7 российских проектов в области интернета вещей

Petcube

Отдельно от «российского» списка выделим Petcube – проект родом из Украины. Устройство сделано для того, чтобы можно было играть со своим домашним животным, находясь где-то далеко. В него встроена видеокамера и управляемый лазерный луч.

Petcube дает возможность в любой момент увидеть своего питомца, поиграть с ним и поделиться своим опытом с другими людьми. Девайс подключается к беспроводной домашней сети. Чтобы понять, есть ли рядом животное, разработчики оснастили Petcube датчиком движения. Если вы видите, что за короткое время питомец подходил к устройству несколько раз, значит, ему хочется поиграть или пообщаться с хозяином.

Для того, чтобы удаленно управлять девайсом, необходимо установить специальное приложение Petcube, которое распространяется в комплекте с устройством.

https://youtube.com/watch?v=B6A5AnPFrMw

Petcube

Как работает Интернет вещей?

Интернет вещей стал возможным благодаря развитию и объединению ряда технологий, аналитики в реальном времени, датчиков, встроенных систем, беспроводных систем, автоматизации, систем управления и машинного обучения.

Интернет вещей работает через устройства и объекты со встроенными датчиками, которые подключаются к Интернету и обмениваются данными с платформой, которая применяет аналитику и обменивается информацией с приложениями, разработанными для удовлетворения конкретных потребностей.

Платформы Интернета вещей предназначены для определения того, какие данные используются, а какие можно отбросить, чтобы выявлять закономерности, давать рекомендации и находить проблемы, часто до того, как они возникнут.

Все это позволяет процессам стать более эффективными, а также позволяет автоматизировать определенные задачи, особенно повторяющиеся, требующие много времени или опасные. Например, если вы ведете машину и видите, что загорается индикатор неисправности двигателя, подключенный автомобиль может проверить датчик и связаться с другими людьми в автомобиле, прежде чем отправлять данные производителю. Затем производитель может предложить встречу для устранения неисправности у ближайшего дилера и убедиться, что необходимые запасные части есть на складе и готовы к вашему приезду.

How does it work?

Devices and objects with built in sensors are connected to an Internet of Things platform, which integrates data from the different devices and applies analytics to share the most valuable information with applications built to address specific needs.

These powerful IoT platforms can pinpoint exactly what information is useful and what can safely be ignored. This information can be used to detect patterns, make recommendations, and detect possible problems before they occur.

For example, if I own a car manufacturing business, I might want to know which optional components (leather seats or alloy wheels, for example) are the most popular. Using Internet of Things technology, I can:

  • Use sensors to detect which areas in a showroom are the most popular, and where customers linger longest;
  • Drill down into the available sales data to identify which components are selling fastest;
  • Automatically align sales data with supply, so that popular items don’t go out of stock.

The information picked up by connected devices enables me to make smart decisions about which components to stock up on, based on real-time information, which helps me save time and money.

With the insight provided by advanced analytics comes the power to make processes more efficient. Smart objects and systems mean you can automate certain tasks, particularly when these are repetitive, mundane, time-consuming or even dangerous. Let’s look at some examples to see what this looks like in real life.

Платформы Интернета Вещей и примеры технологических решений

Платформы IoT разрабатываются сразу несколькими известными производителями. Примеры из действующих можно привести уже сегодня:

  • Amazon Web Services.
  • Cisco IoT Cloud Connect.
  • Microsoft AzureThing.
  • IBM’s Watson.
  • Worx IoT Platform

Однако до полной интеграции еще далеко. Пожалуй, единственным успехом в этом отношении является проведенные Cisco Systems исследования, которые свидетельствуют о том, что протокол IP может быть успешно использован при построении таких сетей. В результате они получат все преимущества единого языка (как это произошло с Интернетом) — масштабируемость и совместимость.

