Nesnelerin İnterneti (IoT), yaklaşık son beş yıldır kamuoyunun gündeminde giderek daha fazla yer ediniyor. Çoğunlukla, son derece popüler olan ev otomasyonunun bir sonraki mantıklı adımı olarak görülüyor. IoT’nin sunduğu bağlantılılık, yaptığımız hemen her şeyi değiştirme potansiyeline sahip olduğundan, onun uygulamalarını yeni yeni anlamaya başlıyoruz. Evlerimizle bağlantıda olmak bir şeydir; dünyanın öbür ucundaki bir yerle bağlantıda olmak ise tamamen başka bir şey. Bu da, lineer aktüatörlerin ve diğer araçların kontrolünün ötesinde neler yapılabileceğine dair soruları gündeme getiriyor.
Nesnelerin İnterneti Nedir?
Nesnelerin İnterneti’nin tarihi aslında birkaç on yıl öncesine uzanır. O dönemki teknoloji sınırlarımız nedeniyle ancak şimdi kamuoyunun dikkatini çekiyor. Artık teknolojimiz bu tür şeyleri mümkün kılacak noktaya ulaştığına göre, IoT bir sonraki büyük sıçramayı yapmaya hazır. Araştırmacılar, tüm cihazlarımız arasındaki bağlantıların, bu bağlantılar etrafında bilginin daha hızlı ve daha serbest dolaşımını sağlayacağına inanıyor. Bu sayede, birbirimizle ve evlerimizle her an daha fazla bağlantıda ve temas hâlinde olabileceğiz. Bunun ilk kullanım alanı ev otomasyonu olmuştur.
Modern dünyada otomasyon hüküm sürüyor. Başlangıçta insanları fiziksel olarak zahmetli ve tekrarlayan işlerden kurtarmak için tesislerde ve fabrikalarda kullanılan otomatik cihazlar ve işbirlikçi robotlar (cobot) üretim sahalarını terk ederek çok geniş bir etkinlik alanına yayıldı. Bu yorulmak bilmeyen sessiz yardımcıların sağladığı konfor ve kolaylığı takdir ederek onları evlerimize davet ettik; böylece gündelik işlerimizi ve boş zaman uğraşlarımızı daha verimli hâle getirmeye başladılar. Otomatik cihazlar mutfaklarımızı ve yatak odalarımızı, çalışma odalarımızı ve garajlarımızı doldurarak buraları, insanların rahatlayıp teknolojilerin tüm isteklerine karşılık vermesine izin verebileceği yüksek teknoloji sığınaklara dönüştürdü.
Çevremizi bütünüyle otomasyona götüren yolun bir sonraki mantıklı adımı, birçok cihazla tek tek uğraşmak yerine hepsini birbiriyle iş birliği yapabilecek şekilde bir araya getirmektir. Bu adım, IoT – Nesnelerin İnterneti – ile atıldı.
IoT ve Aktüatörler
Lineer aktüatörler, hem ev içinde hem de dışında çok farklı ekipmanların ayrılmaz bir parçasını oluşturdukları için IoT açısından son derece önemlidir. Güvenlik sistemleri buna iyi bir örnektir. Lineer aktüatörler, birçok sistemde bir kameranın kullanımını ve erişimini genişletmek için kullanıldığından, IoT bunlardan çeşitli şekillerde yararlanabilir. Örneğin, sistemin sensörlerinin tetiklenmesi, IoT’nin güvenlik sisteminden bir tür mobil cihaza bilgi göndermesini tetikleyebilir. IoT aktüatörleri, güvenlik sistemi analojisini tekrar kullanırsak, ayrıca kontrol edilebilir. Olası bir sorun tespit edildikten sonra IoT, aktüatörlerin kontrolünü ele alarak kamerayı daha net görmek için çevirebilir.
Aktüatörler olmadan Nesnelerin İnterneti, gerekli değişiklikleri kendi başına yapamaz ve böylece yalnızca çeşitli cihazları kontrol eden ve onlarla etkileşen bir yapıya indirgenirdi. IoT, hareket sağlamak için elektrikli aktüatörlere bağımlıdır. Aktüatörler aynı zamanda uzaktan değişiklik yapmamızı ve daha uzun mesafelerde iletişimi kolaylaştırmamızı sağladıkları için, kendi başlarına da IoT’nin kapsamını genişletmenin iyi bir yoludur.
Aktüatörler IoT Üzerinden Nasıl Kontrol Edilebilir
Nesnelerin İnterneti otomasyonu, Raspberry Pi veya Arduino gibi açık kaynaklı bir platform üzerinden kontrol edilebilir. Raspberry Pi, Arduino’dan daha temel olsa da, çeşitli çevre birimleri ve giriş/çıkış anahtarlarıyla kullanılabilen küçük bir bilgisayardır. Bu sayede bu tür bir bilgisayara sahip biri, ona bağlı aktüatörleri IoT aracılığıyla kontrol edebilir.
Arduino açık kaynak platformuyla IoT inşa etmek elbette, çoğunlukla boyut farklarından ötürü, Raspberry Pi kullanımından biraz farklıdır. Arduino, hem giriş hem de çıkış sinyalleriyle çalışan bir açık kaynak platformudur. Tanıyacak şekilde eğitildiği belirli bir girişi algılarsa veya bir şekilde doğrudan ona bağlıysa, başka bir yere sinyal gönderebilir. Bu nedenle lineer aktüatörler için kullanım alanları barizdir. Arduino’daki bir bileşenin aldığı tek bir sinyal, eğer kendileri de bir çıkış sinyali alırlarsa, belirli bir makinedeki bazı lineer aktüatörlerin çalışması için tetikleyici olabilir. Arduino’nun geniş yapısı ve açık kaynak platformu sayesinde, IoT’de lineer teknoloji için olasılıklar neredeyse sınırsızdır.
