האינטרנט של הדברים הוא משהו שצומח לעין הציבור בחצי העשור האחרון בערך. הוא נתפס בעיקר כצעד הלוגי הבא לאחר אוטומציה ביתית, שזכתה לפופולריות רבה. רק עכשיו אנחנו מתחילים להבין את היישום של האינטרנט של הדברים, שכן הקישוריות שהוא מרמז עליה טומנת בחובה פוטנציאל לשנות כמעט כל דבר שאנחנו עושים. להיות מחוברים לבתים שלנו זה דבר אחד, אבל להיות מחוברים למקום כלשהו בצד השני של העולם זה משהו אחר לגמרי. זה מעלה שאלות לגבי מה ניתן לעשות מעבר לשליטתם של מפעילים ליניאריים וכלים אחרים.
מהו האינטרנט של הדברים?
ההיסטוריה של האינטרנט של הדברים נמשכת למעשה כמה עשורים אחורה. הסיבה היחידה שהוא מגיע לעין הציבור רק עכשיו היא בגלל מגבלות הטכנולוגיה שלנו באותה תקופה. כעת, כשהטכנולוגיה שלנו הגיעה לנקודה שבה דברים כאלה ניתנים לביצוע, האינטרנט של הדברים צפוי להיות הקפיצה הגדולה הבאה. חוקרים מאמינים שהחיבורים בין כל המכשירים שלנו יאפשרו חילופי מידע מהירים וחופשיים יותר סביב החיבורים. זה יאפשר לנו להיות מחוברים יותר ובקשר רב יותר זה עם זה ועם בתינו בכל עת. השימושים הראשוניים בכך היו בתחום האוטומציה הביתית.
אוטומציה בעולם המודרני שולטת בכיפה. בתחילה, מכשירים אוטומטיים, שימשו במפעלים ובמפעלים כדי לחסוך מבני אדם פעולות פיזיות ומייגעות, קובוטים עזבו את רצפות החנויות והתפשטו על פני מגוון עצום של פעילויות. מתוך הערכה לנוחות ולנוחות שמביאים עוזרים שקטים בלתי נלאים אלה, הזמנו אותם לבתינו, שם הם החלו לייעל את מטלות השגרה ואת פעילויות הפנאי שלנו. גימיקים אוטומטיים הציפו את המטבחים וחדרי השינה שלנו, את המאורות והמוסכים והפכו אותם למקלטים היי-טקיים שבהם בני אדם יכולים לנוח ולתת לטכנולוגיות להיענות לכל גחמותיהם.
הצעד ההגיוני הבא בדרך לאוטומציה מוחלטת של הסביבה שלנו הוא שילוב כל המכשירים כדי לאפשר שיתוף פעולה ביניהם במקום להתמודד עם רבים מהם בנפרד. צעד זה נעשה עם השקת האינטרנט של הדברים - האינטרנט.
האינטרנט של הדברים והמפעילים
מפעילים ליניאריים חשובים כל כך לאינטרנט של הדברים משום שהם מהווים חלק בלתי נפרד ממגוון רחב של ציוד, הן בבית והן מחוצה לו. מערכות אבטחה הן דוגמה טובה לכך. מכיוון שמפעילים ליניאריים משמשים במערכות רבות כדי להרחיב את השימוש והטווח של מצלמה, האינטרנט של הדברים יכול להשתמש בו במגוון דרכים. לדוגמה, הפעלת חיישני המערכת יכולה לגרום לכך שהאינטרנט של הדברים יופעל לשלוח מידע ממערכת האבטחה למכשיר נייד כלשהו. ניתן גם לשלוט במפעילי האינטרנט של הדברים כדי להשתמש שוב באנלוגיה של מערכת האבטחה. לאחר זיהוי בעיה אפשרית, האינטרנט של הדברים יכול להשתלט על המפעילים ולסובב את המצלמה כדי לראות מה קורה בצורה ברורה יותר.