Остается пока нерешенной проблема центрального узла. До сих пор главная роль в сети устройств отдается человеку — он не только формулирует желаемый конечный результат, но и задаёт программы для его достижения. В конечном итоге эти функции должно взять на себя центральное устройство сети. Именно оно должно отвечать за сбор данных другими вещами и управление их функциями. Все наработки в области IoT платформ пока делают на этом пути только первые шаги.

Уже сегодня появились вирусы, типа знаменитого Wajneten, технологии которых позволяют влиять на работоспособность такой сети. Периодически становящиеся доступными сообщения об утечках данных и хакерских атаках на действующие сегменты IoT также заставляют насторожиться

Конечно, разработчики уделяют безопасности серьезное внимание, но и здесь идеальных решений пока нет

Проблемы развития платформ IoT (Internet of Things)

Существующие отношения между компаниями разработчиками — конкуренция и сотрудничество, позволяют надеяться, что в ближайшие годы будут решены и основные проблемы:

  1. Стандартизации.
  2. Создания работоспособных платформ с функциональным центральным элементом.
  3. Безопасности.
  4. Надежности и производительности сетевых систем.
  5. Учета индивидуальных особенностей конкретного пользователя (например, людей с ограниченными функциональными возможностями).

Прорывы в этих областях позволят добиться улучшения качества решений и в аналитике и управлении в IoT проектах. В результате будет достигнуто существенное улучшение качества жизни во всех сферах и на всех уровнях — от бытового до корпоративного, государственного и глобального.

Экономия в промышленности — давно реальность

Технологии IoT позволяют оперативно (вплоть до режима онлайн) получать сводки об актуальном состоянии объектов, установленных практически в любой точке земного шара, предотвращая их внезапные и дорогостоящие поломки и даже настоящие техногенные катастрофы.

На производстве поломки деталей могут привести к серьезным нарушениям плановых объемов выпуска (не говоря уже о рисках вредных выбросов и других экологических происшествий). Для остановки линии нужно привлечь квалифицированный персонал, провести обслуживание, затратив на него время, ресурсы, часто привлекая подрядные организации — а это дополнительные расходы. К примеру, Магнитогорский металлургический комбинат планирует внедрять решение на базе машинного обучения и Big Data – Yandex Data Factory – для оптимизации производства стали. Проведенное тестирование показало, что экономия предприятия на ферросплавах после внедрения решения может составить до 23 млн рублей ежемесячно. 

Это актуально не только для крупных промышленных предприятий, но и для поставщиков промышленного оборудования, в том числе гражданского назначения — лифтов, эскалаторов в торговых сетях или офисных центрах, вентиляционного или холодильного оборудования.

Например, FMCG-производитель, устанавливающий свои фирменные холодильники с продукцией по всей стране, уже не нуждается в армии технических специалистов и менеджеров, которые ежедневно мониторят состояние исправности оборудования во множестве торговых точек. Вся информация стекается в единый центр, ремонт или замена происходят не по факту поломки, а заблаговременно.

В сельскохозяйственной промышленности сбор информации с сенсоров, картографирование и анализ температурных условий на каждом из посевных полей позволяют предсказать урожайность, проанализировать необходимость в той или иной сельскохозяйственной технике. Появляются «умные фермы». К примеру, известная американская агрокультурная компания Monsanto для определения оптимальных условий для посева на 25 миллионах полей приобрела Climate Corporation, славящуюся использованием технологий интернета вещей: картирования и анализа данных с сенсоров.

Также возможна экономия на логистических процессах в крупных промышленных предприятий и бизнесе. Например, использование компанией Amazon робототехнических решений интернета вещей позволило снизить операционные расходы на складские центры на 20%, по данным Deutsche Bank, за счет рационального использования складских помещений и оптимизации цикла складских расходов.

Настройка брокера MQTT в облаке

Теперь можно приступить к настройке серверной части решения. Для этого воспользуемся облачным сервисом Yandex, называемым Yandex IoT Core.

