Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) είναι κάτι που τα τελευταία περίπου πέντε χρόνια κερδίζει ολοένα και περισσότερο τη δημόσια προσοχή. Θεωρείται κυρίως ως το επόμενο λογικό βήμα μετά την οικιακή αυτοματοποίηση, η οποία υπήρξε εξαιρετικά δημοφιλής. Μόλις τώρα αρχίζουμε να κατανοούμε τις εφαρμογές του IoT, καθώς η συνδεσιμότητα που συνεπάγεται έχει τη δυναμική να αλλάξει σχεδόν τα πάντα που κάνουμε. Το να είμαστε συνδεδεμένοι με τα σπίτια μας είναι ένα πράγμα, αλλά το να είμαστε συνδεδεμένοι με ένα μέρος στην άλλη άκρη του κόσμου είναι κάτι εντελώς διαφορετικό. Αυτό εγείρει ερωτήματα για το τι μπορεί να γίνει πέρα από τον έλεγχο των γραμμικών ενεργοποιητών και άλλων εργαλείων.
Τι είναι το Διαδίκτυο των Πραγμάτων;
Η ιστορία του IoT στην πραγματικότητα εκτείνεται αρκετές δεκαετίες πίσω. Ο μόνος λόγος που μόλις τώρα φτάνει στο ευρύ κοινό είναι οι περιορισμοί της τεχνολογίας μας τότε. Τώρα που η τεχνολογία μας έχει φτάσει στο σημείο όπου τέτοια πράγματα είναι εφικτά, το IoT είναι έτοιμο για το επόμενο μεγάλο άλμα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι συνδέσεις μεταξύ όλων των συσκευών μας θα επιτρέψουν ταχύτερη και πιο ελεύθερη ανταλλαγή πληροφοριών γύρω από αυτές τις συνδέσεις. Αυτό θα μας επιτρέψει να είμαστε περισσότερο συνδεδεμένοι και σε επαφή μεταξύ μας και με τα σπίτια μας ανά πάσα στιγμή. Οι αρχικές χρήσεις του εμφανίστηκαν στον τομέα της οικιακής αυτοματοποίησης.
Η αυτοματοποίηση στον σύγχρονο κόσμο κυριαρχεί. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε σε εργοστάσια και μονάδες παραγωγής για να απαλλάξει τους ανθρώπους από επίπονες και επαναλαμβανόμενες εργασίες, ενώ οι αυτοματοποιημένες συσκευές και τα cobots (συνεργατικά ρομπότ) βγήκαν από τα δάπεδα παραγωγής και εξαπλώθηκαν σε ένα τεράστιο εύρος δραστηριοτήτων. Εκτιμώντας την ευκολία και την άνεση που προσφέρουν αυτοί οι ακούραστοι αθόρυβοι βοηθοί, τους καλέσαμε στα σπίτια μας όπου άρχισαν να εξορθολογίζουν τις καθημερινές μας δουλειές και τις δραστηριότητες αναψυχής. Αυτόματα «γκάτζετ» κατέκλυσαν τις κουζίνες και τα υπνοδωμάτιά μας, τα καθιστικά και τα γκαράζ μας, μετατρέποντάς τα σε high-tech καταφύγια όπου οι άνθρωποι μπορούν να χαλαρώσουν και να αφήσουν την τεχνολογία να ικανοποιεί κάθε τους επιθυμία.
Το επόμενο λογικό βήμα στον δρόμο προς την πλήρη αυτοματοποίηση του περιβάλλοντός μας είναι να «παντρέψουμε» όλες τις συσκευές ώστε να συνεργάζονται, αντί να αντιμετωπίζονται πολλές από αυτές μεμονωμένα. Αυτό το βήμα έγινε με την καθιέρωση του IoT – του Διαδικτύου των Πραγμάτων.
