Iot платформы. Интернет вещей: что это, зачем и как работает

Сейчас многие говорят про интернет вещей, но не все понимают, что это такое.

Если верить «Википедии», это концепция вычислительной сети физических объектов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

Говоря простым языком, интернет вещей - это некая сеть, в которую объединены вещи. Причём под вещами я подразумеваю всё что угодно: автомобиль, утюг, мебель, тапочки. Всё это сможет «общаться» друг с другом без участия человека при помощи передаваемых данных.

Появление подобной системы было ожидаемо, ведь лень - двигатель прогресса. Не придётся утром идти к кофеварке, чтобы сделать кофе. Она уже знает, когда вы обычно просыпаетесь, и к этому времени сама сварит ароматный кофе. Классно? Пожалуй, но насколько это реально и когда появится?

Как это работает

Мы находимся в начале пути, и об интернете вещей пока говорить рано. Возьмём для примера кофеварку, о которой я писал выше. Сейчас человеку приходится самостоятельно вводить время своего пробуждения, чтобы она сварила ему утром кофе. Но что произойдёт, если в это время человека не будет дома или он захочет чай? Да всё то же самое, так как он не поменял программу и бездушная железка снова сварила свой кофе. Такой сценарий интересен, но это скорее автоматизация процесса, чем интернет вещей.

У руля всегда стоит человек, он центр. Умных гаджетов с каждым годом становится всё больше, но они не работают без команды человека. Эту несчастную кофеварку придётся постоянно контролировать, менять программу, что неудобно.

Как это должно работать

Интернет вещей подразумевает, что человек определяет цель, а не задаёт программу по достижению этой цели. Ещё лучше, если система сама анализирует данные и предугадывает желания человека.

Едете вы с работы домой, уставший и голодный. В это время автомобиль уже сообщил дому, что через полчаса привезёт вас: мол, готовьтесь. Включается свет, термостат настраивает комфортную температуру, в духовке готовится ужин. Зашли в дом - включился телевизор с записью игры любимой команды, ужин готов, добро пожаловать домой.

Вот в чём главные особенности интернета вещей:

• Это постоянное сопровождение повседневных действий человека.
• Всё происходит прозрачно, ненавязчиво, с ориентацией на результат.
• Человек указывает, что должно получиться, а не как это сделать.

Скажете, фантастика? Нет, это ближайшее будущее, но, чтобы добиться таких результатов, необходимо ещё многое сделать.

Как этого добиться

1. Единый центр

Логично, что в центре всех этих вещей должен стоять не человек, а какой-то девайс, который и будет передавать программу по достижению цели. Он будет контролировать другие устройства и выполнение задач, а также собирать данные. Такой девайс должен стоять в каждом доме, офисе и других местах. Их объединит единая сеть, через которую они будут обмениваться данными и помогать человеку в любом месте.

Зачатки такого центра мы уже видим сейчас. Amazon Echo, Google Home, да и Apple вроде тоже работает над чем-то подобным. Такие системы уже сейчас могут выполнять роль центра умного дома, хотя их возможности пока ограничены.

2. Единые стандарты

Это станет, пожалуй, главным препятствием на пути к глобальному интернету вещей. Для масштабной работы системы необходим единый язык. Над своей экосистемой сейчас работают Apple, Google, Microsoft. Но все они двигаются по отдельности, в разные стороны, а значит, в лучшем случае мы получим локальные системы, которые сложно объединить даже на уровне города.

Возможно, какая-то из систем станет стандартом, либо каждая сеть так и останется локальной и не перерастёт в нечто глобальное.

3. Безопасность

Естественно, разрабатывая такую систему, необходимо позаботиться о защите данных. Если сеть взломает хакер, он будет знать о вас абсолютно всё . Умные вещи сдадут вас злоумышленникам с потрохами, так что над шифрованием данных стоит серьёзно поработать. Конечно, над этим работают уже сейчас, но периодически всплывающие скандалы говорят о том, что до идеальной безопасности ещё далеко.