MQTT — ещё один де факто стандартный протокол для IoT-проектов. Вот тут есть хороший обзор самого протокола, поэтому подробно на нем останавливаться не буду, но немного расскажу как устроен MQTT-брокер от Yandex:

В Yandex IoT Core есть два основных типа объектов — реестры и устройства.

Реестры с одной стороны группируют устройства (в одном реестре может быть одновременно несколько устройств) а с другой — являются как бы второй стороной обмена сообщениями.

Каждый реестр имеет доступ к телеметрии своих устройств и может отправлять им команды. При этом у каждого реестра и каждого устройства есть свой набор топиков. Каждый реестр может читать и отправлять сообщения в свои топики, и в топики любого своего устройства. Аналогично каждое устройство может писать и читать свои топики и топики своего реестра (но не другого устройства, даже если оно «живет» в том же реестре).

Организация топиков Yandex IoT Core

При этом сами топики реестров и устройств никак между собой не связаны — сообщение приходит именно в тот топик, в который отправлено и в других недоступно.

Для дальнейших действий потребуется учетная запись Yandex.Cloud. Если у вас такой еще нет, ее можно достаточно быстро завести. В процессе необходимо ввести данные карты но (в отличии от некоторых других облачных сервисов) деньги с неё списываться не будут пока вы явно не переключитесь на платный аккаунт. После регистрации Yandex предоставляет небольшой грант в 4К рублей, которого на приведенные тут эксперименты хватит с лихвой.

Подключаем и настраиваем сервис:

Для начала генерируем сертификат, который будет использоваться для чтения данных из реестра. Вообще говоря, сервис позволяет идентификацию по логину и паролю как для устройств, так и для реестров, но поскольку предполагается использовать реальные данные с оборудования, лучше озаботиться идентификацией по SSL.

Сгенерировать пару сертификатов можно при помощи утилиты OpenSSL вот такой командой:

Теперь заходим в консоль Yandex.Cloud, выбираем IoT Core и создаем новый реестр:

Открытую часть ключа, сгенерированного на предыдущем шаге (crt_reg.pem), загружаем в настройки реестра. Этот сертификаты будут использоваться для считывания телеметрии из брокера внешними сервисами и отправки команд устройствам:

Нажимаем «Создать» и попадаем в настройки свежесозданного реестра. Теперь надо зарегистрировать в нем малинку в качестве устройства. 

Аналогичным образом генерируем пару сертификатов на малинке. Оба сертификата сразу кладем в отдельную папочку, туда же скачиваем корневой сертификат удостоверяющего центра. Они понадобятся для настройки отправки сообщений.

Заходим в Устройства и создаем новое:

Аналогично с созданием реестра загружаем сертификат из пары, созданной на малинке и нажимаем «Добавить».

На этом настройка брокера завершена, всё готово для приема сообщений.

ID устройств и реестров можно посмотреть на вкладке «Обзор». Они нужны для задания адресов топиков:

Топик устройства: $devices/<ID устройства>/events

Топик реестра: $registries/<ID реестра>/events

Также у каждого устройства и реестра есть перманентный топик. Основное отличие перманентных топиков состоит в том, что в них всегда сохраняется последнее сообщение. То есть при подключении консьюмер получит последнее отправленное в него сообщение, даже если не был в сети в момент его отправки. Адреса перманентных топиков похожи на обычные, но заканчиваются на state а не events:

Перманентный топик устройства: $devices/<ID устройства>/state

Перманентный топик реестра: $registries/<ID реестра>/state

Подробнее о топиках Yandex IoT Core можно почитать вот тут.

Факты из истории

Рассматривая термин интернет вещей, хочу уточнить, что он не особо новый, но и не такой, чтобы отнести к музейным экспонатам. Основная концепция — удаленный доступ и контроль над решением и выполнением многих задач. IoT позволяет оптимизировать растраты, делая любую сферу более эффективной и налаженной. Интернет вещей применяется в логистике и современном сельском хозяйстве, электрификации и техобслуживании, коммунальном направлении и авиа-сфере.

