إنترنت الأشياء

إنترنت الأشياء IoT | ما هو إنترنت الأشياء؟ 2022

إنترنت الأشياء

إنترنت الأشياء
إنترنت الأشياء

قبل الانتقال إلى هذه المدونة التعليمية لإنترنت الأشياء ، أود أن ألفت انتباهك قليلاً نحو الكيفية التي تحاول بها إنترنت الأشياء إحداث ثورة في العالم. تعمل إنترنت الأشياء على إنشاء شبكة عملاقة حيث يتم توصيل جميع الأجهزة ببعضها البعض وتزويدها بالقدرة على التفاعل مع بعضها البعض. يقود هذا الأتمتة إلى المستوى التالي حيث ستتواصل الأجهزة مع بعضها البعض وتتخذ القرارات بمفردها دون أي تدخلات بشرية.

وفقًا لتقرير Gartner ، بحلول عام 2020 ، ستصل الأجهزة المتصلة عبر جميع التقنيات إلى 20.6 مليار.

وفقًا لتقرير Cisco ، ستولد إنترنت الأشياء 14.4 تريليون دولار في القيمة عبر جميع الصناعات في العقد المقبل .

عن غير قصد ، أصبحت تطبيقات إنترنت الأشياء جانبًا مهمًا من حياتنا. سنغطي في هذا البرنامج التعليمي لإنترنت الأشياء:

في بداية هذا البرنامج التعليمي لإنترنت الأشياء ، سنناقش كيف بدأ كل شيء. بعد ذلك ، سنحاول فهم ماهية إنترنت الأشياء بالضبط.

تاريخ إنترنت الأشياء

اسمحوا لي أن أبدأ هذا البرنامج التعليمي لإنترنت الأشياء من خلال تقديم الشخص الذي صاغ مصطلح ” إنترنت الأشياء “. مصطلح “إنترنت الأشياء” (IoT) ابتكره  كيفين أشتون  في عرض تقديمي لشركة Proctor & Gamble في عام 1999. وهو أحد مؤسسي مختبر التعرف التلقائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كان رائدًا في مجال تقنية RFID (المستخدمة في كاشف الرمز الشريطي) في مجال إدارة سلسلة التوريد. كما أسس شركة Zensi ، وهي شركة تصنع تقنيات استشعار ومراقبة الطاقة.

لذا ، اسمحوا لي أولاً أن آخذكم من خلال اقتباس من Kevin Ashton ، والذي كتبه في عام 2009 لمجلة RFID. سيساعدك هذا في فهم إنترنت الأشياء من جوهرها.

إذا كان لدينا أجهزة كمبيوتر تعرف كل شيء يجب أن تعرفه عن الأشياء – باستخدام البيانات التي جمعوها دون أي مساعدة منا – فسنكون قادرين على تتبع وإحصاء كل شيء ، وتقليل الهدر والخسارة والتكلفة بشكل كبير. سنعرف متى تحتاج الأشياء إلى استبدال أو إصلاح أو استدعاء ، وما إذا كانت جديدة أو تجاوزت أفضل حالاتها.

نحن بحاجة إلى تمكين أجهزة الكمبيوتر بوسائلها الخاصة لجمع المعلومات ، حتى يتمكنوا من رؤية وسماع وشم العالم بأنفسهم ، بكل مجدها العشوائي.

كان من الممكن أن يمنحك اقتباس كيفين أعلاه فكرة عن الأيديولوجيات الكامنة وراء تطوير إنترنت الأشياء. دعنا الآن نحاول تبسيط هذا المصطلح بشكل أكبر وفهم إنترنت الأشياء بشكل أساسي. بعد ذلك ، سنمضي قدمًا ونتطلع إلى فوائد إنترنت الأشياء.

