X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Интернет вещей

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Фараджев Д.М. 1

---

1Гимназия"Жуковка"

Галенко А.В. 1

---

1Гимназия "Жуковка"

Работа в формате PDF

100.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Меня всегда интересовало, что будет, если обыкновенные бытовые приборы (например, утюг или стиральная машина) или же сложные механизмы (сборочный конвейер) смогут воспринимать окружающий мир как человек. Приборы могли бы измерять температуру вокруг или определять, есть ли кто-то рядом. А этой полученной информацией они могли бы делиться с приборами по соседству. Получается, что так электрические аппараты образуют разумное сообщество – совсем как у людей! Какую огромную пользу приносила бы подобная технология и в наших домах, и на заводах. Представьте ситуацию: дверной замок, который закрыли снаружи, подаёт сигнал роботу-пылесосу о том, что хозяева ушли и можно начинать пылесосить. Или же камера в продуктовом магазине определяет, какой товар разобрали покупатели и сообщает об этом автоматизированному погрузчику, который привезёт его со склада. К счастью, такая технология уже существует и называется она Интернет вещей. Об этом я вам сейчас и расскажу.

Цели и задачи

Целью моей проектной работы было изучение способностей технологии Интернета вещей на сегодняшний день и её потенциала в будущем.

Задачами своего исследования я ставил:

Изучить историю развития технологии

Рассмотреть сферы жизни, в которых она применяется

Предположить его возможную пользу для человечества.

Что такое Интернет вещей?

Самый мощный двигатель прогресса – лень, благодаря ей появились скороварки, роботы-пылесосы и посудомоечные машины, которые давно взяли на себя бытовые хлопоты. Однако эти изобретения не автономны и не могут работать без участия человека, который должен контролировать работу техники, покупать и заменять расходные материалы. Но что, если человек станет лишним звеном во всех этих процессах?

В этом и заключаются перспективы Интернета вещей.

Интернет вещей – это полностью автоматизированная работа приборов и систем за счет их подключения к беспроводной сети.

Простыми словами: понятие интернета вещей предполагает взаимодействие по схеме «машина – машина» с минимальным участием человека.

Присутствие человека в работе системы минимально – он только настраивает её и пользуется результатами её работы. Во-первых, человек создает определенные правила, согласно которым датчики будут посылать определенные сигналы устройствам в зависимости от условий (сообщение от кофеварки о том, что в лотке для зёрен почти не осталось кофе). Далее человек должен создать правила, по которым устройства будут передавать сообщения между собой и человеку – это может быть мобильное приложение, звуковой сигнал и т. д. (сообщение о том, что кофе кончился доходит до телефона, и кофе добавляется в лист покупок)

Наглядные примеры

Российский Интернет вещей не отстает от других стран, ученые разрабатывают собственные проекты.

Пластырь-градусник. В 2016 г. компания «Изитерм» представила новую разработку: «умный» термопластырь, который через настраиваемые промежутки времени определяет температуру тела. Гаджет отправляет данные через приложение в смартфоне и передает их врачу.

Animo – «умная» кормушка. Разработка позволяет удаленно кормить домашних питомцев и управляется через приложение в смартфоне. Домашнее животное не сможет обхитрить устройство и открыть его – кормушка выдает установленное количество еды в определенное время.

«Лесной Дозор» – сеть по предотвращению пожаров. В лесах установлена система тепловизоров и видеокамер, в том числе инфракрасных. Под контролем территория в 30 км, данные транслируются в программы анализа, которые оповещают дежурных в случае пожара.

История развития

История интернета вещей началась с Николы Теслы. В 1926 г. ученый уверял, что в будущем все предметы станут частью всеобщей системы, а приборы, с помощью которых удастся провернуть такой фокус, будут настолько малы, что поместятся в кармане. Однако нашим предшественникам было непросто представить глубину философских взглядов ученого и осознав их истинность.

Через 64 года, в 1990-ом году, Джон Ромки явил миру первую интернет-вещь, подключив свой тостер к Всемирной паутине, – это стало основой основ.

В 1999 годы Кевин Эштон ввёл понятие Интернета вещей.

Появление термина «интернет вещей» связано с XX веком, но развитие концепция получила только в наши дни.

Пример. Работа кофеварки.

Рассмотрим, как работает «умная» кофеварка. Сегодня обычный любитель кофе включает устройство, засыпает зерна в специальный отсек, наливает воду в контейнер, выбирает нужный режим и получает чашку кофе. Но это не Интернет вещей, а только автоматизация процесса.

Чтобы добиться максимальной «самостоятельности», кофеварка должна выполнять следующие действия:

вести учет остатков кофе;

планировать время покупки;

формировать список покупок для похода в магазин;

составить такой лист покупок, при котором придётся меньше раз ходить в магазин (если сахар на исходе, он тоже добавляется в список);

согласовывать план с пользователем;

в случае одобрения отправить напоминание пользователю (перед походом в магазин);

если планы человека изменятся, приложение переносит покупку;

обучаться (если хозяин убежден, что определенный вид зёрен сочетается только с тростниковым сахаром, и категорически не настроен идти в магазин в пятничный вечер, значит, программа запоминает эту информацию и использует ее в дальнейшем).

Свойства системы.

Из описанных примеров можно сделать вывод о необходимых свойствах, которыми должна обладать система Интернета вещей:

Способность приспосабливаться к окружению

Самостоятельность в настройке

Уникальное имя для каждого устройства. Это необходимо для того, чтобы не было путаницы при передаче информации в системе, куда включены сотни устройств (например, завод).