Пожалуй, представлю самые яркие факты, которые открыли для меня интернет вещей абсолютно с другой стороны:

  1. Максимальное внедрение технологии создаст «сенсорную планету» — это как «умный город» только по всему миру.
  2. С технической точки зрения IoT — беспроводные сети и устройства с радиотехнической идентификацией.
  3. Для управления системой пока не разработан и не внедрен ни один стандарт.
  4. Промышленный интернет вещей широко распространен в европейских странах, а бизнес-направление — в азиатских, программное в США.
  5. С 2009 года в Брюсселе проходит конференция Internet of Things, на которой еврокомиссары и ученные высказываются о дальнейших направлениях развития.

Подводя итог, обозначу, что если вы крупный игрок рынка и думаете, куда инвестировать в 2019 году, то старт-апы, связанные и IOT, помогают получить существенную финансовую выгоду. Помимо бытового использования, это целые спортивные направления, инновации для промышленных комплексов, которые упрощают их работу и делают ее максимально эффективной

Одним из ярких примеров минувшего года стала футболка с датчиками и тканью — сенсорным экраном, которая считывает количество сердечных сокращений и выдает историю болезни человека, что важно, когда ему плохо и он не может детально рассказать медикам о себе

Традиционно желаю вам, чтобы Internet of Things не просто упрощал бытовые задачи, но и приносил выгоду во многом, в том числе, когда вы выбираете максимально подходящие способы заработка в интернете через портативные гаджеты.

Профессиональный инвестор с опытом работы 5 лет с разными финансовыми инструментами, ведет свой блог и консультирует вкладчиков. Собственные эффективные методики и информационное сопровождение инвестиций.

Области применения IoT

Североамериканский рынок

  • Умный Город. Главные задачи — управление и регулирование автомобильного движения, ночное / дневное уличное освещение, уведомление об опасности для пешеходов, определение нестандартных и опасных ситуаций в городе.
  • Умный дом. Главные задачи — Безопасность, интеллектуальный дверной звонок, управление телевизором и кухней, автоматические системы полива и освещения, сигнализация пожара, газа, утечки воды, температуры дома.
  • Погода и стихийные бедствия. Метеорологическая информация, сейсмическая активность, противопожарный контроль. Прогнозирование погодных данных.
  • Оптимизация использования ресурсов в доме, городе, стране. Освещение, потребление электричества, отопления, оптимизация и прогнозирование использования, например топлива на электростанциях.
  • Оптимизация перевозок, доставок, хранения и сортировки. Такие компании, как DHL, FedEx использует решение для построения оптимальных транспортных маршрутов. Терминалы хранения и сортировки грузов в крупных аэропортах.
  • Заводской мониторинг и контроль, управление конвейерной линией. Управление роботами. Сортировка товаров, сырья и тестирование готовой продукции.
  • Сложные механизмы, высокотехнологичные устройства, такие как современные автомобили, самолеты и пр. Автоматизированная система управления, защита от угона, контроль агрегатов системы. Распознавание лица и тела водителя для предотвращения сна, потери внимания. Прогнозирование обслуживания и замены компонентов системы.

Российские игроки

WayRay — российская компания, разрабатывающая устройство дополненной реальности для лобового стекла автомобиля. Пользователи могут видеть виртуальную линию маршрута прямо на лобовом стекле. Кроме голографического, есть информационно- развлекательный канал: на него выводится вся вспомогательная информация.

Сбор и обмен полезной информацией между автомобилистами и окружающим миром порождает свою нишу Интернета Авто.

Виталий Пономарев, CEO & Founder WayRay

iKtotam — устройство, делающее «умным» ваш домофон — позволяет управлять им удаленно. Коннектор соединяет ваш смартфон с домофоном и позволяет увидеть гостя, а также поговорить с ним.Нажатием кнопки на iPhone можно открыть дверь пришедшему. Устройство подключается к iPhone, iPad или компьютеру. Кроме того, сам коннектор снимает видео и сохраняет его в облаке.

