Was ist das Internet der Dinge: vorhandene Technologien. Smartes Internet der Dinge – wer ist das und wozu dient es?

Auf die Frage nach den Grundbedürfnissen würden viele antworten: Nahrung, ein Dach über dem Kopf, Kleidung... Mit einer Einschränkung: Das war im letzten Jahrhundert so.

Seitdem hat die Art Homo Sapiens Bedürfnisse angehäuft. Wir brauchen eine Beleuchtung, die durch automatische Sensoren gesteuert wird, nicht nur durch Schalter, und intelligente Systeme zur Überwachung von Gesundheit und Verkehr. Die Liste geht weiter... Generell wissen wir, wie wir das Leben einfacher und besser machen können.

Versuchen wir herauszufinden, wie das gesamte Internet der Dinge funktioniert, bevor wir mit dem Testen fortfahren.

Das Internet der Dinge (oder IoT) ist ein Netzwerk, das viele Objekte verbindet: Fahrzeuge, Hausautomation, medizinische Geräte, Mikrochips usw. Alle diese Komponenten sammeln und übertragen Daten. Mit dieser Technologie steuert der Benutzer Geräte aus der Ferne.

Beispiele für IoT-Geräte

#1) Tragbare Technologie:

Fitbit-Fitnessarmbänder und Apple Watch-Smartwatches lassen sich problemlos mit anderen Mobilgeräten synchronisieren.

Dies erleichtert die Erfassung von Gesundheitsinformationen: Herzfrequenz, Körperaktivität im Schlaf usw.

#2) Infrastruktur und Entwicklung

Die CitySense-Anwendung analysiert Beleuchtungsdaten online und schaltet das Licht automatisch ein oder aus. Es gibt Apps, die Ampeln steuern oder Parkverfügbarkeit melden.

#3) Gesundheit

Einige Systeme zur Überwachung des Gesundheitszustands werden in Krankenhäusern eingesetzt. Ihre Arbeit basiert auf indikativen Daten. Diese Dienste überwachen die Medikamentendosierung zu verschiedenen Tageszeiten. Beispielsweise überwacht die UroSense-App den Flüssigkeitsspiegel im Körper und erhöht ihn bei Bedarf. Und Ärzte erfahren über drahtlose Kommunikation Informationen über Patienten.

Technologien, die im IoT vorhanden sind

• RFID(Radiofrequenz-Identifikation), EPC (elektronischer Produktcode)
• NFC(„Near-Field-Communication“) ermöglicht wechselseitige Interaktionen zwischen Geräten. Diese Technologie ist in Smartphones vorhanden und dient für kontaktlose Transaktionen.
• Bluetooth. Wird häufig in Situationen verwendet, in denen eine Kommunikation über kurze Entfernungen ausreicht. Am häufigsten in tragbaren Geräten zu finden.
• Z-Welle. Niederfrequenz-HF-Technologien. Wird am häufigsten für die Hausautomation, Lichtsteuerung usw. verwendet.
• W-lan. Das beliebteste Netzwerk für IoT (Übertragung von Dateien, Daten und Nachrichten).

IoT-Tests

Schauen wir uns ein Beispiel an: Ein medizinisches System, das den Gesundheitszustand, die Herzfrequenz und den Flüssigkeitsspiegel überwacht und Berichte an medizinisches Fachpersonal sendet. Die Daten werden im System angezeigt; Archiv verfügbar. Und Ärzte entscheiden bereits, ob sie Medikamente für den Patienten aus der Ferne einnehmen sollen.

Es gibt verschiedene Ansätze zum Testen der IoT-Architektur.

#1) Benutzerfreundlichkeit:

• Es ist notwendig, jedes der Geräte bereitzustellen.
• Ein medizinisches Gerät zur Überwachung der Gesundheit muss tragbar sein.
• Sie benötigen eine ziemlich hochentwickelte Ausrüstung, die nicht nur Benachrichtigungen, sondern auch Fehlermeldungen, Warnungen usw. sendet.
• Das System sollte über eine Option verfügen, die Ereignisse aufzeichnet, um sie für den Endbenutzer klarer zu machen. Wenn diese Option nicht bereitgestellt wird, werden Ereignisinformationen in der Datenbank gespeichert.
• Die Fähigkeit, Daten zu verarbeiten und Aufgaben zwischen Geräten auszutauschen, wird sorgfältig geprüft.

#2) IoT-Sicherheit:

• Daten sind die Grundlage für den Betrieb aller angeschlossenen Geräte. Daher kann ein unberechtigter Zugriff bei der Datenübertragung nicht ausgeschlossen werden. Aus Sicht ist zu prüfen, wie sicher/verschlüsselt die Daten sind.
• Wenn eine Benutzeroberfläche vorhanden ist, müssen Sie prüfen, ob diese passwortgeschützt ist.

