اینترنت اشیا یکی از مفاهیم نوین در تکنولوژی روز دنیاست که کاربردهای فراوانی در تمام زمینههای زندگی و صنعت به کمک دارد. مجموعهای از اشیا به هم متصل شده، پتانسیل ارائه خدمات زیادی دارند. مثلا فرض کنید که برنامه کاری خود را وارد تلفن همراهتان کردهاند. زمانی که صبح باید از خواب بیدار شوید تا به جلسه برسید، از روی تقویم برنامه کاریتان مشخص میشود. نیم ساعت جلوتر از بیدار شدنتان سیستم هوشمند منزل شروع به گرم کردن آب برای حمام میکند.
اگر زمستان باشد و حسگرهای منزل تشخیص دهند که دمای هوا در شب به حد یخزدگی رسیده بوده است، برنامه بیدار شدن شما را پنج دقیقه به جلو میاندازند تا زمان کافی برای گرم کردن خودرو خود داشته باشید. وضعیت ترافیک توسط خیابانهای هوشمند مجهز به حسگر و خودروهای هوشمند به دست شما میرسد.
کاربردهای IOT در زندگی
اگر به وسیله نقلیه عمومی نیاز داشته باشید برنامه حرکت آنها به صورت پویا به شما داده میشود. برای مثال ممکن است در اثر ترکیدگی لوله آب، یکی از خیابانها موقتا مسدود شده و بنابراین اتوبوسهای هوشمند، زمان جدید سفر خود و مسیر جایگزین و تاخیر احتمالی را محاسبه و در اختیار اشیاء درخواست کننده این اطلاعات میگذارند و برنامه شما بر حسب آن ریخته میشود تا شما به موقع به جلسه خود برسید.
در مثالی دیگر شبکه برق و لوازم پرمصرف متصل به آن مانند لباسشویی، ظرفشویی و غیره را در منزل در نظر بگیرید. در حال حاضر این اشیاء با یکدیگر ارتباطی ندارند و تنها موجود هوشمند مجموعه، انسان است که آنها را بکار میاندازد. اما تصور کنید که انسان تنها دستور کار را به آنها بدهد و هماهنگی و زمان شروع به کار را خود این اشیاء با گفتگو با هم به صورت هوشمندانه تعیین کنند. در این صورت آنها ساعت اوج مصرف شروع به کار نمیکنند و در صورتی که این کار اجتنابناپذیر باشد، وسایل پرمصرفی مانند لباسشویی و ظرفشویی همزمان با هم در این باره شروع به کار نخواهند کرد، چرا که برای شبکه توزیع مضر خواهد بود.
اینترنت اشیا در تمام سیاره
این گفتگو میان وسایل برقی میتواند از مرزهای یک خانه فراتر رفته و میان وسایل برقی خانههای یک محله و یا حتی شهر صورت گیرد تا بار به صورت متعادل توزیع شود و بالطبع هزینه کمتری برای مشتری نیز به دنبال داشته باشد. مثالهایی که عنوان شد، ایده شرکت IBM برای سیاره هوشمند است که بسیار نزدیک به اینترنت اشیاء میباشد. تواناییهای مطرح شده برای IoT، امکان کاربریهای متعدد را در زمینههای مختلف برای آن فراهم میکند. بیمارستانهای هوشمند، سرمایهگذاریها و کارخانههای هوشمند در آینده نزدیک وجود خواهند داشت. به طور کلی نیز هدف اینترنت اشیاء، تسهیل و تغییر زندگی بشر به سمت افزایش بهرهوری و صرفهجویی، و کاهش زمان و هزینه است.
کاربردهای IOT:
در اینجا به برخی از کاربردهای مهم IoT به صورت موضوعی اشاره میکنیم که شامل موارد زیر هستند:
هوا و فضا و صنعت حملونقل هوایی
صنعت خودرو
صنعت مخابرات
پزشکی و صنعت بهداشت و درمان
زندگی مستقل
صنعت داروسازی
خرده فروشی و مدیریت زنجیره تامین
صنعت تولید
صنعت نفت و گاز
نظارت بر محیط زیست
صنعت حملونقل
زراعت و تولیدمثل
رسانه و صنعت سرگرمی
صنعت بیمه
شبکه بازیافت
شبکه هوشمند برق
معادن و استخراج مواد معدنی
خانه هوشمند
نظارت بر آزمونهای سراسری و انتخابات
در ادامه، این کاربردها را با جزئیات بیشتر بررسی مینماییم.
