co-op-translator[bot]
1bda9532dc
|
3 weeks ago | |
|---|---|---|
| .. | ||
| README.md | 3 weeks ago | |
| assignment.md | 3 weeks ago | |
| pi.md | 3 weeks ago | |
| virtual-device.md | 3 weeks ago | |
| wio-terminal.md | 3 weeks ago | |
README.md
Увод у Интернет ствари (IoT)
Скица коју је направила Нитија Нарасимхан. Кликните на слику за већу верзију.
Ова лекција је део Hello IoT серије коју организује Microsoft Reactor. Лекција је подељена у два видеа - један сат предавања и један сат консултација са дубљим објашњењима и одговорима на питања.
🎥 Кликните на слике изнад да бисте погледали видео снимке
Квиз пре предавања
Увод
Ова лекција обухвата неке од уводних тема око Интернета ствари и помаже вам да подесите свој хардвер.
У овој лекцији ћемо обрадити:
- Шта је 'Интернет ствари'?
- IoT уређаји
- Подешавање вашег уређаја
- Примена IoT-а
- Примери IoT уређаја око вас
Шта је 'Интернет ствари'?
Термин 'Интернет ствари' је сковао Кевин Ештон 1999. године, како би описао повезивање Интернета са физичким светом путем сензора. Од тада, овај термин се користи за описивање било ког уређаја који интерагује са физичким светом око себе, било прикупљањем података са сензора или пружањем интеракција у стварном свету путем актуатора (уређаја који обављају нешто попут укључивања прекидача или осветљавања ЛЕД диоде), обично повезаних са другим уређајима или Интернетом.
Сензори прикупљају информације из света, као што су мерење брзине, температуре или локације.
Актуатори претварају електричне сигнале у интеракције у стварном свету, као што су активирање прекидача, укључивање светла, производња звука или слање контролних сигнала другом хардверу, на пример, за укључивање електричне утичнице.
IoT као технолошка област обухвата више од самих уређаја - укључује услуге у облаку које могу обрађивати податке са сензора или слати захтеве актуаторима повезаним са IoT уређајима. Такође укључује уређаје који немају или не захтевају Интернет конекцију, често назване edge уређајима. То су уређаји који могу сами обрађивати и реаговати на податке са сензора, обично користећи AI моделе обучене у облаку.
IoT је брзо растућа технолошка област. Процењује се да је до краја 2020. године било инсталирано и повезано на Интернет 30 милијарди IoT уређаја. У будућности, процењује се да ће до 2025. године IoT уређаји прикупљати скоро 80 зетабајта података, што је 80 трилиона гигабајта. То је огромна количина података!
✅ Урадите мало истраживање: Колико података које генеришу IoT уређаји се заправо користи, а колико се занемарује? Зашто се толико података игнорише?
Ови подаци су кључ успеха IoT-а. Да бисте били успешан IoT програмер, потребно је да разумете које податке треба прикупити, како их прикупити, како доносити одлуке на основу њих и како користити те одлуке за интеракцију са физичким светом ако је потребно.
IoT уређаји
Т у IoT означава ствари - уређаје који интерагују са физичким светом око њих, било прикупљањем података са сензора или пружањем интеракција у стварном свету путем актуатора.
Уређаји за производну или комерцијалну употребу, као што су потрошачки фитнес тракери или индустријски контролери машина, обично су прилагођени. Они користе прилагођене штампане плоче, а можда чак и прилагођене процесоре, дизајниране да задовоље потребе одређеног задатка, било да је то довољно мала величина да стане на зглоб или довољна издржљивост за рад у окружењима са високом температуром, стресом или вибрацијама.
Као програмер који учи о IoT-у или креира прототип уређаја, мораћете да почнете са развојним комплетом. То су универзални IoT уређаји дизајнирани за програмере, често са функцијама које не бисте имали на производном уређају, као што су сет спољних пинова за повезивање сензора или актуатора, хардвер за подршку дебаговању или додатни ресурси који би додали непотребне трошкове у великој производњи.