مقدمة إلى إنترنت الأشياء

يمكن أن يكون “الشيء” في إنترنت الأشياء أي جهاز به أي نوع من أجهزة الاستشعار المدمجة مع القدرة على جمع البيانات ونقلها عبر الشبكة دون تدخل يدوي. تساعد التكنولوجيا المضمنة في الكائن على التفاعل مع الحالات الداخلية والبيئة الخارجية ، والتي بدورها تساعد في عملية صنع القرار.

شبكة IoT العملاقة - دروس IoT - Edureka
مقدمة إلى إنترنت الأشياء

دروس إنترنت الأشياء: ما هو إنترنت الأشياء؟

باختصار ، إنترنت الأشياء هو مفهوم يربط جميع الأجهزة بالإنترنت ويسمح لها بالتواصل مع بعضها البعض عبر الإنترنت. إنترنت الأشياء عبارة عن شبكة عملاقة من الأجهزة المتصلة – تجمع جميعًا وتشارك البيانات حول كيفية استخدامها والبيئات التي يتم تشغيلها فيها.

من خلال القيام بذلك ، سيتعلم كل جهاز من أجهزتك من تجربة الأجهزة الأخرى ، كما يفعل البشر. تحاول إنترنت الأشياء توسيع الاعتماد المتبادل في الإنسان – أي التفاعل والمساهمة والتعاون في الأشياء . أعلم أن هذا يبدو معقدًا بعض الشيء ، دعنا نفهم هذا بمثال.

يقدم مطور التطبيق مع مستند يحتوي على المعايير والمنطق والأخطاء والاستثناءات التي يتعامل معها إلى المختبِر. مرة أخرى ، إذا كانت هناك أية مشكلات ، يقوم الفاحص بإبلاغها إلى المطور. يستغرق تكرارات متعددة وبهذه الطريقة يتم إنشاء تطبيق ذكي. 

وبالمثل ، يقوم مستشعر درجة حرارة الغرفة بجمع البيانات وإرسالها عبر الشبكة ، والتي يتم استخدامها بعد ذلك بواسطة أجهزة استشعار متعددة للأجهزة لضبط درجات الحرارة وفقًا لذلك. على سبيل المثال ، يمكن لمستشعر الثلاجة جمع البيانات المتعلقة بدرجة الحرارة الخارجية وبالتالي ضبط درجة حرارة الثلاجة. وبالمثل ، يمكن لمكيفات الهواء الخاصة بك أيضًا ضبط درجة حرارتها وفقًا لذلك. هذه هي الطريقة التي يمكن بها للأجهزة التفاعل والمساهمة والتعاون.

مثال على إنترنت الأشياء - برنامج تعليمي لإنترنت الأشياء - Edureka
ما هو إنترنت الأشياء

برنامج IOT التعليمي: توصيل أجهزة متعددة

آمل أن تكون قد حصلت الآن على فكرة عن ماهية إنترنت الأشياء حقًا. الآن نتقدم في برنامجنا التعليمي لإنترنت الأشياء ، سنناقش فوائد إنترنت الأشياء والأجهزة المستخدمة في تطبيق إنترنت الأشياء.  

فوائد إنترنت الأشياء

نظرًا لأن إنترنت الأشياء يسمح بالتحكم في الأجهزة عن بُعد عبر الإنترنت ، فقد أوجد فرصًا للاتصال المباشر ودمج العالم المادي بالأنظمة القائمة على الكمبيوتر باستخدام أجهزة الاستشعار والإنترنت. سيؤدي التوصيل البيني لهذه الأجهزة المدمجة المتعددة إلى أتمتة في جميع المجالات تقريبًا وأيضًا تمكين التطبيقات المتقدمة. وهذا يؤدي إلى تحسين الدقة والكفاءة والمزايا الاقتصادية مع تقليل التدخل البشري. وهي تشمل تقنيات مثل الشبكات الذكية والمنازل الذكية والنقل الذكي والمدن الذكية. الفوائد الرئيسية لإنترنت الأشياء هي:

  • تحسين مشاركة العملاء – تعمل إنترنت الأشياء على تحسين تجربة العملاء من خلال أتمتة الإجراء. على سبيل المثال ، سيتم اكتشاف أي مشكلة في السيارة تلقائيًا بواسطة المستشعرات. سيتم إخطار السائق وكذلك الشركة المصنعة بذلك. حتى وصول السائق إلى محطة الخدمة ، ستتأكد الشركة المصنعة من توفر الجزء المعيب في محطة الخدمة.
  • التحسين الفني – ساعدت إنترنت الأشياء كثيرًا في تحسين التقنيات وجعلها أفضل. يمكن للشركة المصنعة جمع البيانات من أجهزة استشعار السيارة المختلفة وتحليلها لتحسين تصميمها وجعلها أكثر كفاءة.
  • تقليل النفايات – رؤيتنا الحالية سطحية ، لكن إنترنت الأشياء يوفر معلومات في الوقت الفعلي تؤدي إلى اتخاذ قرارات فعالة وإدارة الموارد. على سبيل المثال ، إذا وجدت الشركة المصنعة خطأ في محركات متعددة ، فيمكنه تتبع مصنع تصنيع تلك المحركات ويمكنه تصحيح المشكلة المتعلقة بحزام التصنيع.

في الوقت الحاضر ، نحن محاطون بالعديد من الأجهزة التي تدعم إنترنت الأشياء والتي تنبعث باستمرار البيانات وتتواصل من خلال أجهزة متعددة. للمضي قدمًا ، دعنا نناقش الأجهزة المطلوبة لبناء تطبيق إنترنت الأشياء. سنلقي نظرة أيضًا على أجهزة إنترنت الأشياء التي نستخدمها في حياتنا اليومية.  

أجهزة إنترنت الأشياء

الآن قد تتساءل ما هي الأجهزة المطلوبة لإعداد حل إنترنت الأشياء. الإجابة على هذا السؤال هي أنك ستحتاج أولاً إلى أجهزة استشعار تستشعر البيئة ، ثم تحتاج إلى لوحة تحكم عن بُعد لمراقبة مخرجاتك وعرضها في شكل أوضح ويمكن تصوره. أخيرًا ، ستحتاج إلى جهاز يتمتع بإمكانية العرض والتوجيه. تتمثل المهمة الرئيسية للنظام في اكتشاف ظروف معينة واتخاذ الإجراءات وفقًا لذلك. شيء واحد يجب مراعاته هو تأمين الاتصال بين الأجهزة ولوحة القيادة.

بعض المستشعرات الشائعة التي تحيط بك هي مقاييس التسارع ، وأجهزة استشعار درجة الحرارة ، ومقاييس المغنطيسية ، ومستشعرات القرب ، والجيروسكوبات ، ومستشعرات الصور ، وأجهزة الاستشعار الصوتية ، وأجهزة استشعار الضوء ، وأجهزة استشعار الضغط ، ومستشعرات RFID الغازية ، ومستشعرات الرطوبة ، وأجهزة استشعار التدفق الصغير.

في الوقت الحاضر لدينا أيضًا العديد من الأجهزة القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية والأحذية والنظارات ثلاثية الأبعاد. هذا هو أفضل مثال على حل ذكي. تعمل النظارات ثلاثية الأبعاد على ضبط سطوع التلفزيون وتباينه وفقًا لعينك وتتابع ساعاتك الذكية أنشطتك اليومية ولياقتك البدنية. 