هوا و فضا و صنعت حملونقل هوایی
IoT با شناخت قطعات و محصولات جعلی باعث ایجاد امنیت و آرامش در زمینه سرویسهای هوایی میشود. صنعت حملونقل هوایی در مقابل خطر قطعات تایید نشده و مشکوک، بسیار آسیبپذیر است. بنابراین قطعات غیر استاندارد به شدت امنیت یک هواپیما را به خطر میاندازند.
علاوه براین، تجزیه و تحلیل مواد مورد استفاده در هواپیما بسیار وقتگیر میباشد. پیش از هر پرواز صحت قطعات هواپیما باید توسط بازرسین تایید شود. این کار مبتنی بر اسناد همراه هواپیما است که خود این اسناد میتوانند جعلی باشند. حال این مشکل را میتوان به وسیله تعریف یک دستورالعمل الکتریکی برای برخی قطعات خاص که دستور تولید، نگهداری و استفاده از آن وسیله را شرم میدهد برطرف کرد. بنابراین با ذخیرهسازی این دستورالعملها در پایگاههای داده غیرمتمرکز، مانند RFIDهایی که در مقابل سرقت ایمن هستند، قبل از نصب هر قطعه میتوان از صحت و اصالت آن اطلاع کسب کرد.
صنعت خودرو
کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی و در بخش خودرو مرتبط با اتومبیلهای هوشمند، سیستمهای راهداری و ترافیکی میشود. ماشینهای پیشرفته، قطارها، اتوبوسها و حتی دوچرخهها در حال مجهز شدن به حسگرهایی با قدرت پردازش بالا هستند. از جمله کاربردهای IoT در صنعت خودرو میتوان به کاربرد تجهیزات هوشمند در جهت مشاهده و گزارش پارامترهای متفاوت از فشار داخل تایرها گرفته تا تخمین فاصله از سایر وسایل در حال حرکت در جاده اشاره کرد. تجهیزات متصل شده به قطعات وسایل نقلیه شامل اطلاعاتی همچون نام تولیدکننده و زمان و مکان تولید، شماره سریال، نوع کد تولید و نیز محل دقیق آن قطعه میباشد.
در زمینه صنعت خودرو، تکنولوژیهایی همچون (V2I) (V2V) (DSRC) سیستمهای حملونقل هوشمندی را ایجاد میکنند که نتایج آن ایمنی خودرو و سرنشینان و مدیریت ترافیک است و همگی از زیرساختهای اینترنت اشیا محسوب میشوند. در نسل آینده خودروها در هنگام ظهور IoT نشان داده شده
صنعت مخابرات
اینترنت اشیا قصد دارد فناوریهای مخابراتی گوناگون را ترکیب کرده و یک سرویس جدید ایجاد کند. به عنوان یک مثال روشن میتوان به ترکیب GSM ، NFC ،Low Power Bluetooth ، WLAN ، GPS و WSNs با فناوری سیمکارت اشاره کرد. در این فناوری قطعه هوشمند بخشی از تلفن همراه خواهد بود و اطلاعات از طریق سیمکارت بین سایر وسایل به اشتراک گذاشته میشود. فناوری NFC امکان برقراری ارتباطی ساده و امن بین اشیا را فراهم میکند.
کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی و در بخش سلامت بسیار حساس و مفید خواهد بود. IoT میتواند با استفاده از یک تلفن همراه به همراه یک RFID، پارامترهای پزشکی و سلامت و نیز میزان مصرف انواع دارو را کنترل کند.
