signálů získaných z datových senzorů, obvykle analogových průběhů, na digitální hodnoty, které jsou zpracovávány počítačem. Internetová brána poté přes Wi-Fi nebo kabelovou lokální síť směruje digitalizovaná data do třetí vrstvy. Dalším nezbytným předpokladem pro přenos dat je middleware. Jedná se o software, který propojuje databázi a aplikace a zajišťuje soudržnost a správu všech komponent IoT.
Vrstva 3
Ve 3. vrstvě probíhá reakce na data. Zařízení, která jsou za ně zodpovědná, dostávají příkaz k zahájení fungování v souladu s přednastavenými algoritmy.
IoT senzory
Tyto senzory jsou moduly, které detekují změny prostředí na základě informací o ostatních prvcích systému, ke kterému jsou připojeny. Signály o stavu okolního světa jsou převedeny do digitálního kódu. Senzor IoT je tedy podtypem převodníku, zařízení, které transformuje jeden druh energie na jiný. Rozdíl mezi senzory a převodníky spočívá v tom, že druhý jmenovaný je obecnější pojem zahrnující všechny spotřebiče umožňující přeměnu energie, zatímco první převádí pouze fyzikální jevy na elektrické signály.
Dnes je rozmanitost senzorů ohromující. Pasivní senzory například k fungování nevyžadují žádný externí zdroj energie, zatímco aktivní ano. Podle metody detekce, která je v nich použita, se senzory dělí na mechanické, tepelné, elektrické a chemické typy. Všechny tyto typy jsou založeny na senzorech, což znamená, že mohou měřit pouze určitou hodnotu, ale neanalyzovat přijatý vstup, protože nejsou vybaveny procesory. Technologie senzorů IoT využívá dva zcela odlišné druhy zařízení.
- Inteligentní senzory jsou vybaveny digitálními pohybovými procesory (DMP), které dokáží analyzovat získaná data před jejich přenosem prostřednictvím komunikačního modulu do síťové vrstvy. Takové senzory mohou také obsahovat kompenzační filtry, zesilovače a další komponenty usnadňující jejich provoz.
- Inteligentní senzory jsou vylepšené chytré senzory, které kromě svých schopností dokáží i sebeověřit, identifikovat, adaptovat a testovat. Navíc mohou fungovat i jako IoT kontrolér zpracovávající odezvy, což z nich činí efektivně specializovaný hardware.
Jakkoli důležité senzory pro IoT mohou být, právě zařízení 3. vrstvy v konečném důsledku určují implementaci úkolů.
Ukázka fungování IoT
Následující příklad zkoumá akční členy IoT v zemědělství.
Senzory internetu věcí shromažďují informace o množství vlhkosti v půdě, aby určily, jak intenzivní by měla být zálivka plodin. Tato data jsou doplněna předpovědí počasí získanou z internetu, která informuje o tom, zda se v dané lokalitě v dohledné době očekává déšť. Na základě těchto vstupních dat se zavlažovací systém automaticky zapne, pokud se očekává období sucha, a dodá přesné množství vody, které plodiny potřebují.
Jak vidíte, adekvátní provoz celého systému do značné míry závisí na senzorech pro internet věcí.
Závěr
Internet věcí roste tak rychle, že se objevuje mnoho možností, co s ním můžeme dělat. Ačkoli většina lidí o něm ví z domácí automatizace, internet věcí nabízí mnohem více. Senzory a akční členy IoT zajišťují přesné shromažďování dat a přesné reakce dané předchozím programováním, čímž otevírají cestu k zefektivnění mnoha aspektů našeho života. Tento článek se podrobněji zabýval tím, jak konkrétně... lineární aktuátory by byly ovlivněny internetem věcí a jak bychom je mohli ovládat a používat.