لكني أشعر أن أهم جهاز ساهم بشكل كبير في إنترنت الأشياء هو الهواتف المحمولة. ساهمت تطبيقات الهاتف المحمول بشكل كبير في إحداث ثورة في عالم التكنولوجيا. الهواتف المحمولة مغلفة بالفعل بالتطبيقات وأجهزة الاستشعار التي تكشف عن الكثير من المعلومات حول مستخدمها. يحتوي على معلومات الموقع الجغرافي ، ويمكنه استشعار حالة الإضاءة وتتبعها واتجاه جهازك والكثير من المعلومات. كما يأتي مزودًا بخيارات اتصال متعددة مثل Wi-Fi و Bluetooth وخلوي يساعدهم على التواصل مع الأجهزة الأخرى. وبالتالي ، نظرًا لهذه الصفات الافتراضية للهواتف المحمولة ، فهي جوهر النظام البيئي لإنترنت الأشياء. اليوم ، يمكن للهواتف الذكية أن تتفاعل مع الساعة الذكية وسوار اللياقة البدنية لتسهيل تجربة المستخدم وتحسينها.

يستخدم إنترنت الأشياء تقنيات وبروتوكولات متعددة للتواصل مع الأجهزة بناءً على المتطلبات. التقنيات والبروتوكولات الرئيسية هي Bluetooth و Wireless و NFC و RFID وبروتوكولات الراديو و WiFi-Direct.

تزدهر تطبيقات إنترنت الأشياء في جميع الصناعات والأسواق. تتمتع إنترنت الأشياء بالعديد من التوسع في مختلف الصناعات. يمتد ليشمل جميع مجموعات المستخدمين ، من أولئك الذين يحاولون تقليل الطاقة والحفاظ عليها في منازلهم إلى المؤسسات الكبيرة التي ترغب في تحسين عملياتها التجارية. لم تثبت إنترنت الأشياء نفسها مفيدة في تحسين التطبيقات الهامة في العديد من المؤسسات فحسب ، بل عززت أيضًا مفهوم الأتمتة المتقدمة الذي تصورناه قبل عقد من الزمان. دعونا نفهم قدرات إنترنت الأشياء عبر الصناعات المختلفة وننظر كيف تحدث ثورة فيها.

إنترنت الأشياء عبر مجالات مختلفة

تطبيقات الطاقة: ارتفعت معدلات الطاقة إلى حد كبير. الأفراد والمؤسسات ، كلاهما يبحث عن طرق لتقليل الاستهلاك والتحكم فيه. يوفر إنترنت الأشياء طريقة ليس فقط لمراقبة استخدام الطاقة على مستوى الأجهزة ولكن أيضًا على مستوى المنزل أو على مستوى الشبكة أو يمكن أن يكون على مستوى التوزيع. تستخدم العدادات الذكية والشبكة الذكية لمراقبة استهلاك الطاقة. كما يكتشف التهديدات التي يتعرض لها أداء النظام واستقراره ، مما يحمي الأجهزة من التعطل والأضرار.

تطبيق الرعاية الصحية : لقد غيرت الساعات الذكية وأجهزة اللياقة البدنية وتيرة المراقبة الصحية. يمكن للناس مراقبة صحتهم على فترات منتظمة. ليس هذا فقط ، الآن إذا كان المريض قادمًا إلى المستشفى بواسطة سيارة الإسعاف ، فعند وصوله إلى المستشفى يتم تشخيص تقريره الصحي من قبل الأطباء ويبدأ المستشفى العلاج بسرعة. يتم الآن جمع البيانات التي تم جمعها من تطبيقات رعاية صحية متعددة واستخدامها لتحليل الأمراض المختلفة وإيجاد علاج لها.

التعليم : يوفر إنترنت الأشياء مساعدات تعليمية تساعد في سد الثغرات في صناعة التعليم. فهو لا يحسن جودة التعليم فحسب ، بل يحسن أيضًا التكلفة ويحسن الإدارة من خلال مراعاة استجابة الطلاب وأدائهم.

الحكومة : تحاول الحكومات بناء مدن ذكية باستخدام حلول إنترنت الأشياء. يعزز إنترنت الأشياء أنظمة وخدمات القوات المسلحة. يوفر أمانًا أفضل عبر الحدود من خلال أجهزة غير مكلفة وعالية الأداء. تساعد إنترنت الأشياء الوكالات الحكومية على مراقبة البيانات في الوقت الفعلي وتحسين خدماتها مثل الرعاية الصحية والنقل والتعليم وما إلى ذلك.