کاشت دستگاههای بیسیم قابل ردیابی در بدن میتواند این امکان را ایجاد کند که علائم حیاتی بدن توسط این دستگاهها در شرایط اضطراری به خصوص برای افراد مبتلا به دیابت، سرطان، بیماریهای قلبی، سکته مغزی، انسداد ریوی، اختلالات تشنجی و آلزایمر دریافت شود و در مواقع نیاز برای پزشک ارسال شود. همچنین افراد فلج میتوانند از طریق کاشت سیستمهای هوشمند محرک عضلانی در بدن خود به بازیابی توان حرکتی قسمتهای آسیبدیده بدن خود کمک کنند.
نظارت از راه دور و به طور مداوم به پزشکان اجازه مراقبت بهتر از بیماران و نیز در صورت لزوم امکان ارائه خدمات پزشکی به آنها را میدهد. از جمله کاربردهای IoT در این حوزه میتوان به لباس هوشمند بچه، تجهیزات نظارت بر سالمندان و دستگاههای نظارت بر قلب، خون و سایر قسمتهای بدن بیماران خاص، را نام برد.
زندگی مستقل
IoT و خدمات آن نقش مهمی در ایجاد زندگی مستقل به وسیله حمایت از افراد سالخورده و هدایت فعالیتهای روزانه آنها دارد. با استفاده از پوشیدنیهای مجهز به حسگرها، میتوان بر تعاملات اجتماعی آنها نظارت داشت و یا حتی بیماریهای مزمن و علائم حیاتی آنها را مشاهده کرد و به طور کلی همه نظارتهای ذکر شده را از راه دور بر آنها داشت و در صورت نیاز به کمک آنها شتافت.
صنعت داروسازی
برای محصولات دارویی، امنیت و ایمنی بیشترین اهمیت را دارد. در کاربرد اینترنت اشیا با اتصال برچسبهای هوشمند به مواد دارویی به راحتی میتوان زنجیره تولید و عرضه آنها را کنترل و نظارت کرد. به عنوان مثال، اقلامی که نیاز به ذخیرهسازی در شرایط خاص دارند (مانند داروهایی که حتما باید در دمای خاصی نگهداری شوند) را میتوان به طور مداوم نظارت کرد و در صورتی که این شرایط در طول حملونقل دارو نقض شود از ورود آنها به بازار خودداری نمود.
از همه مهمتر آن که به واسطه این فناوری میتوان مواد دارویی جعلی را تشخیص داد. همچنین برچسبهای هوشمند قادرند تا از طریق اعلام دستورالعملهای لازم جهت نگهداری، نحوه استفاده و تاریخ انقضای دارو به بیمار کمک بسیاری کنند. درمان و دارو از مهمترین کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی هستند.
خرده فروشی و مدیریت زنجیره تامین
IoT میتواند چندین مزیت در خرده فروشی و مدیریت زنجیره تامین ارائه دهد. به عنوان مثال با مجهز کردن قفسههای کالا به تجهیزاتی همچون RFIDها، یک خرده فروش میتواند نیازمندیهای کالاهای خود را به درستی مدیریت کند. همچنین اگر تولیدکنندگان عمده، اطلاع از میزان نیاز خرده فروشان داشته باشند بهتر میتوانند تولیدات خود را مدیریت کرده و وضعیت بازار را کنترل کنند. بنابراین با جمعآوری اطلاعات ارسال شده از نیازمندیهای خرده فروشان، میتوانند تولیدات خود را بهینه کنند.
IoT میتواند یک پتانسیل عظیم جهت انبارسازی محصولات در خرده فروشیها ایجاد کند. طبق آمار سالیانه حدود ۰.۴ درصد از فروش خرده فروشان به دلیل کمبود کالا از بین میرود. بنابراین این فناوری با نمایش لحظهای میزان موجودی و فروش هر کالا قادر است نقش بزرگی در زنجیره تولید و عرضه کالاها ایفا کند.
صنعت تولید
به واسطه ارتباط اشیاء با فناوری اطلاعات و نیز حمایت از زیرساختهای شبکه و سیستمهای اطلاعاتی میتوان فرآیند تولید هر محصول را بهینهسازی کرد و کل چرخه عمر اشیاء را از تولید تا زمانی که به دست مصرفکننده میرسند نظارت کرد. تجهیزات IoT امکانات بسیاری به منظور نظارت بدون وقفه، از شرایط تولید محصولات در کارخانهها و عرضه آنها به بازارهای فروش در اختیار مسئولین قرار میدهد. تولید، نظارت و توزیع محصولات نیز از کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی است.