Что нас ждёт в ближайшем будущем

В ближайшем будущем нас ждут умные дома, которые будут сами открывать двери для владельцев при приближении, поддерживать комфортный микроклимат, самостоятельно пополнять холодильник и заказывать необходимые лекарства, если человек заболел. Причём перед этим дом получит показатели с умного браслета и отправит их врачу. По дорогам будут ездить беспилотные автомобили, а на самих дорогах больше не останется пробок. Интернет вещей позволит разработать более продвинутую систему контроля трафика, которая сможет предотвращать появление пробок и заторов на дорогах.

Уже сейчас многие гаджеты работают в связке с различными системами, однако в ближайшие 5–10 лет нас ждёт настоящий бум развития интернета вещей. Вот только в будущем возможен расклад как в мультике «ВАЛЛ-И», где человечество превратилось в беспомощных толстяков, обслуживаемых роботами. Так себе перспектива. А что думаете вы?

Внедрение платформ IoT заставит изменить подходы к созданию и использованию АСУ и управлению предприятиями в целом.

IoT или системы телеметрии?

В России и мире наиболее распространено определение интернета вещей (Internet of Things, IoT) с точки зрения технологий: он рассматривается как система объединенных компьютерных сетей и подключенных физических объектов (вещей) со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными, с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Если подключение датчиков телеметрии осуществляется с использованием сетей сотовой связи, то такие системы еще называют системами межмашинных коммуникаций (M2M).

Однако такое определение не позволяет разделить существующие уже многие десятилетия распределенные системы телеметрии/телеуправления и возникающие в настоящее время экосистемы интернета вещей (см. таблицу), а главное - показать, какими изменениями в экономике и бизнесе эти технологические сдвиги вызваны.

Поэтому имеет смысл сформулировать определение интернета вещей с точки зрения бизнеса как технологической основы для перехода к экономике совместного использования (shared eco-nomy) средств про-изводства и предметов конечного потребления. Такая организация производства и потребления товаров и услуг возникает в ходе так называемой четвертой индустриальной революции, которая состоит в появлении возможности формировать полностью автоматические (цифровые) цепочки создания добавленной стоимости, выходящие за границы одного предприятия, с перспективой объединения в глобальную промышленную сеть вещей и услуг.

Экономика совместного использования базируется на принципе объединения различных устройств (станков и промышленного оборудования, транспортных средств, инженерных систем) в программно управляемые пулы и предоставления пользователю не самих устройств, а результатов их работы, по сути их функций. IoT тесно связан с концепцией программно определяемых вещей (soft-ware-defined things, smart things), которая постулирует, что функционал умного устройства (вещи), в отличие от обычной вещи с элементами компьютерного управления, в большей степени определяется программно, причем независимо от его аппаратной реализации. Устройство (объект IoT) одновременно существует в двух взаимосвязанных ипостасях: как физический объект и как его точная и актуальная математическая (программная) модель, т.е. как киберфизическая система.

Объединение устройств в виртуальные пулы и предоставление пользователю их функций позволяет многократно повысить эффективность таких устройств по сравнению с традиционной моделью информационно изолированного использования. Это дает возможность реализовать принципиально новые бизнес-модели, например, контракт жизненного цикла на промышленное оборудование, контрактное производство как сервис, транспорт как сервис, безопасность как сервис и др.

Для воплощения подобного подхода в жизнь нужно, чтобы информация о фактическом состоянии каждого из объединяемых в пул устройств была доступна автоматизированной системе управления, а процессы получения данных о состоянии объекта и исполнении команд управления протекали с допустимым для системы управления уровнем неопределенности.

Облако управления - платформа IoT

Технологической основой для таких изменений служат платформы IoT. Они являются ключевым звеном всей экосистемы интернета вещей, играя роль посредника: устройства и компоненты решения могут передавать данные в широком диапазоне форматов, используя различные протоколы связи (рис. 1). А механизм абстракции дает возможность использовать полученные данные в другом месте цепочки создания ценности (аналитика, бизнес-логика, интеграция с корпоративными системами, разработка приложений).

Платформа IoT представляет собой совокупность взаимодействующих между собой облачных сервисов (облако управления), которая обеспечивает непосредственное, без участия человека и промежуточных АСУ управление подключаемыми объектами. Это облако управления обладает всем необходимым функционалом (программными алгоритмами обработки данных и управления) как низовых систем управления, так и систем управления уровня предприятия. То есть IoT-платформа одновременно выполняет функции универсального средства интеграции и реализует сколь угодно сложные и разнообразные алгоритмы управления.