Способность встраиваться в сеть Интернет

Способность к обучению

Из чего состоит интернет вещей?

Приложение

Данный элемент является самым важным, потому что главным во всей этой системе является польза для человека, а, значит, удобство использования. Что может быть удобнее, чем приложение для мобильного телефона? Приложения позволяют пользователям наблюдать за состоянием устройств в режиме реального времени.

Устройства

Устройства Интернета вещей также могут быть разных типов, например, носимые датчики, умные часы, светодиодные фонари, автомобили и промышленные машины. Все устройства получает и отдают какие-то данные, которые после обработки будут являться полезными для человека.

Хранилище

Все данные необходимо где-то хранить и обрабатывать, зачастую данные хранилища не находятся на каком-то устройстве, а перемещаются на выделенный для этого облачный сервис. Однако для бытового использования хватает и памяти мобильного телефона

Безопасность

Функциональный блок безопасности защищает систему Интернета вещей от внешних попыток взлома и внутренних ошибок пользователей, позволяя использовать устройства только тем людям, у которых есть доступ к ним.

Связь

Этот блок осуществляет связь между устройствами, датчиками, хранилищем и пользовательским приложением. Существует несколько стандартов беспроводной связи.

LoRa — это недавно разработанный метод передачи информации, разработанный Альянсом LoRaTM. Главным его преимуществом является передача данных на большие расстояния на открытом пространстве. Скорость передачи данных: от 0,3 кбит/с до 50 кбит/с, что по современным меркам не так и много. Подключенные устройства могут передавать информацию на расстояние до 32 км, а заряда автономной батареи хватит на 10 лет работы.

Яндекс.Ровер

Недавно я узнал, что 14 февраля в кампусе Яндекса запустили Яндекс.Ровер – автоматическую тележку-курьер для доставки посылок. Людям не приходится связываться друг с другом, чтобы получить свою посылку – всё осуществляет приложение.

Применение Интернета вещей.

Быт. Телевизор, холодильник, принтер и вся система «умный дом» могут быть доведены до полной автоматизации. С подключением Интернета вещей человек избавится от навязчивых мыслей (не забыл ли он закрыть дверь или выключить плиту) – всю информацию можно будет увидеть в смартфоне и дистанционно запустить незавершенный алгоритм. А «умный» пылесос оповестит о найденной золотой сережке, которая закатилась за кресло.

Безопасность. Внедрение Интернета вещей в охранную систему позволит сканировать и отправлять фото- и видеоданные, а искусственный интеллект будет способен запоминать и распознавать людей.

Проблемы и недостатки

Нет единой системы. Проблема объединения – в отсутствии общих правил и стандартов. Пока каждая компания будет создавать свои «умные» гаджеты, нельзя будет объединить их всех в единую систему.

Энергозатратность. Необходимо решить вопрос: «Откуда все датчики и умные приборы будут брать энергию?» Возможно, нужно будет придумать новые энергосберегающие системы или же новый тип батареек. Данный вопрос стоит остро, потому что в скором будущем будут уже десятки миллионов умных устройств и им нужно будет откуда-то получать электроэнергию.

Отсутствие безопасности. Основной риск – в открытой базе данных. У мошенников появится возможность взламывать не только банковские счета и компьютеры, но даже холодильники. (Пример: «умные» холодильники будут иметь информацию о банковских карточках человека, чтобы заказывать продукты, которые подходят к концу. Подобные элементы «умного» дома очень уязвимы.)

Стоимость. Техника дорога несмотря на то, что ее использование окупится в будущем: система «умный дом» поможет сэкономить на электричестве и водоснабжении; оборудование на производстве заблаговременно оповестит о риске поломки; кухонная техника позволит избежать порчи продуктов.

Заключение:

Новые возможности в будущем

Темпы развития Интернета вещей опережают ожидания. Реально представить, что в ближайшие годы наши квартиры будут оснащены подключенными к Интернету датчиками, а всеми бытовыми приборами можно будет управлять с помощью мобильных приложений. Базовые технологии известны уже сегодня, теперь вопрос стоит за их оптимизацией.

Интернет вещей решает несколько основных задач: как с минимальными затратами собирать данные, как их быстро обрабатывать, как их быстро с минимальными затратами и безопасно передавать и, наконец, как оптимизировать их хранение.

Пока сложно сказать, каким будет интернет вещей через десяток лет, но не остается сомнений, что применение инновационного алгоритма будет активно использоваться на рынке услуг и повлечет за собой повышение качества жизни в России и других странах, откроет перспективные возможности в бизнесе и вообще принесет немало пользы.

Специалисты предсказывают, что к 2020 году в интернете вещей будет задействовано около 26 млрд устройств, в том числе не менее 250 млн автомобилей. Помимо бытовых и промышленных приборов и средств передвижения, появится около 10 млн экземпляров «умной» одежды с доступом к Всемирной сети.

Список использованных источников:

1.Мачей Кранц: Интернет вещей. Новая Building the Internet of Things Издательство: Бомбора, 2018 г.

2. История интернета вещей. https://perenio.ru/blog/the-history-of-the-internet-of-things

3. Интернет вещей. А не застряли ли мы на месте? https://habr.com/ru/company/kauri_iot/blog/481702/

4.Перспективы развития интернета вещей https://e.huawei.com/ru/publications/region/ru/Online_expert_opinion/201724011244/cover/IoT-history-perspectives