صنعت نفت و گاز
با استفاده از زیرساختهای IoT و ادغام نظارتهای بیسیم میتوان بر نظارت پرسنل در شرایط حساس عملیات خشکی و دریایی، ردیابی کانتینرهای، ردیابی قطعات مته و رشتههای لوله، نظارت و مدیریت تجهیزات ثابت تسلط کامل داشت. با بررسی حوادث در بخش شیمیایی و پتروشیمی انگلستان، آشکار شد که برخی از مشخصههای این حوادث مانند عدم وجود مدیریت و کنترل ضعیف بر ذخیرهسازی، پردازش و فرآیند جدایی شیمیایی، مشترک بودند. IoT میتواند با تجهیز ظروف و مواد شیمیایی خطرناک به حسگرهای بیسیم نقش بزرگی در کاهش حوادث نفت و گاز داشته باشد.
نظارت بر محیط زیست
در توضیح کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی رابطه میان IOT و محیط زیست یکی از پراهمیتترین این موضوعات میباشد. مهمترین استفاده از ابزارهای قابل شناسایی بیسیم در محیط زیست از دیگر مزایای IoT است که امکان نظارت تمام وقت محیط زیست و کنترل تغییرات انواع گونههای حیوانی و گیاهی را برای ما فراهم میکند. با استفاده از حسگرهایی که در سحح جنگلها توزیع شدهاند میتوان از آتشسوزیهای وسیع که سالانه در جنگلهای جهان اتفاق میافتد، جلوگیری کرد. همچنین با بهرهگیری از شبکه حسگرهای بیسیم که در سطح شهر پخش شدهاند میتوان به طور لحظهای از میزان آلایندههای موجود در هوا، در نقاط مختلف شهر اطلاع دقیق پیدا کرد.
دستگاههای مجهز به حسگرهای متفاوت، از نزدیک مدام محیط زیست را نظارت میکنند و اطلاعات بسیاری از قبیل تغییرات در ساختار شهرها، جمعآوری اطلاعات در مورد فاضلابها، کیفیت هوا و دفع زبالهها را در اختیار ما قرار میدهند.
مشاهده و اندازه گیری بسیاری از تغییرات زیست محیطی بسیار دشوار است و در واقع IoT با در اختیار قرار دادن اطلاعات جمع آوری شده در مورد این مشاهدات اولین قدم برای درک اثرات عوامل انسانی و غیر انسانی در ایجاد دگرگونی در محیط زیست برای ما فراهم میکند. از جمله مهمترین کاربردهای IoT در این حوزه میتوان به دستگاههای هوشمند کنترل لحظهای هوای اطراف، سطل زبالههای هوشمند و دستگاههای هوشمند مسیریابی دریایی اشاره کرد.
صنعت حملونقل
IoT روشهای بسیاری برای جمعآوری کرایه و یا پرداخت عوارض ارائه میدهد. همچنین این فناوری به امنیت انتقال بار و جابهجایی مسافران بسیار کمک میکند. با استفاده از تجهیزات این فناوری میتوان عملیات ردیابی بار و مسافر را به راحتی در شبکه خطوط حملونقل به ویژه خطوط هوایی انجام داد. از همه جالبتر آن که با اعلام وضعیت ترافیک راه از طریق تلفن همراه به مسافران، شرایط حملونقل کالا و مسافر را بسیار بهینه میکند.
زراعت و تولیدمثل
قابلیت ردیابی حیوانات اهلی و مدیریت میزان یارانهای که به نسبت تعداد حیوانات گلهداران، به آنها تعلق میگیرد، بدون وجود تقلب، امکان دیگری است که اینترنت اشیا برای ما محیا میکند. با نصب سیستمهای شناسایی دام و طیور میتوان از وضعیت واکسینه شدن آنها و یا از شیوع انواع بیماریها در میان آنها پیشگیری کرد و یا حتی وضعیت ریشهکن شدن یک بیماری را در بین حیوانات بررسی کرد و یا حتی اطلاعات دقیق از تعداد حیوانات و میزان تولیدات دامی و کشاورزی در طول دورههای زمانی از یک کشور معین و یا تمام دنیا اطلاع پیدا کرد.