Механизм открытых прикладных интерфейсов программирования (API) позволяет подключать к облаку управления любые устройства и любые АСУ, не внося в них изменений, а также обрабатывать поставляемые в облако управления данные с использованием готовых шаблонов, а при их отсутствии - с использованием встроенных средств разработки программных приложений. Накопление в платформах IoT исторических данных, поступающих от широкой номенклатуры устройств и АСУ, и применение технологий машинного обучения дают возможность автоматизировать процессы совершенствования алгоритмов, исполняемых облаком управления, что в принципе невозможно в информационно изолированных АСУ.

Таким образом, переход к IoT не требует внесения серь-езных изменений в подключаемые устройства и, как следствие, значительных капитальных затрат на их модернизацию или полную замену. Однако необ-ходимо будет кардинально изменить подходы к использованию подключаемых устройств, трансформировать методы и средства сбора, хранения и обработки данных о состоянии устройств и роль человека в процессах сбора данных и управлении устройствами. Внедрение платформ IoT заставит изменить подходы к созданию и использованию АСУ и общие взгляды на управление предприятиями и организациями.

Согласно классификации аналитиков Berg Insight и First Analysis, большую часть IoT-платформ можно отнести к одной или сразу к нескольким категориям:

• платформы управления коммуникациями (Connectivity Management Platforms, CMP);
• платформы управления сетями/данными/абонентами (Network/Data/Subscriber Management, NM/DM/SM);
• платформы управления устройствами (Device Management Platforms, DMP);
• платформы для обеспечения работы приложений (Application Enablement Platforms, AEP);
• платформы для разработки приложений (App-lica-tion Development Platforms, ADP).

Ключевыми международными производителями IoT-платформ являются компании PTC, SAP, Microsoft и Telit.

Есть ли IoT-платформы в России?

Возможно, такое утверждение звучит излишне резко, но автор считает, что в России нет интернета вещей и, соответственно, облачных IoT-платформ. А что есть? Есть распределенные системы телеметрии с крайне ограниченной функциональностью проприетарного ПО и неприемлемо высоким соотношением «стоимость/экономические результаты применения». Как следствие, масштаб использования даже этих примитивных систем телеметрии, измеряемый количеством подключенных к ним устройств, в России крайне невелик - около 20,5 млн штук (рис. 2), что во много раз меньше, чем количество имеющих выход в интернет пользовательских устройств, а должно быть наоборот.

Общие черты всех российских рынков распределенных систем телеметрии:

• Проприетарность и изолированность создаваемых аппаратно-зависимых решений в сочетании с малой тиражностью, что отражается на их качестве и стоимости.
• Крайне ограниченный функционал - только мониторинг, причем с минимальным уровнем автоматизации обработки телеметрических данных.
• Большое количество мелких игроков, не способных развивать свои продукты/решения.
• С недавних пор - неготовность заказчиков оплачивать неэффективность этих решений.

На развитие отраслевых рынков (сфер применения) распределенных систем телеметрии влияют разные факторы, но всюду прослеживается одна общая тенденция. Это тенденция перехода от проприетарных изолированных систем мониторинга, осуществляемого со значительным участием персонала (фактически традиционных диспетчерских систем), к открытым экосистемам сервисов, ориентированных на телеметрию с аналитикой реального времени и телеуправление с взаимной оптимизацией работы различных систем и ресурсов.

Развитие отраслевых рынков систем телеметрии в России в этом направлении, очевидно, приведет к формированию открытых экосистем разработчиков. В такие экосистемы будут входить как разработчики сенсоров и исполнительных устройств IoT/M2M, способных взаимодействовать с различными системами/приложениями, так и разработчики приложений, которые создаются в формате облачных сервисов и способны через механизм открытых API взаимодействовать с сенсорами и исполнительными устройствами вне зависимости от того, кто является их владельцем.

Зачем переходить в интернет вещей?

Создание и развитие интернета вещей в России - объективная необходимость, поскольку только с его помощью можно решить чрезвычайно остро стоящую задачу одновременного повышения качества и снижения издержек по всей цепочке формирования добавленной стоимости. Традиционные АСУТП и распределенные системы телеметрии, как уже отмечалось, дают крайне ограниченный экономический эффект.