تلوث الهواء والماء:  من خلال أجهزة الاستشعار المختلفة ، يمكننا اكتشاف التلوث في الهواء والماء عن طريق أخذ العينات بشكل متكرر. هذا يساعد في منع التلوث الكبير والكوارث ذات الصلة. يسمح إنترنت الأشياء للعمليات بتقليل التدخل البشري في تحليل الزراعة ورصدها. تكتشف الأنظمة تلقائيًا التغييرات في المحاصيل والتربة والبيئة والمزيد.

النقل : لقد غير إنترنت الأشياء قطاع النقل. الآن ، لدينا سيارات ذاتية القيادة مزودة بأجهزة استشعار وإشارات ضوئية يمكنها استشعار حركة المرور والتبديل تلقائيًا ، والمساعدة في ركن السيارة ، وتعطينا موقعًا لوقوف السيارات مجانًا وما إلى ذلك أيضًا ، تشير أجهزة الاستشعار المختلفة في سيارتك إلى الحالة الحالية لسيارتك السيارة ، بحيث لا تواجه أي مشاكل أثناء السفر.  

تسويق منتجك : باستخدام إنترنت الأشياء ، يمكن للمؤسسات تحليل تفضيلات العملاء والاستجابة لها بشكل أفضل من خلال تقديم المحتوى والحلول ذات الصلة. يساعد في تحسين استراتيجيات العمل في الوقت الحقيقي.

الآن بعد أن أصبحنا على دراية بحلول إنترنت الأشياء القوية التي أثرت بشكل مذهل في مختلف المجالات ، دعنا نلقي نظرة عميقة ونفهم Raspberry Pi ، والذي يستخدم بشكل شائع لإعداد حلول إنترنت الأشياء. بعد فهم Raspberry Pi سننشئ تطبيق إنترنت الأشياء.

إنترنت الأشياء باستخذام Raspberry Pi

Raspberry Pi هو كمبيوتر صغير بحجم بطاقة الائتمان تم تطويره في المملكة المتحدة بواسطة Raspberry Pi Foundation. كان دافعهم الأساسي هو دعم وتعزيز تدريس علوم الكمبيوتر الأساسية في المدارس وفي البلدان النامية. أكثر بكثير مما كان متوقعًا ، لقد حققت العجائب في العديد من المجالات ، مثل الروبوتات. تم بيع أكثر من 5 ملايين Raspberry Pis قبل فبراير 2015 ، وفقًا لمؤسسة Raspberry Pi Foundation. 

Raspberry Pi - دروس إنترنت الأشياء - Edureka
إنترنت الأشياء باستخذام Raspberry Pi

دروس IOT: Raspberry Pi

تتراوح سرعة وحدة المعالجة المركزية من 700 ميجاهرتز إلى 1.2 جيجاهرتز لـ Pi 3 وتحتوي على 1 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي. تُستخدم بطاقات SD لتخزين نظام التشغيل وذاكرة البرنامج. يحتوي على أربع فتحات USB و HDMI ومخرج فيديو مركب ومقبس هاتف 3.5 ملم للصوت. بالنسبة للإخراج ذي المستوى المنخفض ، فإنه يحتوي على عدد من دبابيس GPIO التي تدعم البروتوكولات الشائعة مثل I²C. تم تجهيز Pi 3 أيضًا بشبكة Wi-Fi 802.11n و Bluetooth.

يتم استخدامه لأغراض متعددة. يمكن استخدامه كجهاز كمبيوتر عام ، لتصفح الإنترنت ، وتشغيل مقاطع الفيديو عالية الدقة ، وعمل جداول البيانات ومعالجة الكلمات أو ممارسة الألعاب. ولكن في الوقت الحاضر يتم استخدامه في الغالب لإنشاء مشاريع إنترنت الأشياء مثل الكاميرات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء وأنظمة الأمن وآلات الموسيقى وأجهزة الكشف عن محطات الطقس. كما ناقشنا سابقًا ، اكتسب Raspberry Pi شعبية هائلة في مجال الروبوتات نظرًا لحجمه المحمول وقوة المعالجة الجيدة المطلوبة للأنظمة المستقلة.