رسانه و صنعت سرگرمی
گسترش IoT این امکان را فراهم میآورد تا اخبار مورد نیاز هر کاربر براساس محلی که او در آن قرار دارد توزیع شود. همچنین میتوان با توجه به این که مردم در هر منطقهای که زندگی میکنند اخبار و اطلاعات خود را توسط کدام یک از رسانههای جمعی به دست میآورند، اخبار را میان آنها به اشتراک گذاشت. علاوه بر این برچسبهای ارتباط نزدیک را میتوان بر روی پوسترها، جهت ارائه اطلاعات بیشتر نصب کرد.
صنعت بیمه و اینترنت اشیا
فرض کنید که خودرو شما قادر به ثبت خودکار شتاب، سرعت و دیگر پارامترها باشد. شرکت بیمه به هنگام بروز تصادف با دریافت اطلاعات، قادر به پرداخت بهینه حق بیمه در مدت زمان کمتری خواهد بود. حال شرکتهای بیمه میتوانند بخشی از پسانداز ناشی از این اقدام را به عنوان تخفیف به مشتریان خود بدهند. همین امر برای داراییهای دیگر همچون خانه، ماشینآلات و غیره قابل تعمیم است. البته این امر نیازمند آن است که افراد قبول کنند تا اطلاعات خصوصی آنها در اختیار دیگران قرار بگیرد. در واقع بعضی وقتها مردم به ازای دریافت خدمات بهتر و یا منفعت مالی بیشتر حاضر به قبول این موضوع هستند.
شبکه بازیافت
از IoT میتوان برای کنترل انتشار وسایل نقلیه جهت نظارت و کنترل بر آلودگی هوا، دستهبندی و غربال انواع زباله و استفاده مجدد از قطعات الکترونیکی و دفع انواع زباله استفاده کرد. در واقع این تجهیزات RFID هستند که با ارائه اطلاعات از انواع وسایل، کار شناختن و جداسازی زبالهها را برای ما میسر میسازند. همچنین این تجهیزات به کاهش زبالهها به خصوص زبالههای الکترونیکی و نیز جلوگیری از انتشار زبالههای خطرناک در محیط زیست کمک میکنند. RFID با برآورد نیازهای کاربران باعث کاهش حملونقل و در نتیجه کاهش میزان آلودگی میشوند به صرفهجویی در وقت و هزینه بسیار کمک میکنند.
شبکه هوشمند برق
شبکههای هوشمند یک مورد خاص از کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی هستند. این شبکهها در آینده با استفاده مکانیزه از اطلاعات تامینکنندگان و مصرفکنندگان برق، به بهبود کارایی و قابلیت اطمینان اقتصادی در صنعت برق کمک میکنند. ۴۱۳۳۳ جستجوی ماهانه در گوگل، برجسته بودن این موضوع را نشان میدهد. حسگرها برای سیستمهای شبکه هوشمند ضروری هستند چرا که به اپراتورها این امکان را میدهند تا میزان استفاده و عملکرد شبکه را در هر لحظه اندازه بگیرند. این بدین معناست که به جای اینکه منتظر تماس مشتریان شوند که برق آنها قطع شده است، شرکتهای تولید برق میتوانند نقطه قطع برق را تشخیص داده و با تغییر مسیر انتقال توان و یا تولید تجهیزات جدید، جریان برق را به نقطه قطعشدگی هدایت کنند.
مدیریت این حسگرها از کاربردهای اساسی و مهم اینترنت اشیاء میباشد. کنتورهای هوشمند و دارای قابلیت ارتباط دوطرفه میتوانند زمان قطع انرژی را کاهش داده و تشخیص علت قطعشدگی را میسر میکنند.
معادن و استخراج مواد معدنی
در صنایع نفت، فلز و استخراج مواد معدنی، فناوری اینترنت اشیا میتواند در پیدا کردن ذخایر معدنی و افزایش قابلیت بازیافت موثر باشد. اطلاع لحظهای از میزان استخراج مواد معدنی از ذخایر مختلف و مدیریت آنها از راه دور قابلیتی است که اینترنت اشیاء در اختیار ما قرار میدهد.