Ови развојни комплети обично спадају у две категорије - микроконтролери и рачунари на једној плочи. Овде ће бити представљени, а у следећој лекцији ћемо их детаљније обрадити.
💁 Ваш телефон се такође може сматрати универзалним IoT уређајем, са уграђеним сензорима и актуаторима, где различите апликације користе сензоре и актуаторе на различите начине уз различите услуге у облаку. Можете чак пронаћи неке IoT туторијале који користе апликацију на телефону као IoT уређај.
Микроконтролери
Микроконтролер (такође познат као MCU, што је скраћеница за microcontroller unit) је мали рачунар који се састоји од:
🧠 Једног или више централних процесорских јединица (CPU) - 'мозак' микроконтролера који извршава ваш програм
💾 Меморије (RAM и меморија за програме) - где се чувају ваш програм, подаци и променљиве
🔌 Програмабилних улазно/излазних (I/O) конекција - за комуникацију са спољним периферијама (повезаним уређајима) као што су сензори и актуатори
Микроконтролери су обично јефтини уређаји за рачунарство, са просечним ценама оних који се користе у прилагођеном хардверу који падају на око 0,50 америчких долара, а неки уређаји коштају чак 0,03 долара. Развојни комплети могу почети од 4 долара, а трошкови расту како додајете више функција. Wio Terminal, развојни комплет микроконтролера из Seeed студија који има сензоре, актуаторе, WiFi и екран, кошта око 30 долара.
💁 Када претражујете Интернет за микроконтролере, будите опрезни са претрагом термина MCU, јер ће вам то донети много резултата за Marvel Cinematic Universe, а не за микроконтролере.
Микроконтролери су дизајнирани да буду програмирани за обављање ограниченог броја веома специфичних задатака, а не да буду универзални рачунари попут PC-ја или Mac-а. Осим у веома специфичним сценаријима, не можете повезати монитор, тастатуру и миш и користити их за опште намене.
Развојни комплети микроконтролера обично долазе са додатним сензорима и актуаторима на плочи. Већина плоча ће имати једну или више ЛЕД диода које можете програмирати, заједно са другим уређајима као што су стандардни прикључци за додавање више сензора или актуатора користећи различите екосистеме произвођача или уграђене сензоре (обично најпопуларније, као што су сензори температуре). Неки микроконтролери имају уграђену бежичну конекцију као што су Bluetooth или WiFi или имају додатне микроконтролере на плочи за додавање ове конекције.
💁 Микроконтролери се обично програмирају на C/C++.
Рачунари на једној плочи
Рачунар на једној плочи је мали рачунарски уређај који има све елементе комплетног рачунара садржане на једној малој плочи. Ово су уређаји који имају спецификације блиске десктоп или лаптоп рачунарима, покрећу пун оперативни систем, али су мали, троше мање енергије и знатно су јефтинији.
Raspberry Pi је један од најпопуларнијих рачунара на једној плочи.
Као и микроконтролер, рачунари на једној плочи имају CPU, меморију и улазно/излазне пинове, али имају додатне функције као што су графички чип за повезивање монитора, аудио излази и USB портови за повезивање тастатура, мишева и других стандардних USB уређаја као што су веб камере или екстерна меморија. Програми се чувају на SD картицама или хард дисковима заједно са оперативним системом, уместо на меморијском чипу уграђеном у плочу.
🎓 Можете замислити рачунар на једној плочи као мању, јефтинију верзију PC-ја или Mac-а који тренутно користите, са додатком GPIO (универзалних улазно/излазних) пинова за интеракцију са сензорима и актуаторима.
Рачунари на једној плочи су потпуно опремљени рачунари, тако да се могу програмирати на било ком језику. IoT уређаји се обично програмирају на Python-у.