Что мешает? Мешает главным образом то, что переход к IoT - это трансформация принципов управления предприятием, к которой никто в России не готов. Не готовы даже ИТ-отделы, сторона, казалось бы, больше всех заинтересованная в увеличении значимости ИТ внутри организаций, которое обеспечит внедрение IoT.

Для обоснования этой моральной неготовности приводится множество аргументов против. У них есть одна общая черта - они не имеют ничего общего с реальностью.

Вот несколько типичных таких возражений, по сути - предубеждений против облаков:

1. Передача технологических данных в облако? Чтобы наше промышленное оборудование сломали хакеры? У нас и так все замечательно, а вы тянете нас в какую-то авантюру!

В России более 250 тыс. не подключенных к IoT-платформам контроллеров АСУТП «видны» через публичный интернет и никак не защищены - это яркая иллюстрация того, насколько сейчас «все замечательно» с точки зрения безопасности. На самом деле в IoT-платформах есть мощные механизмы защиты подключенных устройств и передаваемых данных. То есть подключение устройств телеметрии и телеуправления к IoT-платформе - это, пожалуй, единственный из существующих сегодня экономически обоснованных способов обеспечить информационную безопасность таких устройств в противовес попыткам возложить функции инфобезопасности на сами устройства.

2. Все решения всегда будет принимать человек, никакой искусственный интеллект его не заменит. Незачем в облаке анализировать данные технологических систем, они «живут» десятые доли секунды. Пускай первичный ввод данных в АСУП ведется вручную. Не надо брать их из АСУТП, это низкоуровневые системы и они совсем для другого. Производственные процессы осуществляются по жестким алгоритмам, и не надо лезть туда с оптимизацией и Big Data!

Более 70% чрезвычайных происшествий техно-генного характера (в частности, катастрофа на Чер-нобыльской АЭС) происходят из-за неправильных управленческих решений, принимаемых в условиях жесткого дефицита информации и времени. При-менение платформ IoT позволяет перейти на «плоские» системы предиктивного управления с единым гибким высокоавтоматизированным контуром «мониторинг - оптимизационное планирование - управление», минимизирующим негативное влияние человеческого фактора.

3. Хорошо, будем анализировать технологические данные с помощью Big Data и искусственного интеллекта. Но данные свои мы никому не отдадим и для их анализа развернем собственную платформу (частное облако).

На деле результаты машинного обучения тем лучше, чем больше объем анализируемых данных, поэтому любая информационно изолированная система, сколько бы не было в нее вложено денег, всегда будет хуже, чем открытая. Кроме того, специалисты по искусственному интеллекту и Big Data сегодня в жесточайшем дефиците, причем не только в России, но и в мире. А платформы IoT предлагают не только развитый инструментарий для создания аналитических приложений, но и готовые специализированные приложения для решения типовых задач.

4. Зачем нам сквозные автоматические процессы обмена данными между нами, нашими поставщиками и нашими потребителями? Мы отлично справляемся, общаясь с поставщиками и потребителями по телефону и электронной почте. Почему мы должны данные с наших производственных систем передавать другим компаниям, да еще в автоматическом режиме?

Оптимизация процессов внешнего взаимодействия дает огромный рост производительности и снижения издержек. Широко известный пример: переход на сквозные автоматические процессы позволил Harley Davidson сократить производственный цикл с 21 дня до 6 часов и сегодня каждые 89 секунд с конвейера сходит мотоцикл, полностью настроенный под своего будущего владельца.

Рынок всех рассудит

В России продолжается беспрецедентное по длительности снижение реальных доходов населения, начавшееся еще в ноябре 2014 г. По данным экспертов Центра экономических и политических реформ, российским семьям приходится тратить бульшую часть своего дохода - в среднем 70-80% - на самое необходимое. Таким образом, любимое отечественное бизнес-развлечение - перекладывание производителем своих постоянно растущих из-за инфляции и общей низкой эффективности бизнеса издержек на потребителя становится крайне затруднительным, во всяком случае в конкурентных отраслях экономики, ввиду отсутствия денег у конечных потребителей. Эти трудности распространяются на взаимоотношения поставщиков и потребителей в B2B-цепочках.