IoT Cihazları Nasıl Çalışır
IoT sistemlerinin işleyişi, üç katmanlı bir mimariyi içerir.
Katman 1
Katman 1 fizikseldir. Veri toplayan ve bunu daha sonra ileten bağlı sensörleri içerir. Bu sensörler potansiyel olarak her türlü veriyi üretebileceğinden, endüstriyel IoT uygulaması için alınan bilgilerin filtrelenmesi; ilgisiz mesajların ayıklanması ve acil olanların öne çıkarılması önemlidir. Örneğin tehdit algılama, ani duruşlar vb. IoT veri toplama işlemi sonrasında derin analiz gerektiriyorsa, bu veriler şirketin bilgisayarlarında saklanmamalı, buluta taşınmalıdır.
Katman 2
Katman 2, esasen DAS (veri toplama sistemi) ile donatılmış bir IoT sensör ağıdır. DAS, veri sensörlerinden elde edilen sinyalleri, genellikle analog dalga biçimlerini, bilgisayarın işlediği dijital değerlere dönüştürmek için kullanılır. Ardından internet ağ geçidi, dijitalleştirilen veriyi Wi‑Fi veya kablolu yerel ağ üzerinden Katman 3’e yönlendirir. Veri iletiminin bir diğer zorunlu ön koşulu ise ara katman yazılımıdır (middleware). Bu yazılım, veritabanı ile uygulamaları bağlar ve tüm IoT bileşenlerinin bütünlüğünü ve yönetimini sağlar.
Katman 3
Katman 3, verilere verilen tepkinin gerçekleştiği yerdir. Bundan sorumlu cihazlar, önceden tanımlanmış algoritmalara uygun olarak çalışmaya başlamak için komut alır.
IoT Sensörleri
Bu sensörler, bağlı oldukları sistemin diğer unsurları hakkında bilgi edinmek için çevresel değişiklikleri algılayan modüllerdir. Çevredeki dünyanın durumuna ilişkin sinyaller dijital koda dönüştürülür. Böylece bir IoT sensörü, bir enerji türünü diğerine dönüştüren bir cihaz olan dönüştürücünün (transdüserin) bir alt türüdür. Sensörlerle dönüştürücüler arasındaki fark, dönüştürücünün enerji dönüşümünü sağlayan tüm cihazları kapsayan daha genel bir terim olması; sensörlerin ise yalnızca fiziksel olguları elektrik sinyallerine dönüştürmesidir.
Günümüzde sensör çeşitliliği şaşırtıcıdır. Örneğin pasif sensörlerin çalışmak için harici bir güç kaynağına ihtiyacı yokken, aktif olanların vardır. İçlerinde uygulanan algılama yöntemine göre sensörler; mekanik, termal, elektrik ve kimyasal türlere ayrılır. Bunların tümü temel olarak sensörlere dayanır; yani yalnızca bir değeri ölçebilirler, ancak işlemci ile donatılmadıklarından alınan girdiyi analiz edemezler. IoT sensör teknolojisi, tamamen farklı iki tür cihazdan yararlanır.
- Akıllı sensörler; elde edilen veriyi iletişim modülü üzerinden ağ katmanına iletmeden önce analiz edebilen dijital hareket işlemcileri (DMP’ler) ile donatılmıştır. Bu tür sensörler, çalışmalarını kolaylaştıran kompanzasyon filtreleri, yükselticiler ve diğer bileşenleri de içerebilir.
- “Intelligent” (zeki) sensörler, akıllı sensörlerin geliştirilmiş hâlidir; bunlar, akıllı sensörlerin yapabildiklerine ek olarak öz-doğrulama ve kimlik tespiti yapabilmenin yanı sıra uyum sağlama ve test etme yeteneğine de sahiptir. Hatta yanıtları yöneten bir IoT kontrolcüsü olarak çalışabilirler ki bu da onları fiilen özelleşmiş donanım yapar.
IoT için sensörler ne kadar önemli olursa olsun, nihayetinde görevlerin hayata geçirilmesini belirleyen Katman 3’teki cihazlardır.
IoT’nin Çalışmasına Dair Bir Örnek
Aşağıdaki örnek tarımda IoT aktüatörlerini ele almaktadır.
Nesnelerin interneti sensörleri, topraktaki nem miktarına ilişkin bilgi toplar ve ürünlerin ne kadar yoğun sulanması gerektiğini belirler. Bu veriler, internetten alınan ve yakın zamanda belirli bir bölgede yağış beklenip beklenmediğini bildiren hava tahminiyle tamamlanır. Bu girdilere yanıt olarak, kuraklık öngörülüyorsa sulama sistemi otomatik olarak devreye girer ve ürünlerin ihtiyaç duyduğu su miktarını tam olarak verir.
Görüldüğü gibi, tüm sistemin düzgün çalışması büyük ölçüde IoT sensörlerine bağlıdır.
Sonuç
Nesnelerin İnterneti o kadar hızlı büyüyor ki, onunla neler yapabileceğimize dair sayısız olasılık gün yüzüne çıkıyor. Çoğu kişi onu ev otomasyonundan bilse de, IoT bundan çok daha fazlasıdır. IoT sensörleri ve aktüatörleri, önceden yapılan programlamaya uygun biçimde doğru veri toplanmasını ve hassas tepkileri güvence altına alır; böylece hayatımızın pek çok yönünü optimize etmenin önünü açar. Bu makalede, özellikle lineer aktüatörlerin IoT’den nasıl etkileneceği ve bizim tarafımızdan nasıl kontrol edilip kullanılabileceği ayrıntılı şekilde ele alındı.