#3) Netzwerkfähigkeiten:

• Netzwerkkonnektivität und IoT-Funktionalität sind unerlässlich. Schließlich handelt es sich um ein System, das der Gesundheitsversorgung dient.
• Dabei werden zwei Hauptaspekte geprüft:
• Verfügbarkeit des Netzwerks, Datenübertragungsfunktionen (ob Aufträge ohne Probleme von einem Gerät auf ein anderes übertragen werden).
• Szenario, wenn keine Verbindung besteht. Unabhängig vom Grad der Systemzuverlässigkeit besteht die Möglichkeit, dass der Systemstatus „offline“ lautet. Wenn das Netzwerk nicht verfügbar ist, müssen die Mitarbeiter im Krankenhaus oder einer anderen Organisation Bescheid wissen (Benachrichtigungen). Auf diese Weise können sie den Zustand des Patienten selbst überwachen, anstatt darauf zu warten, dass das System funktioniert. Andererseits verfügen solche Systeme meist über einen Mechanismus, der Daten speichert, wenn das System offline ist. Das heißt, ein Datenverlust ist ausgeschlossen.

#4) Effizienz:

• Es muss berücksichtigt werden, wie anwendbar eine Gesundheitslösung in einer bestimmten Umgebung ist.
• An den Tests sind 2 bis 10 Patienten beteiligt, die Daten werden an 10-20 Geräte übertragen.
• Wenn das gesamte Krankenhaus an das Netzwerk angeschlossen ist, sind es bereits 180-200 Patienten. Das heißt, es werden mehr tatsächliche Daten als Testdaten vorliegen.
• Darüber hinaus ist es notwendig, das Dienstprogramm zur Überwachung des Systems zu testen: aktuelle Belastung, Stromverbrauch, Temperatur usw.

#5) Kompatibilitätstest:

• Dieses Element ist im IoT-Systemtestplan immer vorhanden.
• Die Kompatibilität zwischen verschiedenen Betriebssystemversionen, Browsertypen und ihren jeweiligen Versionen, Geräten verschiedener Generationen und Kommunikationsmodi [z. B. Bluetooth 2.0, 3.0] ist für das IoT äußerst wichtig.

#6) Pilotversuche:

• Pilottests sind ein obligatorischer Bestandteil des Testplans.
• Nur Labortests lassen den Schluss zu, dass das System funktionsfähig ist.
• Während der Pilottests ist die Anzahl der Benutzer begrenzt. Sie manipulieren die Bewerbung und äußern ihre Meinung.
• Diese Kommentare sind sehr praktisch und ermöglichen Ihnen eine zuverlässige Bewerbung.

#7) Konformitätsprüfung:

• Das System zur Überwachung des Gesundheitszustands durchläuft zahlreiche Konformitätsprüfungen.
• Es kommt auch vor, dass ein Softwareprodukt alle Testphasen besteht, aber den abschließenden Konformitätstest [von der Regulierungsbehörde durchgeführter Test] nicht besteht.
• Empfehlenswerter ist es, vor Beginn des Entwicklungszyklus die Einhaltung von Normen und Standards zu prüfen.

#8) Updates testen:

• IoT ist eine Kombination aus vielen Protokollen, Geräten, Betriebssystemen, Firmware, Hardware, Netzwerkschichten usw.
• Wenn ein Update auftritt – sei es auf dem System oder etwas anderes oben aufgeführtes – sind gründliche Regressionstests erforderlich. Die Gesamtstrategie wird geändert, um Komplikationen im Zusammenhang mit dem Update zu vermeiden.

Herausforderungen beim IoT-Testen

#1) Hart/weich

IoT ist eine Architektur, in der Software- und Hardwarekomponenten eng miteinander verknüpft sind. Nicht nur Software ist wichtig, sondern auch harte Hardware: Sensoren, Gateways usw.

Dies allein reicht nicht aus, um das System zu zertifizieren. Alle Komponenten sind voneinander abhängig. IoT ist viel komplexer als einfachere Systeme [nur Software oder nur Hardware].

#2) Geräteinteraktionsmodell

Die Komponenten des Netzwerks müssen in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit interagieren. Alles wird eins – daher die zusätzliche Komplexität, die mit IoT verbunden ist (Sicherheit, Abwärtskompatibilität und Updates).

#3) Testen von Echtzeitdaten

Die Beschaffung dieser Daten ist äußerst schwierig. Erschwerend kommt hinzu, dass sich das System, wie im beschriebenen Fall, auf den Gesundheitssektor beziehen kann.

#4) Benutzeroberfläche

Ein IoT-Netzwerk besteht in der Regel aus verschiedenen Geräten, die von unterschiedlichen Plattformen verwaltet werden. Das Testen ist nur auf einigen Geräten möglich, da das Testen auf allen möglichen Geräten nahezu unmöglich ist.

#5) Netzwerkverfügbarkeit

Netzwerkkonnektivität spielt im IoT eine wichtige Rolle. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit erhöht sich. Die IoT-Architektur muss unter verschiedenen Verbindungsbedingungen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten getestet werden. Emulatoren für virtuelle Netzwerke werden in den meisten Fällen verwendet, um die Netzwerklast, Konnektivität, Stabilität und andere Elemente zu diversifizieren. Bei tatsächlichen Daten handelt es sich jedoch immer um neue Szenarien, und das Testteam weiß nicht, wo in Zukunft Schwierigkeiten auftreten werden.

IoT-Testtools

Es gibt viele Tools, die zum Testen von IoT-Systemen verwendet werden.

Softwaredefiniertes Radio : emuliert einen Empfänger und Sender für verschiedene drahtlose Gateways.

IoT ist ein aufstrebender Markt mit vielen Möglichkeiten. In absehbarer Zeit wird das Internet der Dinge zu einem der Hauptarbeitsgebiete von Testteams werden. Netzwerkgeräte, Smart-Gadget-Anwendungen, Kommunikationsmodule – sie alle spielen eine wichtige Rolle bei der Untersuchung und Bewertung verschiedener Dienste.