Избор хардвера за наредне лекције
Све наредне лекције укључују задатке који користе IoT уређај за интеракцију са физичким светом и комуникацију са облаком. Свака лекција подржава 3 избора уређаја - Arduino (користећи Seeed Studios Wio Terminal), или рачунар на једној плочи, било физички уређај (Raspberry Pi 4) или виртуелни рачунар на једној плочи који ради на вашем PC-ју или Mac-у.
Можете прочитати о хардверу потребном за завршетак свих задатака у водичу за хардвер.
💁 Не морате куповати IoT хардвер да бисте завршили задатке, све можете урадити користећи виртуелни рачунар на једној плочи.
Који хардвер ћете изабрати зависи од тога шта вам је доступно код куће или у школи, као и од програмског језика који знате или планирате да научите. Обе варијанте хардвера ће користити исти екосистем сензора, тако да ако започнете једним путем, можете прећи на други без потребе за заменом већине опреме. Виртуелни рачунар на једној плочи ће бити еквивалент учењу на Raspberry Pi-ју, са већином кода који се може пренети на Pi ако касније набавите уређај и сензоре.
Arduino развојни комплет
Ако сте заинтересовани за учење развоја микроконтролера, можете завршити задатке користећи Arduino уређај. Биће вам потребно основно разумевање програмирања на C/C++, јер ће лекције покривати само код који је релевантан за Arduino оквир, сензоре и актуаторе који се користе, као и библиотеке које комуницирају са облаком.
Задаци ће користити Visual Studio Code са PlatformIO екстензијом за развој микроконтролера. Такође можете користити Arduino IDE ако сте искусни са овим алатом, али упутства неће бити обезбеђена.
Развојни комплет за рачунаре на једној плочи
Ако сте заинтересовани за учење IoT развоја користећи рачунаре на једној плочи, можете завршити задатке користећи Raspberry Pi или виртуелни уређај који ради на вашем PC-ју или Mac-у.
Биће вам потребно основно разумевање програмирања на Python-у, јер ће лекције покривати само код који је релевантан за сензоре и актуаторе који се користе, као и библиотеке које комуницирају са облаком.
💁 Ако желите да научите програмирање на Python-у, погледајте следеће две видео серије:
Задаци ће користити Visual Studio Code.
Ако користите Raspberry Pi, можете или покренути свој Pi користећи пуну десктоп верзију Raspberry Pi OS-а и радити сав код директно на Pi-ју користећи верзију VS Code-а за Raspberry Pi OS, или покренути свој Pi као уређај без екрана и кодирати са свог PC-ја или Mac-а користећи VS Code са Remote SSH екстензијом која вам омогућава да се повежете са својим Pi-јем и уређујете, дебагујете и покрећете код као да га директно кодирати на њему.
Ако користите опцију виртуелног уређаја, кодираћете директно на свом рачунару. Уместо приступа сензорима и актуаторима, користићете алат за симулацију овог хардвера који пружа вредности сензора које можете дефинисати и
💁 Ако још увек немате уређај, погледајте водич за хардвер како бисте одлучили који уређај ћете користити и који додатни хардвер треба да купите. Не морате куповати хардвер, јер се сви пројекти могу покренути на виртуелном хардверу. Ове инструкције укључују линкове ка веб-сајтовима трећих страна од креатора хардвера или алата које ћете користити. Ово је како бисте увек имали најновије инструкције за различите алате и хардвер.
Прођите кроз одговарајући водич да подесите свој уређај и завршите пројекат „Hello World“. Ово ће бити први корак у креирању IoT ноћног светла током 4 лекције у овом уводном делу.
- Arduino - Wio Terminal
- Рачунар са једном плочом - Raspberry Pi
- Рачунар са једном плочом - Виртуелни уређај
✅ Користићете VS Code и за Arduino и за рачунаре са једном плочом. Ако га до сада нисте користили, прочитајте више о њему на VS Code сајту.
Примена IoT-а
IoT покрива велики број случајева употребе, у неколико широких категорија:
- Потрошачки IoT
- Комерцијални IoT
- Индустријски IoT
- Инфраструктурни IoT
✅ Урадите мало истраживање: За сваку од области описаних у наставку, пронађите један конкретан пример који није наведен у тексту.