Το IoT και οι ενεργοποιητές
Οι γραμμικοί ενεργοποιητές είναι τόσο σημαντικοί για το IoT επειδή αποτελούν αναπόσπαστο μέρος πολλών διαφορετικών συσκευών, τόσο στο σπίτι όσο και εκτός. Τα συστήματα ασφαλείας είναι ένα καλό παράδειγμα. Καθώς οι γραμμικοί ενεργοποιητές χρησιμοποιούνται σε πολλά συστήματα για να επεκτείνουν τη χρήση και την εμβέλεια μιας κάμερας, το IoT μπορεί να τους αξιοποιήσει με διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, όταν ενεργοποιηθούν οι αισθητήρες του συστήματος, το IoT μπορεί να σταλεί να μεταδώσει πληροφορίες από το σύστημα ασφαλείας σε μια φορητή συσκευή. Οι ενεργοποιητές IoT μπορούν επίσης να ελέγχονται—χρησιμοποιώντας ξανά την αναλογία του συστήματος ασφαλείας. Εντοπίζοντας ένα πιθανό πρόβλημα, το IoT μπορεί να αναλάβει τον έλεγχο των ενεργοποιητών και να στρέψει την κάμερα για να δει πιο καθαρά τι συμβαίνει.
Χωρίς ενεργοποιητές, το IoT δεν θα μπορούσε να κάνει τις απαραίτητες αλλαγές από μόνο του και θα περιοριζόταν στον απλό έλεγχο και την αλληλεπίδραση με διάφορες συσκευές. Το IoT εξαρτάται από ηλεκτρικούς ενεργοποιητές για να επιτύχει κίνηση. Οι ενεργοποιητές είναι επίσης ένας καλός τρόπος να επεκταθεί το IoT, καθώς επιτρέπουν να πραγματοποιούμε αλλαγές απομακρυσμένα και βοηθούν στην επικοινωνία σε μεγαλύτερες αποστάσεις.
Πώς θα μπορούσαν να ελέγχονται οι ενεργοποιητές μέσω IoT
Η αυτοματοποίηση IoT μπορεί να ελεγχθεί μέσω ανοικτού λογισμικού πλατφόρμας όπως Raspberry Pi ή Arduino. Παρόλο που το Raspberry Pi είναι πιο βασικό από το Arduino, είναι ένας μικρός υπολογιστής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορα περιφερειακά και διακόπτες εισόδου/εξόδου. Αυτό θα επιτρέψει σε κάποιον με αυτή τη μορφή υπολογιστή να τον χρησιμοποιήσει μέσω του IoT για να ελέγχει οποιουσδήποτε ενεργοποιητές είναι συνδεδεμένοι σε αυτόν.
Η δημιουργία του IoT με την ανοικτή πλατφόρμα Arduino είναι, φυσικά, ελαφρώς διαφορετική από τη χρήση του Raspberry Pi, κυρίως λόγω των διαφορών μεγέθους. Το Arduino είναι μια ανοικτή πλατφόρμα που διαχειρίζεται τόσο σήματα εισόδου όσο και εξόδου. Αν αναγνωρίσει ένα συγκεκριμένο σήμα εισόδου για το οποίο έχει «εκπαιδευτεί» ή που είναι με κάποιον τρόπο απευθείας συνδεδεμένο, μπορεί να στείλει σήμα αλλού. Οι χρήσεις για γραμμικούς ενεργοποιητές είναι επομένως προφανείς. Ένα σήμα που λαμβάνεται από κάτι στο Arduino θα μπορούσε να πυροδοτήσει την εκκίνηση ορισμένων γραμμικών ενεργοποιητών σε συγκεκριμένο μηχάνημα, εφόσον λάβουν και αυτοί σήμα εξόδου. Λόγω της τεράστιας διάδοσης του Arduino και της ανοικτής πλατφόρμας του, οι δυνατότητες για γραμμική τεχνολογία στο IoT είναι σχεδόν ατελείωτες.