Endeffekt

Der IoT-Testansatz kann je nach spezifischem System/Architektur variieren.

Das Testen von IoT ist schwierig, aber gleichzeitig eine interessante Aufgabe, zum Glück haben Tester Raum, ihre Grenzen auszuloten – schließlich gibt es viele Geräte, Protokolle und Betriebssysteme.

P.S. Es lohnt sich, das TAAS-Format (Tests aus Benutzersicht) auszuprobieren, anstatt nur den formalen Anforderungen zu folgen.

Lassen Sie uns herausfinden, was das Internet der Dinge ist, wo man mit dem Studium beginnen kann, welche Designer dafür geeignet sind und welche Wettbewerbe heute stattfinden.

Was ist das Internet der Dinge (IoT)?

Es wird niemanden überraschen, dass jeder Gegenstand, seien es Haushaltsgeräte oder Kleidung, mit dem Internet verbunden werden kann. Ein intelligenter Kühlschrank, ein Wasserkocher, Baukästen zum Unterrichten von Kindern ... Während manche Menschen eine Kaffeemaschine, eine Uhr und andere Dinge mit dem World Wide Web verbinden, sind andere ratlos darüber, warum einfach zu bedienende Gegenstände und Geräte kompliziert werden. Was genau ist das Internet der Dinge?

Konzept des Internets der Dinge

Internet der Dinge (IoT)- das Konzept eines Computernetzwerks physischer Objekte („Dinge“), die mit integrierten Technologien für die Interaktion untereinander oder mit der äußeren Umgebung ausgestattet sind, wobei die Organisation solcher Netzwerke als ein Phänomen betrachtet wird, das wirtschaftliche und soziale Prozesse neu aufbauen und beseitigen kann die Notwendigkeit menschlicher Beteiligung bei einigen Aktionen und Operationen (Wikipedia).

Die Idee des Internets der Dinge besteht nicht darin, alles um sich herum mit dem Internet zu verbinden. Ziel ist es, Prozesse zu automatisieren und vernetzten Objekten den Austausch von Informationen beizubringen. Wie? Durch verschiedene Sensoren, die in Gegenstände eingebaut oder mit ihnen verbunden sind. Wofür? Damit Objekte selbst „Entscheidungen treffen“ und ohne menschliches Eingreifen handeln.

Anfang 2015 Vorstandsvorsitzender von Google Eric Schmidt :

Ich werde ganz einfach antworten, dass das Internet verschwinden wird. Es wird so viele IP-Adressen, so viele Geräte, Sensoren, Wearables und Dinge geben, die mit Ihnen kommunizieren, aber Sie werden es nicht einmal spüren. Sie werden dich immer begleiten. Stellen Sie sich vor, Sie betreten einen Raum und der Raum ist dynamisch und Sie können mit dem, was im Raum passiert, interagieren. Was dabei herauskommt, ist eine sehr personalisierte, sehr interaktive und sehr, sehr interessante Welt.

Ein geradezu klassisches Beispiel für die Umsetzung des Internet der Dinge, das bereits heute funktioniert, ist Yandex.Traffic. Viele mit Yandex.Navigator ausgestattete Autos senden ihre Koordinaten, Geschwindigkeit und Richtung an das System. Die Informationen werden verarbeitet und die Karte zeigt nicht nur die Straßen, sondern auch deren Staus in „Echtzeit“. Dadurch können Navigatoren eine Route planen und dabei nicht nur Entfernungen, sondern auch Staus berücksichtigen.

Wenn Sie immer noch nicht wissen, warum Sie einen Wasserkocher mit dem Internet verbinden müssen, versuchen Sie, kreativ zu werden. Früher glaubten die meisten Telefonbesitzer, dass sie nur zum Telefonieren benötigt würden. Heutzutage stehen viele Menschen unter Schock, wenn ihr Smartphone für einen Tag nicht mehr mit dem Internet verbunden ist.

Niemand weiß genau, welche Funktionen der Wasserkocher von morgen haben wird. Vielleicht funktioniert es mit einem intelligenten Armband am Handgelenk und sammelt Daten über die getrunkene Wassermenge, ihre Eigenschaften, die Herzfrequenz und andere Indikatoren. All dies wird an den virtuellen Kardiologen gesendet und Sie erhalten Empfehlungen und Warnungen.

Geschichte des IoT

Noch vor dem Aufkommen des Internets selbst, im Jahr 1926 Nikola Tesla In einem Interview mit der Zeitschrift Collier's sagte er, dass sich das Radio in Zukunft in ein „großes Gehirn“ verwandeln werde, alle Dinge Teil eines einzigen Ganzen würden und die Werkzeuge, die dies ermöglichen, problemlos in Ihre Tasche passen würden.

1990 einer der Erfinder des TCP/IP-Protokolls John Romkey den Toaster mit dem Netzwerk verbunden, d.h. tatsächlich das erste Internet-Ding der Welt geschaffen.

Im Jahr 1999 wurde der Begriff Internet der Dinge geprägt Kevin Ashton, damals stellvertretender Markenmanager bei Procter & Gamble. Im selben Jahr sie David Brock Und Sanjay Sarma gründete das Auto-ID Center, das sich mit Radiofrequenzidentifikation (RFID) und Sensortechnologien beschäftigt, wodurch das Konzept des Internets der Dinge weit verbreitet wurde.