Значит, необходимо оптимизировать издержки по всей B2B2C-цепочке создания добавленной стоимости. Именно эту задачу и решает интернет вещей, реализуя сквозные автоматизированные бизнес-процессы, причем без значительных капитальных затрат.

Мы продолжаем рассказывать о компаниях-разработчиках решений (ISV). В этом выпуске технический директор компании «ИНПРОСИСТЕМ» рассказывает об опыте разработки архитектуры охранной IoT-системы СеСМИК .

Многие считают, что понятие «Интернета вещей» неразрывно связано с сетью, которой мы пользуемся каждый день. Можно представить себе картину, где множество устройств, объединенных в единое целое через глобальную сеть, обмениваются данными между собой и серверами и создают цифровую картину мира. В данной статье я расскажу о том, как мы делали систему, объединяющую сотни датчиков.

Понятие «интернет» стоит рассматривать гораздо шире. В данном случае это общая для устройств сеть. Она может содержать 10 устройств, а может и 10 000. Может быть проводная, а может быть беспроводная. Может располагаться в одной комнате, а может охватывать несколько стран. Все зависит от задач, которые ставятся перед системой.

При этом создание даже небольшой сети устройств сопровождается множеством трудностей.

Постановка задачи

Нам была поставлена задача по разработке системы охраны периметра. Периметр - это забор, окружающий некоторый объект. Его длина ничем не ограничена.

Система создавалась с нуля. К моменту начала проектирования существовал прототип датчика, способного собирать колебания периметра, проанализировав которые, можно было четко определить факт преодоления или разрушения забора. Опытным путем мы определили, что датчики нужно ставить примерно через каждые 10 метров.

Кроме датчиков планировались еще управляющие устройства с реле и управляемые устройства с «сухим контактом». Система должна работать в уличных условиях при широком диапазоне температур и погодных явлений.

Итак, имеется:

• 3 типа устройств;
• Минимум 100 устройств на километр;
• Количество километров не ограничено;
• Система должна иметь уличное исполнение.

Сразу можно выделить главные вопросы по архитектуре:

• Организация передачи данных и питания;
• Распределение потоков информации: где и как анализировать данные;
• Безопасность решения: какие протоколы использовать;
• Как управлять таким количеством устройств.

Общая схема решения

Изучив различные варианты, мы пришли к выводу, что ни один из протоколов нам не подходит. Некоторые слишком сложны для нашей задачи, некоторые требуют отчислений за использование, а некоторые не поддерживают то, что хотелось бы реализовать.

А реализовать хотелось систему по принципу PlugAndPlay :

• Подключение и отключение устройств без отключения питания;
• Автоматическая определение изменения конфигурации системы;
• Система должна начать работать сразу после сборки

В итоге нам удалось сделать то, что было задумано, написав свой простой, но достаточно мощный протокол. Так как речь идет о маленькой пропускной способности шины и небольшой вычислительной мощности микроконтроллеров, то тип протокола был выбран байтовый. Из-за оптимизации пропускной способности протокол получился достаточно сильно связанным с CAN, но нам удалось сделать его теоретически переносимым на другие стандарты.

Протокол позволяет:

• обнаруживать “на лету” подключенные устройства;
• обнаруживать отключение устройств;
• работать в режиме запрос-ответ;
• передавать асинхронные события;
• передавать потоковые данные с устройства.

Наладив обмен между устройствами и шлюзом, осталось разобраться с сервером.

Шлюз имеет выход Ethernet . Это наиболее универсальная технология передачи данных. Сеть может быть организована как угодно: оптическими каналами, беспроводными каналами, обычной витой парой - при этом мы всегда сможем подключиться к этой сети, используя оптические конвертеры и точки доступа. Это позволяет заказчику проектировать инфраструктуру сети любой сложности и протяженности.

Передача данных была организована с помощью Сокетов Беркли на базе TCP/IP. Такое решение позволяет серверу гарантированно получать информацию от любого датчика и не зависеть от программных платформ. Протокол поверх TCP/IP мы разработали так же свой. Он тоже байтовый, для оптимизации работы на стороне микроконтроллера. У байтовых протоколов есть большой минус: сложность с последующей модификацией. Однако текстовый протокол для микроконтроллерного устройства слишком избыточен.