Πώς λειτουργούν οι συσκευές IoT
Η λειτουργία των συστημάτων IoT περιλαμβάνει μια αρχιτεκτονική τριών επιπέδων.
Επίπεδο 1
Το Επίπεδο 1 είναι το φυσικό. Περιλαμβάνει συνδεδεμένους αισθητήρες που συλλέγουν δεδομένα και τα μεταδίδουν περαιτέρω. Καθώς αυτοί οι αισθητήρες μπορούν δυνητικά να παράγουν οποιοδήποτε είδος δεδομένων, για βιομηχανικές εφαρμογές IoT είναι σημαντικό να φιλτράρονται οι πληροφορίες που λαμβάνονται ώστε να απορρίπτονται τα άσχετα μηνύματα και να αναδεικνύονται τα επείγοντα, όπως ανίχνευση απειλών, αιφνίδιες διακοπές κ.ο.κ. Αν η συλλογή δεδομένων του IoT απαιτεί στη συνέχεια εις βάθος ανάλυση, δεν πρέπει να αποθηκεύονται στους υπολογιστές της εταιρείας αλλά να μεταφέρονται στο cloud.
Επίπεδο 2
Το Επίπεδο 2 είναι ουσιαστικά ένα δίκτυο αισθητήρων IoT που τροφοδοτείται με DAS (σύστημα απόκτησης δεδομένων). Το τελευταίο χρησιμοποιείται για τη μετατροπή σημάτων που λαμβάνονται από αισθητήρες δεδομένων, συνήθως αναλογικές κυματομορφές, σε ψηφιακές τιμές που επεξεργάζεται ένας υπολογιστής. Στη συνέχεια, η πύλη προς το Διαδίκτυο κατευθύνει τα ψηφιοποιημένα δεδομένα στο Επίπεδο 3 μέσω Wi‑Fi ή ενσύρματου τοπικού δικτύου. Ένα ακόμη υποχρεωτικό προαπαιτούμενο για τη μετάδοση δεδομένων είναι το middleware. Πρόκειται για λογισμικό που συνδέει τη βάση δεδομένων και τις εφαρμογές και εξασφαλίζει τη συνοχή και διαχείριση όλων των στοιχείων του IoT.
Επίπεδο 3
Το Επίπεδο 3 είναι εκεί όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση στα δεδομένα. Οι συσκευές που είναι υπεύθυνες γι’ αυτό λαμβάνουν εντολή να αρχίσουν να λειτουργούν σύμφωνα με προκαθορισμένους αλγορίθμους.
Αισθητήρες IoT
Αυτοί οι αισθητήρες είναι μονάδες που ανιχνεύουν αλλαγές στο περιβάλλον για να παράσχουν πληροφορίες σχετικά με τα άλλα στοιχεία του συστήματος με τα οποία συνδέονται. Τα σήματα για την κατάσταση του περιβάλλοντος μετατρέπονται σε ψηφιακό κώδικα. Ένας αισθητήρας IoT είναι έτσι υποκατηγορία ενός μετατροπέα (transducer), μιας συσκευής που μετατρέπει ένα είδος ενέργειας σε άλλο. Η διαφορά μεταξύ αισθητήρων και μετατροπέων είναι ότι ο δεύτερος είναι γενικότερος όρος που περιλαμβάνει όλες τις συσκευές που επιτρέπουν μετατροπή ενέργειας, ενώ ο πρώτος μετατρέπει μόνο φυσικά φαινόμενα σε ηλεκτρικά σήματα.