In den Jahren 2008 und 2009 berichtete Cisco, dass die Zahl der mit dem Internet verbundenen Geräte die Zahl der Menschen auf der Erde überstieg.

Seit 2010 entwickelt sich das Internet der Dinge dank der flächendeckenden Verbreitung drahtloser Netzwerke und Cloud-Technologien, billigerer Prozessoren und Sensoren sowie der Entwicklung energieeffizienter Datenübertragungstechnologien stetig weiter. Die Internet-of-Things-Technologie gilt ebenso wie die Robotik als Durchbruch, d. h. unser Leben und unsere Wirtschaftsprozesse verändern. Die Welt verändert sich weiterhin direkt vor unseren Augen.

IoT-Wettbewerbe

Das Internet der Dinge ist in der Liste der Berufe (Kompetenzen) der Nationalen Meisterschaft der Berufsberufe enthalten WorldSkills und ähnliche Wettbewerbe für Schüler JuniorSkills. Im Jahr 2016 findet die JuniorSkills-Meisterschaft in der Kompetenz „Internet der Dinge“ im Rahmen des VIII. Allrussischen Robotikfestivals „Robofest-2016“ statt. Der Wettbewerb wird in zwei JuniorSkills-Kategorien ausgetragen: dem Thema „Smart City“ für Teilnehmer ab 10 Jahren und „Smart Agriculture“ für Kinder ab 14 Jahren.

Im Jahr 2016 wurde das Internet der Dinge auch in eine eigene Kreativkategorie der Allrussischen Robotik-Olympiade aufgenommen. Das diesjährige Thema ist Gesundheitswesen.

Lernkits zum Internet der Dinge

Haben Sie sich entschieden, mit der Zeit zu gehen, die Technologie des Internets der Dinge zu beherrschen und ein technischer Experte zu werden? Sind Sie bereit, die Welt um Sie herum zu verändern, alles zu zerstören, was Ihnen in den Weg kommt, die Dinge um Sie herum mit dem Internet zu verbinden und ihnen „Verstand“ zu verleihen? Lassen Sie uns herausfinden, welche Komponenten oder Baukästen für das Studium des Internets der Dinge geeignet sind.

Intelligente Geräte aus der IoT-Welt müssen Daten aus der Umgebung sammeln, Informationen über das Internet (oder lokale Kommunikation) an andere Geräte übermitteln und auch Informationen von diesen empfangen. Damit Geräte über „Intelligenz“ verfügen, müssen die empfangenen Daten von einem Programm analysiert werden, das Schlussfolgerungen zieht und Entscheidungen trifft. Objekte aus der Welt des Internets der Dinge ähneln in vielerlei Hinsicht Robotern und ihre Herstellung erfordert Steuerungen, Sensoren und gegebenenfalls Aktoren.

Ein wichtiger Bestandteil ist die Datenverarbeitung. Wir können sagen, dass Objekte, die mit Datenverarbeitungsnetzwerken verbunden sind, „Intelligenz“ erlangen. Für die Entwicklung von IoT-Anwendungen gibt es verschiedene Hardware- und Softwareplattformen.

Eine beliebte Softwarelösung ist ThingWorx.

In der Robotik üblich, ist Arduino das, was Sie benötigen, um Bildungsprojekte im Bereich IoT zu erstellen. Zur Verbindung mit dem Netzwerk wird eine Ethernet Shield-Erweiterungskarte verwendet. Alle notwendigen Platinen und Sensoren können separat erworben werden. Es gibt auch spezielle Fertigbausätze auf Basis von Arduino. Ihr Vorteil ist nicht nur ihre durchdachte Zusammensetzung, sondern auch Beispiele für Programmcodes.

IoT Smart Agriculture-Grundlagen-Trainingskit

In einigen Fällen regeln Wettbewerbe die verwendete Ausrüstung. So wurde das WorldSkills Smart Agriculture-Kit, das zum Studium des Internets der Dinge zum Thema Smart Agriculture entwickelt wurde, für die JuniorSkills-Meisterschaft dieser Saison angenommen.

Inhalt des Trainingskits:

• Arduino Uno R3-Board;
• Ethernet-Karte W5100 Shield;
• Temperatur- und Feuchtigkeitssensormodul DHT11;
• Ethernet Kabel;
• Digitalthermometer DS18B20;
• Lichtsensormodul;
• Bodenfeuchtigkeits-/Feststoffsensormodul (Feuchtigkeitssensor);
• IO-Sensorschild;
• Verbindungsdrähte;
• Pads;
• Netzwerkadapter (5V, 1A, 5W);
• Kasten.

Solche Kits eignen sich gut für die schnelle Prototypenerstellung von Geräten, was für die Organisation des Lernprozesses wichtig ist.

Um pädagogische Modelle des Internets der Dinge zusammenzustellen, ist es praktisch, Erweiterungsplatinen (Shields) zu verwenden, die eine Reihe häufig verwendeter Sensoren an Bord haben. — eine Universalplatine, auf der Folgendes installiert ist:

• digitaler Temperatur- und Feuchtigkeitssensor DHT11,
• analoger Temperatursensor LM35,
• analoger Lichtsensor,
• Empfänger von IR-Signalen von der Fernbedienung,
• Lautsprecher zur Erzeugung einfacher Tonsignale,
• zwei Tasten und ein Potentiometer,
• drei LEDs.