Самым сложным с точки зрения разработки ПО оказался сервер. Мы реализовали асинхронную многопоточную модель взаимодействия, что позволило получить “живую” систему, мгновенно реагирующую на любые изменения. Подключение нового устройства, потеря связи со шлюзом, тревога от датчика, открытие крышки на устройства - любое событие в системе мгновенно регистрируется, даже если они происходят одновременно.

В итоге мы получили гибкую модульную систему, управляемую через единый центр - сервер. Он так же имеет свой протокол, позволяющий подключаться к нему и получать события в системе. Это позволяет использовать нашу систему как составную часть большого комплекса и масштабировать ее практически до бесконечности.

Вопросы безопасности

С безопасностью системы оказалось все достаточно просто. Дело в том, что все сети, которые находятся на охраняемых объектах, сами по себе являются охраняемыми объектами. Таким образом все сети, с которыми работает система, становятся “доверенными”.

Кроме того, “цена” взлома информационной системы охраны гораздо выше, чем другие способы преодоления. Иными словами, опытный нарушитель найдет более простой способ преодолеть заграждение, а менее опытный просто не сможет взломать систему.

Поэтому никакими особыми способами защиты информации мы не пользовались, ограничившись только базовыми принципами.

Что дальше?

Несмотря на то, что система уже сформировалась, мы продолжаем активно ее развивать и искать новые способы применения.

Одним из направлений развития системы является машинное обучение. Используя эти алгоритмы, можно отфильтровывать регулярные помехи, такие как шум от грузовиков поездов и самолетов. В экспериментах для этого направления нам очень сильно помогает Azure Machine Learning. Он содержит множество готовых решений для машинного обучения, что позволяет достаточно быстро получить результаты.
Анализ колебаний ограждения далеко не единственный способ использования технологий, заложенных в нашу систему. Контроль вибраций высотных зданий, трубопроводов и газопроводов, хрупких грузов, вибродиагностика турбин и подвижных частей различных конструкций - далеко не полный список возможностей.

Количество датчиков в таких системах будет только возрастать и тут практически не минуем переход к облачным системам на объектах, для которых не запрещено использование интернета.

Очень перспективными нам кажутся новые технологии IoT от Microsoft. Единая платформа Windows теоретически способна сэкономить много времени, так как можно написать общий для разных аппаратных платформ код.

А для обработки данных использовать Azure IoT Suite. По заявлениям разработчиков, он содержит в себе инструменты, позволяющие не только объединять и управлять множеством IoT устройств, но и обрабатывать большие объемы данных с них. Это мы и собираемся проверить в ближайшем будущем.

Заключение

Когда мы начинали разработку системы, понятие “Интернета вещей” еще не набрало такой популярности. Опыта было немного, со многими вещами мы столкнулись в первый раз. Сейчас, когда об этой концепции много пишут и рассказывают, стало ясно, что выбран правильный путь.

Работа была сложной и долгой. Создание первой коммерческой версии системы заняло примерно 3 года. Первый ушел на разработку инженерных образцов отдельных устройств. Еще год был потрачен на разработку системы в целом. Третий год шла доводка и отладка.

За это время мы получили огромный опыт в решении разнообразных инженерных задач. Причем подбор корпусов, кабельной продукции, организация производства и логистики отняли не меньше сил, чем разработка самой системы.

Сейчас система смонтирована и работает на многих объектах в России и зарубежом. Самый крупный из них состоит из нескольких периметров общей протяженностью более 15 км. В проектировании находятся и более масштабные объекты.

Более подробную информацию можно получить на

Наверняка вы уже слышали словосочетание «интернет вещей» и видели сокращение IoT, но, возможно, не знаете, что за ними скрывается. Что же такое IoT, или интернет вещей?

IoT относится к соединению устройств (кроме обычных компьютеров и смартфонов) через интернет. Автомобили, кухонная бытовая техника и даже кардиомониторы могут быть соединены через IoT. И так как интернет вещей в следующие несколько лет будет только расти, в этом списке будет появляться всё больше устройств.

Мы подготовили справочник по IoT для новичков, который поможет сориентироваться в удивительном связанном мире.

Понятия и основные определения

Ниже мы публикуем небольшой словарик с определениями, которые относятся к интернету вещей.

IoT, или интернет вещей, - это сеть связанных через интернет объектов, способных собирать данные и обмениваться данными, поступающими со встроенных сервисов.