خانه هوشمند
از مهمترین کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی گسترش خانههای هوشمند است. در یک خانه هوشمند وسایل الکتریکی درون خانه به یکدیگر متصلاند و از طریق اینترنت اشیا قابلیت مدیریت آنها توسط ما کارآمدتر خواهد بود. هوشمندسازی همه چیز از قابلیتهای این سیستم است. تصور کنید که برای مسافرت از خانه خارج شدهاند و فراموش کرده باشید که چراغهای منزل را خاموش کنید و یا کنتور گاز و آب را قطع کنید. این لحظه همان موقعی است که اینترنت اشیا به کمک شما میآید و به شما این امکان را میدهد تا از دور نیز بر وسایل و ابزارهای درون منزلتان مدیریت داشته باشید یا حتی در مواقعی که در منزل نیستید و قرار است سرقتی از منزلتان رخ دهد به صورت لحظهای با خبر شده و پلیس را در جریان بگذارید.
سیستمهای روشنایی هوشمند، تصویر و صدای هوشمند، تهویه، سیستمهای امنیت هوشمند و ایمنی هوشمند، لوازم خانگی هوشمند و آبیاری هوشمند از خدمات خانههای هوشمند میباشد. خانههای هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا از نسل دوم اتصالات بیسیم بهره میبرند و امنیت بسیار بالایی دارند. سیستم نسل دوم خانههای هوشمند میتواند تمام واحدهای ساختمانی را بدون تخریب یا تغییر در سیستم تاسیسات الکتریکی هوشمند نماید که این موضوع ویژگی و مزیت اصلی خانه هوشمند با اینترنت اشیا نسبت به روشهای قدیمی مانند سیستم مدیریت ساختمان میباشد.
نظارت بر آزمونهای سراسری و انتخابات
یکی از موضوعاتی که در کشورمان مطرح است، بحث اجرای آزمونهای سراسری توسط سازمان سنجش میباشد. این سازمان همه ساله با چالش محرمانه ماندن سوالات تا قبل از اجرای آزمون روبهرو است. با استفاده از اینترنت اشیاء و قرار دادن تگهای RFID در بستههای حاوی سوالات میتوان از موقعیت و پلمپ ماندن این بستهها تا قبل از اجرای آزمون اطمینان حاصل کرد. در بحث انتخابات نیز میزان آرا در هر منطقه و موقعیت مکانی صندوقهای رایگیری در هر لحظه را با زدن برچسبهای RFID بر صندوقها و سربرگهای رای از طریق اینترنت اشیاء و از راه دور کنترل کرد.
کاربردهای اینترنت اشیا در زندگی بسیار گسترده است. این تکنولوژی هر روزه گستردهتر میشود و شرکتهای بزرگ جهان سرمایهگذاریهای هنگفتی را در زمینههای مختلف کاربردی آن انجام دادهاند. از این جهت در مجامع جهانی از اینترنت اشیا و کاربردهای آن تحت عنوان انقلاب چهارم صنعتی یاد میشود.
نتیجهگیری
اینترنت اشیا یک فناوری نوین و یک انقلاب ساختاری در نحوه تعامل انسان با محیط زیست، زندگی روزمره و سیستمهای صنعتی است. با اتصال هوشمند اشیا به یکدیگر و به شبکههای بزرگتر، امکان نظارت لحظهای، بهینهسازی مصرف منابع، کاهش هزینهها و افزایش ایمنی و راحتی در تمامی بعدهای زندگی فراهم شده است. این فناوری با تبدیل اشیاء ساده به عاملهای هوشمند و ارتباطی، به جای تمرکز بر نقش انسان به عنوان تنها کنترلکننده، به سمت همکاری خودکار بین دستگاهها حرکت میکند که در نهایت منجر به کاهش هدررفت انرژی، بهبود مدیریت منابع، افزایش بهرهوری و ایجاد زندگی پایدارتر و هوشمندتر میشود.