Das landwirtschaftliche Modell kann jede Zimmerpflanze sein. Gießen vergessen? Stellen Sie sich vor, die Blume selbst könnte Ihnen sagen, dass es Zeit ist, sich um sie zu kümmern. Dazu müssen Sie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren im Boden platzieren und deren Indikatoren überwachen sowie die Beleuchtung in der Umgebung steuern.

IoT Smart Agriculture-Grundlagen-Trainingskit. Modell mit Zimmerpflanze

Video-Tutorial, das zeigt, wie einfach der Zusammenbau des Bausatzes ist:

Damit aus einem solchen Modell das Internet der Dinge wird, muss ein analytischer Cloud-Internetdienst geschaffen werden, der auf der Grundlage der gesammelten Daten selbstständig eine Entscheidung über die Inbetriebnahme des Bewässerungssystems trifft.

Das erweiterte Ausstattungspaket Juniorskills Smart Agriculture umfasst eine Tauchpumpe. Wer weiß, was Sie ihr neben dem Gießen von Zimmerblumen noch beibringen möchten? Sie können entscheiden, dass Ihre intelligente Pumpe nicht nur mit den Töpfen von Zimmerpflanzen „kommunizieren“ soll, sondern auch mit dem Wasserkocher, der meldet, dass der Wasserstand zu niedrig ist, und das Smartphone des Besitzers des „Smart Technology Guard“ benötigt dringend kochendes Wasser.

Ich hoffe, dass Sie nach der Lektüre des Artikels nicht die gesamte Ausrüstung zu Hause kaputt machen, der Geist der Innovation und des Wandels, den das Internet der Dinge mit sich bringt, sich in Ihrem Herzen festsetzt und Sie Teil der technischen Magie werden möchten.

Erinnern Sie sich an Science-Fiction-Filme, in denen ein Smart Home die Wünsche der Besitzer errät, Lebensmittel bestellt und Haushaltsgeräte überwacht. Dies könnte schneller Realität werden, als Sie denken. Nehmen Sie zum Beispiel unser neues intelligentes Mikroklimasystem – das ist einer der Schritte in Richtung einer technologischen Zukunft. Und die Grundlage aller „intelligenten“ Technologien ist das Konzept des „Internets der Dinge“. Was es ist, wie es entstanden ist und wohin es führen wird – mehr dazu weiter unten.

Was ist das Internet der Dinge?

Auf Englisch klingt das „Internet der Dinge“ wie das Internet der Dinge oder einfach IoT. Merken Sie sich diese Abkürzung, sie wird immer häufiger in den Medien und im World Wide Web auftauchen.

Vereinfacht ausgedrückt ist das Internet der Dinge ein Netzwerk, das alle Objekte um Sie herum verbindet. Jeder ist bereits an die Vernetzung von Computern, Tablets, Smartphones und sogar Fernsehern gewöhnt. Was wäre, wenn dieses Netzwerk Toaster, Kaffeemaschinen, Kühlschränke, Zahnbürsten, fließendes Wasser, Strom und Blutdrucksensoren umfassen würde? Stellen Sie sich vor, wie sich die Welt verändern würde, wenn Sie alles drahtlos steuern könnten!

Sie stehen zum Beispiel nach einem anstrengenden Tag im Büro im stickigen Stau und träumen davon, schnell nach Hause zu kommen, in die angenehme Kühle, ein warmes Bad zu nehmen und eine Tasse frischen Kaffee zu trinken. Sie müssen lediglich alle Ihre Wünsche auf dem Smartphone äußern. Und dann gibt er selbst Befehle an die Klimaanlage, die Wasserversorgung und die Kaffeemaschine. Wenn Sie ankommen, sorgt der Winder für frische Luft, die Klimaanlage kühlt ab, die Badewanne ist mit angenehm temperiertem Wasser gefüllt und auf dem Tisch wartet ein frischer Americano. Hört sich gut an?

Doch bevor wir über die Zukunft phantasieren, werfen wir einen Blick in die Vergangenheit des Internets der Dinge.

Bereits 1926 sagte der berühmte Physiker Nikola Tesla voraus, dass sich das Radio zu einem „großen Gehirn“ entwickeln würde, das die Dinge zu einem großen Ganzen vereinen würde. Darüber hinaus ist all dies dank Werkzeugen möglich, die so kompakt sind, dass sie in Ihre Tasche passen.

Eine andere Person, die ähnliche Ideen äußerte, war der sowjetische Militärführer Nikolai Wassiljewitsch Ogarkow. Er ist der Autor des sogenannten netzwerkzentrierten Ansatzes für Kampfeinsätze. Der Kern des Prinzips: Alle Ressourcen zur Lösung eines bestimmten Problems müssen sich im selben Informationsnetzwerk befinden und ständig Daten austauschen. Warum nicht das Internet der Dinge?

Aber das sind alles allgemeine Worte. Die Einzelheiten begannen etwas später. Im Jahr 1990 verband der MIT-Absolvent John Romkey seinen Toaster mit dem Internet. Dies ist das erste offiziell registrierte Objekt aus der Welt des Internets der Dinge.