Устройства, входящие в интернет вещей, - любые автономные устройства, подключённые к интернету, которые могут отслеживаться и/или управляться удалённо.

Экосистема IoT, или интернета вещей, - все компоненты, которые позволяют бизнесу, правительствам и пользователям присоединять свои устройства IoT, включая пульты управления, панели инструментов, сети, шлюзы, аналитику, хранение данных и безопасность.

Физический уровень - аппаратное обеспечение, которое используется в IoT-устройствах, включая сенсоры и сетевое оборудование.

Сетевой уровень отвечает за передачу данных, собранных на физическом слое, к различным устройствам.

Уровень приложения включает протоколы и интерфейсы, которые устройства используют для идентификации и связи друг с другом.

Пульты управления позволяют людям использовать IoT-устройства, соединяясь с ними и контролируя их посредством панели инструментов, такой как мобильное приложение. К пультам управления относятся смартфоны, планшеты, ПК, умные часы, телевизоры и нетрадиционные пульты.

Панели инструментов обеспечивают отображение информации о экосистеме IoT для пользователей, что позволяет им управлять экосистемой IoT. Обычно используется удалённое управление.

Аналитика - программные системы, которые анализируют данные, полученные от IoT-устройств. Аналитика используется в большом количестве сценариев, например для прогнозирования технического обслуживания.

Хранение данных - то, где хранятся данные с IoT-устройств.

Сети - слой интернет-коммуникаций, который позволяет операторам общаться с устройством, а устройствам - общаться друг с другом.

Индустрия IoT

От использования IoT-устройств получат выгоды следующие направления:
- производство;
- транспорт;
- оборона;
- сельское хозяйство;
- инфраструктура;
- розничные продажи;
- логистика;
- банки;
- нефть, газ, добыча полезных ископаемых;
- страховое дело;
- умные дома;
- производство продуктов питания;
- обслуживание;
- госпитали;
- охрана здоровья;
- умные постройки;
- IoT-компании.

Интернетом вещей занимаются уже сотни компаний, и их список в следующие несколько лет только расширится.

Платформы IoT

Одно устройство IoT соединяется с другим для передачи информации через интернет-протоколы. IoT-платформы служат мостом между сенсорами устройств и сетью передачи данных.

Вот несколько самых крупных платформ IoT, которые сейчас действуют на этом рынке:
- Amazon Web Services;
- Microsoft Azure;
- ThingWorx IoT Platform;
- IBM’s Watson;
- Cisco IoT Cloud Connect;
- Salesforce IoT Cloud;
- Oracle Integrated Cloud;
- GE Predix.

Хотите больше новостей?

Когда сегодня люди слышат или читают в сети о том, что тем или иным известным производителем успешно разрабатывается платформа IoT, многие оставляют это без внимания. Причина проста — далеко не каждый успел уяснить для себя, что IoT (англ. Internet of Things, в переводе на русский язык — Интернет Вещей) уже превращается в повседневную реальность. Более того, не все понимают, что такое вообще «интернет вещей».

Концепция Интернета Вещей

Одним из наиболее точных ответов на вопрос «IoT — что это?» приведен в статье, посвященной интернету вещей в Википедии. В ней он рассматривается как концепция, позволяющая физическим объектам («вещам»), осуществлять взаимодействие между собой или с внешним миром, частично или полностью без участия человека.

Для этой цели используются соответствующие объединения таких устройств в сети.

Фактически, это означает, что окружающие нас в повседневности вещи (от самых простых, например, кофеварки, до автомобиля) могут передавать между собой необходимые данные, обеспечивая максимальный комфорт для человека без его вмешательства (управления).

В описании концепции IoT используется несколько основных понятий:

• Устройство (вещь) — отдельный прибор или комплекс оборудования, оснащенный датчиками для сбора информации, выходом в сеть и имеющий возможности передачи данных и удаленного управления.
• Экосистема IoT — локальные или глобальные сети устройств, а также компоненты, дающие возможность присоединения к ним новых, обеспечивающие удаленное управление, хранение, передачу и безопасность данных.