ללא מפעילים, האינטרנט של הדברים לא יוכל לבצע את השינויים הנדרשים בעצמו, ולכן יצטמצם לשליטה ואינטראקציה פשוטה עם מכשירים שונים. האינטרנט של הדברים תלוי במפעילים חשמליים כדי להשיג תנועה. מפעילים הם גם דרך טובה להרחיב את האינטרנט של הדברים בפני עצמם, מכיוון שהם מאפשרים לנו לבצע שינויים מרחוק, ומסייעים בתקשורת על פני מרחקים גדולים יותר.
כיצד ניתן לשלוט במפעילים באמצעות האינטרנט של הדברים
ניתן לשלוט באוטומציה של האינטרנט של הדברים באמצעות פלטפורמת קוד פתוח כמו Raspberry Pi או Arduino. בעוד ש-Raspberry Pi בסיסי יותר מ-Arduino, זהו מחשב קטן שניתן להשתמש בו עם ציוד היקפי ומתגי כניסה/יציאה שונים. זה יאפשר למישהו עם מחשב מסוג זה להיות מסוגל להשתמש בו דרך האינטרנט של הדברים כדי לשלוט בכל מפעיל המחובר אליו.
בניית האינטרנט של הדברים בעזרת פלטפורמת הקוד הפתוח של ארדואינו שונה כמובן במקצת משימוש ב-Raspberry Pi, בעיקר בשל הבדלי הגודל. ארדואינו היא פלטפורמת קוד פתוח שעוסקת הן באותות קלט והן באותות פלט. אם היא מזהה קלט ספציפי שהיא אומנה לזהות, או שמחובר אליו ישירות בצורה כלשהי, היא יכולה לשלוח אות למקום אחר. לכן, השימושים למפעילים ליניאריים קלים לזיהוי. אות אחד שמתקבל על ידי משהו בארדואינו יכול להיות הגורם הטריגר למפעילים ליניאריים מסוימים להפעיל מכונות מסוימות אם הם מקבלים אות יוצא בעצמם. בגלל האופי העצום של ארדואינו ופלטפורמת הקוד הפתוח שלו, האפשרויות לטכנולוגיה ליניארית באינטרנט של הדברים הן כמעט אינסופיות.
כיצד מכשירי IoT פועלים
תפקודן של מערכות IoT כרוך בארכיטקטורה תלת-שכבתית.
שכבה 1
שכבה 1 היא פיזית. היא כוללת חיישנים מחוברים שאוספים נתונים ומעבירים אותם הלאה. מכיוון שחיישנים אלה יכולים לייצר כל סוג של נתונים, עבור יישום IoT תעשייתי חשוב לסנן את המידע המתקבל על מנת לנפות הודעות לא רלוונטיות ולהדגיש הודעות דחופות. לדוגמה, זיהוי איומים, כיבויים פתאומיים וכן הלאה. אם איסוף נתוני IoT מצריך ניתוח מעמיק לאחר מכן, אין לאחסן אותם במחשבי החברה אלא להעבירם לענן.
שכבה 2
שכבה 2 היא למעשה רשת חיישני IoT המסופקת עם DAS (מערכת רכישת נתונים). האחרונה משמשת להמרת אותות המתקבלים מחיישני נתונים, בדרך כלל צורות גל אנלוגיות, לערכים דיגיטליים המעובדים על ידי מחשב. לאחר מכן, שער האינטרנט מנתב את הנתונים הדיגיטליים לשכבה 3 דרך Wi-Fi או רשת מקומית קווית. תנאי הכרחי נוסף להעברת נתונים הוא תוכנת ביניים. זוהי תוכנה המחברת את מסד הנתונים והיישומים ומבטיחה את הלכידות והניהול של כל רכיבי IoT.
שכבה 3
שכבה 3 היא המקום שבו מתרחשת התגובה לנתונים. המכשירים האחראים עליהם מקבלים פקודה להתחיל לתפקד בהתאם לאלגוריתמים שנקבעו מראש.