John Romkey ist übrigens einer der Väter des TCP/IP-Protokolls, das dem Internet als solchem ​​zugrunde liegt. Neun Jahre nach dem Internet Toaster fand ein weiterer MIT-Absolvent, Kevin Ashton, heraus, wie man Industrieanlagen über das Internet steuern kann. Ashton wurde zum Autor des Begriffs „Internet der Dinge“.

Im selben Jahr 1999 und am selben MIT erschien das Auto-ID Center. Darin entwickelten die Forscher zwei Hauptrichtungen: Radiofrequenzidentifikation (RFID) und Sensortechnologien. Wir werden das nächste Mal über diese Technologien sprechen. Vorerst stellen wir nur fest, dass das Konzept des Internets der Dinge dank der Bemühungen des Center for Automatic Identification weltweit bekannt wurde.

Ein Schlüsselereignis in der Entwicklung des Internets der Dinge ereignete sich vor nicht allzu langer Zeit, in den Jahren 2008-2009. Damals fand der offizielle Übergang vom Internet der Menschen zum Internet der Dinge statt. Wie wurde das festgestellt? Es ist ganz einfach: In den Jahren 2008 und 2009 gab es im Internet mehr Objekte als Menschen.

Und dann wuchs die Zahl der mit dem Internet verbundenen Geräte immer weiter. Und das in einem wahnsinnigen Tempo. Bereits heute sind 20 Milliarden unterschiedlichster Geräte mit dem Internet verbunden: von Industriemaschinen bis hin zu Smartphones.

Einige Beispiele für echte Internet-Dinge in unserer Welt:

• Funkmarken am Körper von Tieren
• Ein Hundenapf mit WLAN-Modul, der dem Hund Aufgaben gibt und ihn für richtige Antworten mit Futter belohnt.
• Ein solarbetriebener Mülleimer, der den Müll selbst verdichtet und den Scheibenwischern signalisiert, wenn er voll ist.
• Intelligente Sensoren und Wasserzähler in der Infrastruktur von Sao Paulo, Peking und Doha haben Leckagen und Kosten um 50 % reduziert
• Automatische Systeme zur Erhebung von Bußgeldern und Benachrichtigungen über Unfälle und Staus

Die Tatsache, dass „intelligente“ Dinge aufgetaucht sind, ist nicht überraschend. Schließlich ist bekannt, dass Fortschritt oft durch Faulheit vorangetrieben wird. Die Erfindung des Rads, des Hebels, der Ersatz von Hebeln durch Knöpfe, das Aufkommen von Fernbedienungen – der Mensch hat all das erfunden, damit stattdessen Mechanismen und Geräte funktionieren können.

Und mittlerweile erfüllen viele Geräte aus der Welt des Internets der Dinge im Wesentlichen die gleiche Funktion wie eine Fernbedienung. Während früher die Glühbirne erst aufleuchtete, nachdem eine Person den Schalter gedrückt hatte, wird das Licht jetzt von einem programmierten Computer ein- und ausgeschaltet. Und eine Person steuert einen Computer von einem Smartphone aus.

Die Lampen sind energieeffizient geworden; sie werden nicht manuell, sondern über eine mobile Anwendung eingeschaltet. Aber der Ansatz selbst bleibt derselbe: Die Person kontrolliert weiterhin die Glühbirne. Wie die meisten anderen modernen Internetgeräte.

Das Internet der Dinge wird sich in Zukunft weiter von Befehlen wie … entfernen
„Mach das“ auf Befehle wie „So sollte es sein“.

Perspektiven und Probleme des Internets der Dinge

Experten versprechen, dass bis 2020 mehr als 50 Milliarden verschiedene Geräte mit dem Internet verbunden sein werden. Bisher gab es einfach nicht für alle so viele IP-Adressen. Doch mittlerweile stellt das neue Internetprotokoll IPv6 eine nahezu unbegrenzte Anzahl an IP-Adressen bereit. Es wird also keine Probleme mit der „Registrierung“ für Internetgeräte geben.

Ein weiteres gravierendes Problem des Internets der Dinge ist die unterbrechungsfreie Stromversorgung der Geräte; ohne diese würden sie aus dem Netzwerk fallen und alle Verbindungen zwischen ihnen würden unterbrochen. Der ständige Austausch von Milliarden von Batterien in Milliarden von Geräten ist verschwenderisch und erfordert zu viel Zeit, Aufmerksamkeit und Ressourcen, um Batterien herzustellen und zu entsorgen.

Fazit: Internet-Dinge müssen selbst Energie aufnehmen – aus Sonnenlicht, Vibrationen, Luftströmungen. In diesem Bereich wurden in jüngster Zeit bedeutende Durchbrüche erzielt. Im Jahr 2011 stellten Wissenschaftler einen flexiblen Chip vor, einen Nanogenerator zur Energieerzeugung aus jeder menschlichen Bewegung. Daher erwarten wir in Zukunft die Entstehung völlig autonomer Internet-Dinge, die keine Batterien benötigen.

Das dritte Hindernis für das Internet der Dinge ist die Verbindung von Geräten mit dem Internet selbst. Nicht jedes Gerät kann ein WLAN-Modul aufnehmen, allein schon aufgrund der geringen Größe dieses Geräts. Aber auch hier wecken die Leistungen der Wissenschaftler Optimismus. Sie haben einen Mikrochip mit einer Größe von nur 1 mm2 und sehr geringem Stromverbrauch entwickelt. Damit kann sich ein Gerät jeder Größe mit dem Netzwerk verbinden.