توجد قائمة بأنظمة التشغيل التي يدعمها Raspberry Pi مثل RISC OS Pi و FreeBSD و NetBSD وPlan 9 من Bell Labs و Windows 10 IoT Core و xv6 و Haiku و HelenOS و Genode OS Framework وغيرها الكثير. توصي مؤسسة Raspberry Pi Foundation باستخدام Raspbian ، وهو نظام تشغيل Linux قائم على دبيان. لتثبيت Raspian على Raspberry Pi ، اتبع الخطوات: 

  • قم بتنزيل NOOBS من الموقع الرسمي لمؤسسة Raspberry Pi Foundation.
  • قم باستخراج الملفات الموجودة في بطاقة SD التي ستستخدمها لتخزين نظام التشغيل وذاكرة البرنامج.
  • ضع بطاقة SD في فتحة بطاقة Raspberry Pi SD.
  • اتبع خطوات التثبيت.
تثبيت Raspian - IoT Tutorial - Edureka

دروس IOT: تثبيت Raspian على Raspberry Pi

بعد ذلك ، يمكنك استخدامه ككمبيوتر عام. يأتي Raspberry Pi مع الكثير من الملحقات التي يمكن تثبيتها على Raspberry Pi وتمكينها بأجهزة استشعار متعددة ووظائف إضافية. بعض من أكثرها استخدامًا هي:

  • لوحات توسعة HAT (الأجهزة المرفقة بالأعلى) – جنبًا إلى جنب مع الطراز B + ، المستوحى من لوحات درع Arduino ، تم تصميم واجهة لوحات HAT بواسطة مؤسسة Raspberry Pi Foundation. تحمل كل لوحة HAT ذاكرة EEPROM صغيرة تحتوي على التفاصيل ذات الصلة باللوحة. يتم إبلاغ نظام التشغيل Raspberry Pi بـ HAT والتفاصيل الفنية الخاصة به.
  • الكاميرا –  في 14 مايو 2013 ، أطلقت لوحة الكاميرا Raspberry Pi جنبًا إلى جنب مع تحديث البرامج الثابتة. إنها كاميرا بدقة 8 ميجابكسل بها كابل مسطح مرن يتم توصيله بموصل CSI. يقع الموصل بين منافذ Ethernet و HDMI. يجب على المستخدم تمكين استخدام لوحة الكاميرا عن طريق تشغيل Raspi-config. تنتج جودة فيديو 1080p و 720p و 640x480p.
  • كاميرا الأشعة تحت الحمراء –  في أكتوبر 2013 ، بدأت المؤسسة في إنتاج وحدة الكاميرا بدون مرشح الأشعة تحت الحمراء ، المسمى Pi NoIR.
  • Gertboard – تم تصميم هذا الجهاز للأغراض التعليمية. يقوم بتوسيع دبابيس GPIO الخاصة بـ Raspberry Pi للسماح بالواجهة والتحكم في مصابيح LED والمفاتيح والإشارات التناظرية وأجهزة الاستشعار والأجهزة الأخرى. يتضمن وحدة تحكم اختيارية متوافقة مع Arduino للتفاعل مع Pi.

 آمل أن تكون قد وجدت هذه المدونة التعليمية لإنترنت الأشياء مفيدة ومفيدة في الحصول على فكرة عن كيفية قيام إنترنت الأشياء بإحداث ثورة في العالم الحديث. أنصحك بالبقاء على اطلاع على موقع ukirn لمعرفة المزيد حول تطبيقات إنترنت الأشياء. 

مصدر

زر الذهاب إلى الأعلى