Андрей Кнаус, Co-founder & CVO iKtotam:

Сетевая архитектура NB-IoT

NB-IoT относится к стандарту LPWA (Low Power Wide Area), предназначенному для M2M (Machine-to-Machine) приложений, которые требуют низкоскоростной передачи данных и работы в автоматическом режиме в течение длительного периода времени, в том числе в отдаленных или труднодоступных местах.

Самое главное — запомнить важную особенность: NB-IoT — это отдельно существующая «ветка» на базе всем известной технологии LTE. Это именно часть иерархии LTE-сетей, но со своими особенностями.

Технология NB-IoT многое унаследовала от LTE, начиная с физической структуры радиосигнала и заканчивая архитектурой самой сети. Она создавалась с прицелом на применение в условиях более низкого уровня сигнала и более высокого уровня шумов с учетом экономии ресурса батареи. Особенность NB-IoT в том, что она способна передавать небольшие сообщения от различных датчиков и приборов, т. е. передача тяжелого контента вроде видео или аудио в этом случае не применяется.

Чтобы понимать преимущества и недостатки данной технологии в сравнении с тем же LTE, необходимо углубиться в технические аспекты архитектуры радиодоступа.

В LTE применяется принцип разделения каналов OFDM, что означает мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов.

Как мы знаем, есть два направления взаимодействия: Downlink — направление от базовой станции и Uplink — направление к базовой станции. Эти каналы разделяются на поднесущие по 15кГц. Для Downlink используется OFDMA, а для Uplink — SC-FDMA.

Сама несущая в LTE разделена на ресурсные блоки (Resource Block — RB), которые в свою очередь разделены на 12 поднесущих. Получаем общую ширину занимаемой полосы: 12×15кГц = 180кГц.

Дополнительно каждый ресурсный блок имеет 7 таймслотов по 0,5 мс, итого — 84 ресурсных элемента (Resource Element — RE).

Также уже стандартизировано разделение ресурсного блока на 48 ресурсных элементов по 3.75кГц в направлении Uplink, это расширяет таймслот до 2 мс.

Для достижения большей пропускной способности применяются дополнительные технологии (QAM256, QAM64, MIMO2×2, MIMO4×4 и др.), ведь LTE — это скоростной стандарт.

В связи с ограниченной мощностью абонентских устройств NB-IoT (как и LTE) до 23дБм (200 мВт) передача сигнала в узкой полосе 15кГц позволяет значительно увеличить спектральную плотность сигнала. Соответственно, соотношение сигнал/шум будет наиболее эффективным в NB-IoT по сравнению с GSM/GPRS.

Дополнительно возможно формирование ресурсного юнита (Resource Unit — RU) из различных вариаций использования ресурсных элементов (RE). Из RU в свою очередь формируются так называемые транспортные блоки (Transport Block — TB), назначаемые пользователю.

В одном TB может быть от одного до десяти RU. При изменении качества сигнала NB может содержать в себе разное кол-во полезной информации.

Internet of Things простыми словами

С одной стороны столь глобальное понятие, с другой — очень простое. Рассматривая интернет вещей на пальцах, я бы предложила концепцию умного дома. С любой точки мира вы можете подключить камеру и посмотреть, что происходит, запустить бойлер, чтоб он нагрел воду для ванной на определенное время, а духовка спекла вашу любимую индейку, пол нагрелся на заданную температуру, а все цветы были политы с помощью капельной системы.

Много гаджетов в одной сети, по аналогии, как и смарт контракты существующие в блокчейн. Такая концепция не отказывается от аналогового мира, просто цифровые технологии заменяет многие привычные вещи, помогают дома, во время путешествия, и особенно — на крупных производствах и компаниях.