Schließlich besteht das Hauptproblem des heutigen Internets der Dinge darin Fehlen eines einheitlichen Standards. Jetzt steuert das System eines Unternehmens die Heizung, ein anderes das Licht und ein drittes Unternehmen das Mikroklima. Irgendwann werden alle diese Netzwerke zu einem einzigen verschmelzen. Es gibt sogar spezielle Organisationen, die sich bemühen, unterschiedliche Netzwerke von Internet-Dingen in einer Vorlage zusammenzufassen.

Das Internet der Dinge ist Teil des Konzepts, dass das Internet nicht mehr nur ein globales Netzwerk ist, in dem Menschen über Computer miteinander kommunizieren, sondern dass das Internet nun eine Plattform ist, auf der Geräte elektronisch mit der Welt um sie herum kommunizieren können.
Das Ergebnis ist eine Welt, die in Form von Informations- und Datenflüssen von einem Gerät zum anderen lebt, geteilt wird und Kanäle für verschiedene Zwecke wiederverwenden kann.
Die Nutzung des Potenzials des Internets der Dinge zum wirtschaftlichen und sozialen Nutzen wird in den kommenden Jahrzehnten eine große Herausforderung sein, einschließlich der Herausforderungen und Chancen, die sich aus diesem Phänomen ergeben.

Eine Kombination von Technologien, darunter kostengünstige Sensoren, Prozessoren mit geringem Stromverbrauch, immer größer werdende Cloud-Dienste und weit verbreitete drahtlose Konnektivität, haben diese Revolution ermöglicht.

Unternehmen nutzen diese Technologien zunehmend, um Leistungsanalysen zu implementieren und neue Funktionen in ihren Produkten zu entdecken, sodass Alltagsgegenstände intelligenter werden, aus ihren Erfahrungen lernen und besser mit ihrer Umgebung interagieren können.

Einige dieser Geräte bieten Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. Beispielsweise warnen Sensoren auf der Fahrbahn Autos vor potenziellen Gefahren und intelligente Netze senden dynamische Daten über Energiepreise an Haushaltsgeräte, um den Energieverbrauch zu optimieren.

Andere Geräte nutzen die Maschine-zu-Mensch-Kommunikation, entweder direkt über das Produkt selbst oder indirekt über einen Webbrowser auf einem PC oder Mobilgerät. Beispielsweise können Managementunterstützungssysteme (die gute Managemententscheidungen erleichtern) in landwirtschaftlichen Betrieben Daten über die Bodenbedingungen von Umweltsensoren mit historischen Daten und Prognosen zu Preisen und Wetterbedingungen kombinieren, sodass Landwirte Empfehlungen für die Bepflanzung und Düngung bestimmter Grundstücke abgeben können. .
Diese Veränderungen werden trotz ihrer Bedeutung für den Durchschnittsmenschen weitgehend unsichtbar sein, da Veränderungen in der physischen Umgebung unsichtbar oder sehr unauffällig sind. Ein „intelligentes“ Haus oder eine „intelligente“ Brücke sieht genauso aus wie ein normales Haus – die gesamte Intelligenz ist in die Infrastruktur integriert. Verbraucherprodukte mit integrierter Intelligenz (wie Wäschetrockner oder Thermostate) werden sich optisch nicht wesentlich von dem unterscheiden, was wir heute haben.

Auch wenn es keine großen externen Veränderungen gibt, werden die Auswirkungen des Internets der Dinge tiefgreifend sein und neue Möglichkeiten zur Lösung vieler der drängenden gesellschaftlichen Probleme von heute schaffen.

IoT-Möglichkeiten stellen neue Produkte und Dienstleistungen dar, die dazu beitragen, die Umwelt zu schützen, Energie zu sparen, die landwirtschaftliche Produktivität zu steigern, den Transport schneller und sicherer zu machen, die öffentliche Sicherheit zu verbessern und die Gesundheitsversorgung besser und zugänglicher zu machen. Darüber hinaus können einige Artikel ihren vielbeschäftigten Besitzern durch die rechtzeitige Bereitstellung von Informationen einfach im Alltag helfen: So kann ein „intelligenter“ Kühlschrank seinen Besitzer beispielsweise daran erinnern, dass es Zeit ist, Milch zu kaufen, wenn die Milch fast aufgebraucht ist.
Große Veränderungen bestehen aus vielen kleinen und führen zu neuen, und das Internet der Dinge könnte in den kommenden Jahren Millionen weiterer Veränderungen mit sich bringen. Dieser Artikel zeigt die Vielfalt der Geräte, die heute das Internet der Dinge ausmachen. Diese Geräte haben das Potenzial, auf eine Vielzahl praktischer Probleme, ob groß oder klein, angewendet zu werden, ebenso wie auf die strategischen Prinzipien, die durch neue Technologien entdeckt wurden und die Regierungschefs dabei unterstützen werden, den Nutzen zu maximieren.

Umgebung

Angesichts der ständig wachsenden Zahl der Menschen auf dem Planeten (mittlerweile über 7 Milliarden) wird die rationelle Nutzung der natürlichen Ressourcen der Erde immer schwieriger, aber es ist ein Problem, das zunächst gelöst werden muss, um eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung zu erreichen.