В организации различаются несколько уровней:

• Физический — подразумевает использующиеся устройствами аппаратные решения — датчики и исполнительные механизмы, АЦП и ЦАП, микроконтроллеры для обработки информации и выдачи управляющих сигналов, устройства памяти для хранения данных, сетевые порты.
• Сетевой , под которым понимают среду передачи данных (например, кабельные линии или радиоканал), шлюзы маршрутизаторы и т.д. — всю инфраструктуру, отвечающий за объединение устройств в сети.
• Приложений — используемые для передачи данных и управляющих сигналов, идентификации и взаимодействия протоколы и интерфейсы.

Упрощенная модель IoT представляет, по мнению Рона Ван Краненбурга, объединение нескольких слоев:

1. Объекты (вещи ) на аппаратном уровне, со свойственными им функциями сбора и обработки данных, выполняемыми действиями, средствами идентификации.
2. Системы для обслуживания конкретного пользователя — объединение объектов на сетевом уровне и уровне приложений, позволяющее удаленное управление, анализ данных и обработку информации (примером такой системы может служить отдельный «умный дом»).
3. Экосистема IoT в масштабах населенного пункта или целой страны, благодаря которым у локальных систем появляются новые возможности, например, заказа товара в магазине или бронирования мест при поездке на отдых в автоматическом режиме.
4. Глобальная экосистема «Интернета вещей».

Концепция умного города (картинка кликабельна).

Для чего нужен «Интернет вещей»

Появление такой системы, с тех пор как в 1990 г Джон Ромки подключил к сети тостер, было неизбежным. Во-первых, человек понял, что такое возможно. Во-вторых, стремление переложить рутинные функции на исполнительные механизмы (вещи) было свойственно ему всегда.

В результате сформировались главные положения концепции (требования к функционированию IoT):

• Система должна собирать повседневные сведения о жизни и деятельности человека, обрабатывать их и хранить данные.
• Функции отдельных устройств и экосистема в целом должны быть направлены на достижение конечного результата.
• Человеку отводится роль задания цели, а не путей ее достижения.

Например, в идеале, холодильник, анализируя привычки владельца, закажет необходимые для приготовления обычного завтрака продукты, дом включит систему отопления чтобы прогреть помещения к приезду хозяина с работы, а «умный» браслет отправит данные диагностики персональному врачу и приобретет в аптеке необходимые лекарства.

Современный уровень IoT

В настоящий момент, когда концепция находится на первоначальном этапе развития, без участия человека пока не обходится.

«Умные» вещи пока работают, по большей части, на автоматизацию некоторых процессов. Примером могут служить современные кондиционеры, которые обеспечивают различные режимы поддержания климатических условий в дневное и ночное время. Но большинство из них будет выполнять заданную программу вне зависимости от наличия или отсутствия человека, количества людей в помещении и других условий.

Конечно, с каждым годом в оборот поступает все больше устройств, оснащенных интеллектуальными программами для сбора и обработки информации. Но пока об «Интернете вещей» как о сложившейся системе речь не идет.
Одной из главных проблем является отсутствие общепринятого стандарта IoT. Такое положение затрудняет разработку и внедрение новых устройств и объединение уже созданных.

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.

Еще одной серьезной проблемой стало обеспечение безопасности. Если устройства обеспечивают сбор и хранение сведений о человеке (а без максимального количества такой информации Интернет вещей невозможен в принципе), то взлом сети злоумышленником приведет к утечке данных о личной жизни, в том числе важных и конфиденциальных.

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.

Будущее концепции интернета вещей

Эксперты предполагают, что IoT в ближайшем будущем ждет бурный рост. По их прогнозам, темпы развития (удвоение числа подключенных вещей каждые 5 лет), как минимум, не сократятся, что означает появление к 2020 году более 50 миллиардов устройств в сети.

Этому в огромной мере способствует создание и быстрое совершенствование нескольких технологий:

• Беспроводной передачи данных. Современное состояние позволяет оснастить такими модулями практически любое устройство, а доступность узловых устройств (точек доступа, роутеров и пр.) дает возможность использовать их практически без ограничений.
• Радиочастотной идентификации (RFID). Применение соответствующих считывателей и транспондеров (RFID-меток) упрощает получение сведений о перемещениях объекта и считывание незначительных объемах данных. Такая система установлена во многих супермаркетах самообслуживания, где RFID-метки помогают контролировать движение товаров. Вполне работоспособной оказалась бы она и в современном холодильнике.

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.