חיישני IoT
חיישנים אלה הם מודולים המזהים שינויים סביבתיים ומעבירים מידע על אלמנטים אחרים במערכת שאליהם הם מחוברים. האותות על מצב העולם הסובב מומרים לקוד דיגיטלי. חיישן IoT הוא, אם כן, תת-סוג של מתמר, מכשיר ההופך סוג אנרגיה אחד לאחר. ההבדל בין חיישנים למתמרים הוא שהאחרון הוא מונח כללי יותר הכולל את כל המכשירים המאפשרים המרת אנרגיה, בעוד שהראשון ממיר רק תופעות פיזיקליות לאותות חשמליים.
כיום, מגוון החיישנים מדהים. חיישנים פסיביים, לדוגמה, אינם דורשים מקור כוח חיצוני כדי לתפקד, בעוד שחיישנים אקטיביים כן. בהתאם לשיטת הגילוי המיושמת בהם, החיישנים מחולקים לסוגים מכניים, תרמיים, חשמליים וכימיים. כולם מבוססים על חיישנים, מה שאומר שהם יכולים למדוד רק ערך מסוים אך לא לנתח את הקלט המתקבל מכיוון שהם אינם מצוידים במעבדים. טכנולוגיית חיישני האינטרנט של הדברים (IoT) עושה שימוש בשני סוגים שונים לחלוטין של מכשירים.
- חיישנים חכמים מצוידים במעבדי תנועה דיגיטליים (DMP) שיכולים לנתח את הנתונים המתקבלים לפני שידורם דרך מודול התקשורת לשכבת הרשת. חיישנים כאלה עשויים להכיל גם מסנני פיצוי, מגברים ורכיבים אחרים המאפשרים את פעולתם.
- חיישנים חכמים הם חיישנים חכמים משודרגים שבנוסף ליכולותיהם של האחרונים, הם מסוגלים לאמת את עצמם, לזהות, להסתגל ולבדוק. יתר על כן, הם עשויים אף לתפקד כבקר IoT המטפל בתגובות, מה שהופך אותם לחומרה ייעודית למעשה.
עם זאת, חיישנים חשובים עבור האינטרנט של הדברים עשויים להיות, דווקא התקני שכבה 3 הם אלה שקובעים בסופו של דבר את יישום המשימה.
דוגמה לפעולת האינטרנט של הדברים
הדוגמה הבאה בוחנת מפעילי IoT בחקלאות.
חיישני האינטרנט של הדברים אוספים מידע על כמות הלחות בקרקע כדי לקבוע את עוצמת ההשקיה של הגידולים. נתונים אלה משלימים את תחזית מזג האוויר המתקבלת מהאינטרנט, אשר מודיעה האם צפוי גשם באזור נתון בקרוב. בתגובה לנתוני קלט אלה, מערכת ההשקיה מופעלת אוטומטית אם צפויה תקופה של יובש ופולטת את כמות המים המדויקת שהגידולים זקוקים לה.
כפי שניתן לראות, הפעולה התקינה של המערכת כולה תלויה במידה רבה בחיישנים עבור האינטרנט של הדברים.
מַסְקָנָה
האינטרנט של הדברים צומח כל כך מהר עד שנחשפות אפשרויות רבות לגבי מה שנוכל לעשות איתו. למרות שרוב האנשים מכירים אותו מאוטומציה ביתית, יש הרבה יותר באינטרנט של הדברים. חיישני ומפעילים של האינטרנט של הדברים מבטיחים איסוף נתונים מדויק ותגובה מדויקת שנקבעה על ידי התכנות הקודם, ובכך סוללים את הדרך לייעול היבטים רבים בחיינו. מאמר זה פירט כיצד... מפעילים ליניאריים יושפעו מהאינטרנט של הדברים, והאופן שבו נוכל לשלוט בהם ולהשתמש בהם.