Яндекс.Навигатор

Многие из нас знакомы с приложением, бесплатным для работы, которое указывает на то, где «улица стоит» и оценивает уровень пробок. Приложение не только проложит маршрут, но и с 2015 года еще оснащено возможностью голосового контроля. Принцип работы в том, что в онлайн-режиме «подтягиваются» фрагменты карт и строится общий путь с точки А в точку В.

 
Несмотря на то, что название указывает основную функцию — построение маршрута, дополнительно для Москвы внедрена функция указателей платных и бесплатных парковок, подсказки об освободившихся местах, составление истории поездок.

Спорт IOT

Фактически, это способ, объединяющий аналоговые и цифровые усилия для решения каких-либо задач. Говоря о том, что это такое, можно представить спортивную игру, в которой виртуальность заменяет реал, и можно тренировать своих игроков до максимально продуктивного и успешного состояния. Помните фильм «Аватар», так это тот же принцип, только направленный на определенный спорт: футбол, баскетбол, волейбол, бег. Спорт IOT сосредоточен в 3 основных направлениях:

  • развитие игрока;
  • безопасность игрока;
  • участие поклонников.

Последний пункт важен для развития работы с разными болельщиками по всему миру. Здесь не только инвестиции в современные стадионы, которые привлекают зрителей, но и заставляют их вставать с дивана в поисках приключений. Компании же заинтересованы в том, чтобы развивать своих спортсменов и арены для их соревнований.

Умные счетчики

Основная концепция, которая выдвигается к умным счетчикам, их автоматическая и бесперебойная работа. Не надо передавать показания, ведь они поступают на основной пульт в определенное число месяца. Вместе с этим, удается минимизировать риск «воровства» электроэнергии или воды населением. С другой стороны — автоматическая отправка показаний исключает человеческий фактор. Это даже не дополненная реальность, а современные реалии. Многие мегаполисы мира перешли на такие умные системы в разных сферах.

Умные заводы

Если еще лет 20 назад машинное обучение считалось чем-то необычным, а сегодня речь идет о предприятиях, которые запускаются и работают без помощи людей. С одной стороны — это удар по рынку труда, с другой — оптимизация ресурсов. Среди особенностей умных заводов, можно назвать:

  • минимальное количество штата;
  • высокий уровень внедрения цифровых технологий;
  • полная автоматизация.

 
На сегодня лидером в этом промышленном сегменте остается Германия, которая наладила их запуск практически 5 лет назад, а компании, занимающиеся стартом бизнеса, получали поддержку от государства.

А рассматривая облачные технологии, обратите внимание на то, что они точно бы не развивались стремительными темпами, если бы не IOT: интеграция процессов, контроль над работой, взаимодействие разных устройств, раскиданных в пространстве — список базовых задач для решения платформы

Носимый IOT

Этот интернет вещей — просто говоря, способ оживить привычные вещи, сделать их портативными. Только с 2017 по 2020 год, как утверждает аналитическая компания Tractica, количество гаджетов возросло ровно в 2 раза. Как думаете, что стало самым популярным в этом списке? Смарт-часы, фитнес-браслеты, датчики тела.

На втором месте планшеты и смартфоны, на третьем — веб-камеры. Я уже говорила, что такое блокчейн, но эта среда может применяться не только для нашей любимой криптовалюты. Например, умные очки с функцией распознавания лиц уже протестированы и скоро в них будут работать полицейские Сингапура и других стран. Принцип работы: очки снимают все происходящее, фиксируя лица всех (10 тыс. человек на 1 устройство), кто попадает в «объектив», а затем отправляет инфу в блокчейн. При необходимости она вытягивается, а вместе с ней подвязываются и другие данные.

Похожие записи:

Как самому изготовить стабилизатор тока для светодиодов: схемы Открытая ретро-проводка. пример монтажа Скалер: как сделать полноценный телевизор из жк матрицы монитора компьютера Правильная замена проводки в квартире панельного дома Как провести свет на балкон своими руками Маркировка smd конденсаторов (керамических, электролитических, танталовых)