Потрошачки IoT
Потрошачки IoT се односи на IoT уређаје које ће потрошачи купити и користити у домаћинству. Неки од ових уређаја су изузетно корисни, као што су паметни звучници, паметни системи за грејање и роботски усисивачи. Други су упитни у својој корисности, као што су славине којима се управља гласом, а које онда не можете искључити јер гласовна контрола не може да вас чује због звука воде која тече.
Потрошачки IoT уређаји омогућавају људима да постигну више у свом окружењу, посебно милијарди људи са инвалидитетом. Роботски усисивачи могу обезбедити чисте подове људима са проблемима мобилности који не могу сами да усисавају, рерне којима се управља гласом омогућавају људима са ограниченим видом или моторичком контролом да загреју своје рерне само својим гласом, а здравствени монитори могу омогућити пацијентима да сами прате хронична стања са редовнијим и детаљнијим ажурирањима о свом здрављу. Ови уређаји постају толико уобичајени да их чак и мала деца користе као део свакодневног живота, на пример, ученици који током пандемије COVID-а похађају виртуелну наставу подешавају тајмере на паметним кућним уређајима како би пратили своје школске задатке или аларме који их подсећају на предстојеће часове.
✅ Које потрошачке IoT уређаје имате код себе или у свом дому?
Комерцијални IoT
Комерцијални IoT обухвата употребу IoT-а на радном месту. У канцеларијском окружењу могу постојати сензори за присуство и детектори покрета за управљање осветљењем и грејањем, тако да се светла и грејање искључују када нису потребни, смањујући трошкове и емисију угљеника. У фабрици, IoT уређаји могу пратити безбедносне ризике, као што су радници који не носе заштитне кациге или бука која је достигла опасан ниво. У малопродаји, IoT уређаји могу мерити температуру у хладњачама, упозоравајући власника продавнице ако је фрижидер или замрзивач ван потребног температурног опсега, или могу пратити артикле на полицама како би усмерили запослене да допуне продате производе. Транспортна индустрија све више зависи од IoT-а за праћење локација возила, праћење пређених километара за наплату путарине, праћење радних сати возача и поштовање пауза, или обавештавање особља када се возило приближава депоу ради припреме за утовар или истовар.
✅ Које комерцијалне IoT уређаје имате у својој школи или на радном месту?
Индустријски IoT (IIoT)
Индустријски IoT, или IIoT, је употреба IoT уређаја за контролу и управљање машинама у великом обиму. Ово обухвата широк спектар случајева употребе, од фабрика до дигиталне пољопривреде.
Фабрике користе IoT уређаје на много различитих начина. Машине могу бити праћене помоћу више сензора који прате ствари као што су температура, вибрације и брзина ротације. Ови подаци се затим могу пратити како би се омогућило заустављање машине ако изађе из одређених толеранција - на пример, ако се превише загреје, машина се искључује. Ови подаци се такође могу прикупљати и анализирати током времена ради предиктивног одржавања, где AI модели анализирају податке који претходе квару и користе их за предвиђање других кварова пре него што се догоде.
Дигитална пољопривреда је важна ако планета треба да нахрани растућу популацију, посебно за 2 милијарде људи у 500 милиона домаћинстава који преживљавају од егзистенцијалне пољопривреде. Дигитална пољопривреда може се кретати од неколико јефтиних сензора до великих комерцијалних система. Пољопривредник може почети праћењем температура и коришћењем дневних степена раста за предвиђање када ће усев бити спреман за жетву. Они могу повезати праћење влаге у земљишту са аутоматизованим системима за наводњавање како би својим биљкама дали онолико воде колико им је потребно, али не више, како би осигурали да њихови усеви не пресуше без трошења воде. Пољопривредници чак иду даље користећи дронове, сателитске податке и AI за праћење раста усева, болести и квалитета земљишта на великим површинама пољопривредног земљишта.