Der Schutz der Umwelt erfordert eine vielschichtige Lösung, aber das Internet der Dinge bietet bereits einzigartige Möglichkeiten, Probleme wie Wasser- und Luftverschmutzung, Mülldeponien und Entwaldung anzugehen.

Vernetzte Sensorgeräte überwachen jetzt genau die Umweltauswirkungen unserer Städte und sammeln Daten zu Abwasser, Luftqualität und Abfall. Außerhalb der Stadt überwachen ähnliche Netzwerke von Sensorgeräten kontinuierlich unsere Wälder, Flüsse, Seen und Ozeane.

Viele Umwelttrends sind so komplex, dass sie schwer zu verstehen sind. Das Sammeln von Daten ist jedoch der erste Schritt zum Verständnis und letztendlich zur Entwicklung von Lösungen zur Reduzierung der negativen Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt.

Atmosphäre

Das Air Quality Egg ist ein Gerät, das mithilfe von Sensoren Luftqualitätsdaten außerhalb des Zuhauses oder Büros einer Person sammelt und weitergibt. Während Regierungsbehörden wie die US-Umweltschutzbehörde die Luftqualität und den Verschmutzungsgrad in Ballungsräumen überwachen, sammelt das Ei in Echtzeit Daten über die unmittelbare Umgebung seines Nutzers. Die Basisstation überträgt Luftqualitätsdaten über das Internet, wo eine spezielle Website die von allen verwendeten Eiern gesammelten Informationen sammelt und anzeigt. Echtzeitdaten können verwendet werden, um die Auswirkungen städtischer Richtlinien und Änderungen des Verschmutzungsgrads zu bewerten sowie um neue Richtlinien und Lösungen in diesem Bereich zu entwickeln und umzusetzen. Dieser Service ermöglicht es den Stadtbewohnern auch, mehr über ihren Wohnort und seinen persönlichen und direkten Einfluss auf ihr Zuhause zu erfahren. Das Luftqualitäts-Ei kommt in ganz Nordamerika, Westeuropa und Ostasien vor und könnte in Zukunft in Entwicklungsländern mit der am schnellsten wachsenden städtischen Bevölkerung und hohen Verschmutzungsraten eine Rolle spielen.

Müllcontainer (Tonnen)

Das BigBelly-Gerät ist ein solarbetriebener Mülleimer, der den Müll komprimiert und die Reinigungskräfte benachrichtigt, wenn er voll ist. Das gemeinsame Netzwerk analysiert die gesammelten Daten aus jedem BigBelly-Behälter und ermöglicht so die Planung von Sammelaktivitäten und die Vornahme von Anpassungen, wie z. B. die Häufigkeit der Abfallsammlung und die Größe des Behälters selbst. BigBelly-Systeme sind überall zu finden: in Städten, großen Geschäftszentren, Universitätsgeländen, Parks und Stränden.
Die Boston University hat die Häufigkeit der Müllabfuhr von 14 auf 1,6 Mal pro Woche reduziert. Die Universität sparte nicht nur Zeit, sondern auch Energie, indem sie weniger Müllsäcke verwendete und bei der Müllabfuhr weniger Kohlendioxid produzierte.

Da die Menge an Haushaltsabfällen bis 2025 voraussichtlich von derzeit 1,3 Tonnen auf 2,2 Milliarden Tonnen ansteigen wird, werden zusätzliche Werkzeuge zur Bewältigung großer Abfallmengen unerlässlich sein.

Wälder

Der Invisible Trackk ist ein kleines Gerät, das diskret an Bäumen in geschützten Waldgebieten angebracht wird, um den illegalen Holzeinschlag zu bekämpfen. Die Geräte, die kleiner als ein Kartenspiel sind, benachrichtigen die Behörden, wenn illegal gefällte Bäume innerhalb der Mobilfunkabdeckung vorbeikommen. Strafverfolgungsbeamte können dann Produktionsstandorte lokalisieren und die Aktivitäten umfassender stoppen, als nur Geldstrafen für illegalen Holzeinschlag zu verhängen.

Stealth-Truck-Netzwerke werden derzeit in den Amazonaswäldern Brasiliens eingesetzt, wo zwischen 2000 und 2005 jedes Jahr durchschnittlich 3.460.000 Hektar Primärwald verloren gingen. Viele illegale Abholzungsaktivitäten bleiben unentdeckt, weil Satelliten- und Funkfrequenzen in abgelegenen Gebieten oft zu schwach sind. Der Invisible Track sorgt nun dafür, dass auch in den gefährdetsten und abgelegensten Gebieten Brasiliens Wälder geschützt und geschützt werden können.

Wasserstraßen

Australiens Integrated Marine Observing System ist ein Netzwerk von Sensoren entlang des Great Barrier Reef, das Daten für Forscher sammelt, die die Auswirkungen der Meeresbedingungen auf Meeresökosysteme und den Klimawandel untersuchen. Mit Sensoren ausgestattete Bojen sammeln biologische, physikalische und chemische Daten. Die Datenübertragung an eine Basisstation an Land erfolgt je nach Entfernung zum Ufer mithilfe verschiedener drahtloser Technologien, darunter Mikrowellen, Fernsehen und 3G-Mobilfunknetze. Das System wurde 2010 an sieben verschiedenen Standorten entlang des Great Barrier Reef eingesetzt und sammelte Daten, um Fischbewegungen, Artenvielfalt und Schäden an Korallenriffen zu untersuchen.