Σήμερα, η ποικιλία των αισθητήρων είναι εντυπωσιακή. Οι παθητικοί αισθητήρες, για παράδειγμα, δεν απαιτούν εξωτερική πηγή τροφοδοσίας για να λειτουργήσουν, ενώ οι ενεργοί απαιτούν. Σύμφωνα με τη μέθοδο ανίχνευσης που εφαρμόζεται σε αυτούς, οι αισθητήρες χωρίζονται σε μηχανικούς, θερμικούς, ηλεκτρικούς και χημικούς τύπους. Όλοι αυτοί βασίζονται σε αισθητήρες, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν μόνο να μετρήσουν μια τιμή αλλά όχι να αναλύσουν την ληφθείσα είσοδο, καθώς δεν διαθέτουν επεξεργαστές. Η τεχνολογία αισθητήρων IoT αξιοποιεί δύο εντελώς διαφορετικά είδη συσκευών.
- Έξυπνοι αισθητήρες (smart sensors) είναι εξοπλισμένοι με ψηφιακούς επεξεργαστές κίνησης (DMPs) που μπορούν να αναλύσουν τα ληφθέντα δεδομένα πριν τα μεταδώσουν μέσω της μονάδας επικοινωνίας στο δικτυακό επίπεδο. Τέτοιοι αισθητήρες μπορεί επίσης να περιέχουν φίλτρα αντιστάθμισης, ενισχυτές και άλλα στοιχεία που διευκολύνουν τη λειτουργία τους.
- Intelligent αισθητήρες είναι αναβαθμισμένοι έξυπνοι αισθητήρες που, επιπλέον όσων μπορούν οι δεύτεροι, είναι ικανοί για αυτο-επικύρωση και ταυτοποίηση καθώς και προσαρμογή και δοκιμή. Επιπλέον, μπορούν ακόμη και να λειτουργούν ως ελεγκτής IoT που διαχειρίζεται αποκρίσεις, καθιστώντας τους ουσιαστικά εξειδικευμένο υλικό.
Όσο σημαντικοί κι αν είναι οι αισθητήρες για το IoT, οι συσκευές του Επιπέδου 3 είναι αυτές που τελικά καθορίζουν την υλοποίηση των εργασιών.
Παράδειγμα λειτουργίας του IoT
Το παρακάτω παράδειγμα εξετάζει ενεργοποιητές IoT στη γεωργία.
Οι αισθητήρες του IoT συλλέγουν πληροφορίες για την ποσότητα υγρασίας στο έδαφος, ώστε να καθοριστεί πόσο έντονο πρέπει να είναι το πότισμα των καλλιεργειών. Αυτά τα δεδομένα συμπληρώνονται από την πρόγνωση καιρού που λαμβάνεται από το διαδίκτυο και ενημερώνει εάν αναμένεται βροχή σε δεδομένη τοποθεσία στο άμεσο μέλλον. Ανταποκρινόμενο σε αυτά τα δεδομένα εισόδου, το σύστημα άρδευσης ενεργοποιείται αυτόματα όταν προβλέπεται ανομβρία και αποδίδει την ακριβή ποσότητα νερού που απαιτούν οι καλλιέργειες.
Όπως μπορείτε να δείτε, η επαρκής λειτουργία ολόκληρου του συστήματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους αισθητήρες του IoT.
Συμπέρασμα
Το IoT αναπτύσσεται τόσο γρήγορα ώστε έρχονται στο φως πολυάριθμες δυνατότητες για το πώς θα μπορούσαμε να το αξιοποιήσουμε. Αν και οι περισσότεροι το γνωρίζουν από την οικιακή αυτοματοποίηση, το IoT έχει πολλά περισσότερα. Οι αισθητήρες και οι ενεργοποιητές IoT εξασφαλίζουν ακριβή συλλογή δεδομένων και ακριβή απόκριση, όπως ορίζει ο προγραμματισμός εκ των προτέρων, ανοίγοντας τον δρόμο για τον εξορθολογισμό πολλών πτυχών της ζωής μας. Αυτό το άρθρο ανέλυσε ειδικότερα πώς οι γραμμικοί ενεργοποιητές θα επηρεάζονταν από το IoT και πώς θα μπορούσαν να ελέγχονται και να χρησιμοποιούνται από εμάς.