✅ Који други IoT уређаји би могли помоћи пољопривредницима?
Инфраструктурни IoT
Инфраструктурни IoT подразумева праћење и управљање локалном и глобалном инфраструктуром коју људи користе свакодневно.
Паметни градови су урбана подручја која користе IoT уређаје за прикупљање података о граду и коришћење тих података за побољшање функционисања града. Ови градови обично функционишу кроз сарадњу локалних власти, академских институција и локалних предузећа, пратећи и управљајући стварима као што су транспорт, паркинг и загађење. На пример, у Копенхагену, Данска, загађење ваздуха је важно за локалне становнике, па се мери и подаци се користе за пружање информација о најчистијим рутама за бициклисте и тркаче.
Паметне електричне мреже омогућавају бољу аналитику потражње за електричном енергијом прикупљањем података о потрошњи на нивоу појединачних домаћинстава. Ови подаци могу водити одлуке на нивоу државе, укључујући где изградити нове електране, и на личном нивоу, пружајући корисницима увид у то колико струје користе, када је користе, па чак и предлоге како да смање трошкове, као што је пуњење електричних аутомобила ноћу.
✅ Ако бисте могли да додате IoT уређаје за мерење било чега у вашем месту становања, шта би то било?
Примери IoT уређаја које можда имате око себе
Изненадили бисте се колико IoT уређаја имате око себе. Ово пишем од куће и имам следеће уређаје повезане на Интернет са паметним функцијама као што су контрола преко апликације, гласовна контрола или могућност слања података на мој телефон:
- Више паметних звучника
- Фрижидер, машина за прање судова, рерна и микроталасна
- Монитор електричне енергије за соларне панеле
- Паметни утикачи
- Видео звона и сигурносне камере
- Паметни термостат са више паметних сензора за просторије
- Отварач гаражних врата
- Кућни забавни системи и телевизори којима се управља гласом
- Светла
- Фитнес и здравствени тракери
Сви ови типови уређаја имају сензоре и/или актуаторе и комуницирају са Интернетом. Могу са свог телефона да проверим да ли су гаражна врата отворена и замолим паметни звучник да их затвори. Чак могу подесити тајмер тако да се, ако су и даље отворена ноћу, аутоматски затворе. Када ми звони звоно на вратима, могу са свог телефона видети ко је тамо, где год да се налазим у свету, и разговарати са њима преко звучника и микрофона уграђених у звоно. Могу пратити ниво шећера у крви, срчани ритам и обрасце спавања, тражећи обрасце у подацима како бих побољшао своје здравље. Могу контролисати светла преко облака и седети у мраку када ми Интернет веза падне.
🚀 Изазов
Наведите што више IoT уређаја које имате у свом дому, школи или на радном месту - можда их има више него што мислите!
Квиз након предавања
Преглед и самостално учење
Прочитајте о предностима и неуспесима потрошачких IoT пројеката. Проверите вести за чланке о томе када су ствари пошле по злу, као што су проблеми са приватношћу, хардверски проблеми или проблеми изазвани недостатком повезаности.
Неки примери:
- Погледајте Твитер налог Internet of Sh*t (упозорење на вулгарност) за неке добре примере неуспеха са потрошачким IoT-ом.
- c|net - Мој Apple Watch ми је спасио живот: 5 људи деле своје приче
- c|net - Техничар ADT-а признао кривицу за шпијунирање камера купаца годинама (упозорење - неовлашћено воајерство)
Задатак
Одрицање од одговорности:
Овај документ је преведен коришћењем услуге за превођење помоћу вештачке интелигенције Co-op Translator. Иако тежимо тачности, молимо вас да имате у виду да аутоматски преводи могу садржати грешке или нетачности. Оригинални документ на изворном језику треба сматрати ауторитативним извором. За критичне информације препоручује се професионални превод од стране људи. Не сносимо одговорност за било каква неспоразумевања или погрешна тумачења настала услед коришћења овог превода.