من المحتمل أن تكون قد شاهدت أحد المشاهد التالية عند متابعتك لمسلسل أو فلم خيال علمي: إنارة الإضاءة بمجرّد مرور شخص عبر ردهات المنزل، تشغيل التلفاز والأجهزة الإلكترونية عبر الأوامر الصوتية، استخدام سِوار ذكي حول المِعصم ليقيس معدلات نشاط الجسد، وإخبارك عندما تحتاج شرب الماء أو الراحة، أو حتى حرق مزيد من الدهون، وأيضًا السيارات ذاتية القيادة التي توصل الشخص وجهته عبر الطرق الأقل ازدحامًا بينما يستمتع الراكب بقراءة جريدته اليومية أو يتصفح هاتفه الذكي. كل تلك المشاهد ما هي إلا تطبيق عملي لما يُسمى بإنترنت الأشياء. في هذا المقال سنتعرف على مكونات نظام إنترنت الأشياء IOT وأهم تطبيقاته.
محتويات المقال :
ما هو إنترنت الأشياء IOT ؟
ببساطة بالنظر إلى المصطلح إنترنت الأشياء سنجد أنه يتكون من ركيزتين رئيسيتين: “انترنت” و “أشياء” لذا يمكن تعريفه بأنه أسلوب تقني يهدف إلى ربط الأجهزة بالإنترنت لتتراسل البيانات المستمدة من البيئة المحيطة بها عن طريق أجهزة استشعار وتناقل هذه البيانات عبر وسائل اتصال. وتُدعى غالبًا بالأجهزة المتصلة أو الذكية لأنها تستطيع التواصل مع الأجهزة الأخرى المرتبطة بها بعمليةٍ تعرف باتصال آلةٍ بآلةٍ «machine-to-machine» ، والتفاعل مع المعلومات التي تُجلب من الجهاز الآخر. ويستطيع البشر التفاعل معها لتهيئتها وبرمجتها وإعطائها تعليمات، ولكنها تقوم بمعظم علمها دون أي تدخلٍ بشري يُذكر . أصبح وجود مثل هذه الأجهزة ممكنًا بفضل جميع عناصر الهاتف الذكي الصغيرة المتوفرة بكثرةٍ هذه الأيام بالإضافة إلى كون الاتصال الدائم بالإنترنت هو الحالةُ الافتراضية لشبكاتنا المنزلية أو شبكات العمل.
تاريخ إنترنت الأشياء IOT ؟
في عام 1999 قدم خبير التكنولوجيا في معهد ماساتوش «كيفين اشتون-Kevin Ashton» مقترح إنترنت الأشياء في محاضرة توضيحية في مكان عمله في شركة «بروكتر اند جمبل-Proctor & Gamble» حيث خطرت له فكرت استعمال رقاقات راديو لاسلكية«RFID» في نظام التوريد عبر الإنترنت لمنتجات أحمر الشفاه وذلك عن طريق توصليها مع مستقبل لاسلكي ليتمكّن من رصد المبيعات وقائمة الجرد وإعطاء إشارةٍ عند الحاجة إلى مخزونٍ إضافيٍّ، حيث افترض بأن مثل هذه البيانات المجمعة ستساعد على حلّ العديد من المشاكل في العالم الحقيقي. في عام 2010 بدأ مفهوم إنترنت الأشياء يكتسب بعض الشعبية. إذ تسربت معلومات تشير إلى أن خدمة من جوجل «StreetView» لم تقدم صورًا بزاوية 360 درجة فحسب، بل قامت أيضًا بتخزين الكثير من البيانات من شبكات الوايفاي الخاصة بالأشخاص. واعتبرت هذه الخدمة بداية لاستراتيجية جديدة منليس فقط لفهرسة الإنترنت ولكن أيضًا لفهرسة العالم المادي. وفي العام ذاته، أعلنت الحكومة الصينية أنها ستجعل إنترنت الأشياء من أولوياتها الاستراتيجية في خطتها الخمسية. «LPWAN»
معمارية نظام إنترنت الأشياء IOT
يتكون نظام إنترنت الأشياء من أربعة مكونات أساسية: 1- أجهزة الاستشعار 2- أجهزة الاتصال 3-أنظمة معالجة البيانات 4-واجهة المستخدم. وفيما يلي سنشرح بإيجاز كل مكون وما يفعله.
- أجهزة الاستشعار / الأجهزة: في البداية، تقوم أجهزة الاستشعار أو الأجهزة بجمع البيانات من بيئتها. يمكن أن تكون هذه بسيطًة مثل قراءة درجة الحرارة أو معقدة مثل أنظمة بث الفيديو. يمكن تجميع مستشعرات متعددة معًا أو يمكن أن تكون المستشعرات جزءًا من جهاز يقوم بأكثر من مجرد استشعار الأشياء. على سبيل المثا ، يحتوي هاتفك على مستشعرات متعددة (كاميرا ، مقياس تسارع ، نظام تحديد المواقع ، إلخ) ، ولكن هاتفك ليس مجرد مستشعر. ومع ذلك ، سواء كان جهاز استشعار مستقل أو جهاز كامل ، في هذه الخطوة الأولى يتم جمع البيانات من البيئة عن طريق شيء ما.
- أجهزة الاتصال: بعد ذلك ، تُرسل هذه البيانات إلى السحابة الإلكترونية وهي نظام تخزين للبيانات في الإنترنت ، لكنها تحتاج إلى طريقة للوصول إلى هناك! يمكن توصيل المستشعرات / الأجهزة بالسحابة من خلال مجموعة متنوعة من الأساليب بما في ذلك: الهاتف الخلوي والقمر الصناعي و الوايفاي والبلوتوث والشبكات منخفضة الطاقة واسعة النطاق «LPWAN»أو الاتصال مباشرة بالإنترنت عبر إيثرنت. يحتوي كل خيار على ميزات محددة من حيث استهلاك الطاقة والنطاق وعرض النطاق الترددي. يرجع اختيار خيار الاتصال الأفضل إلى تطبيق إنترنت الأشياء المحدد ، لكنهم جميعا ينجزون نفس المهمة: توصيل البيانات إلى السحابة.
- أنظمة معالجة البيانات: بمجرد وصول البيانات إلى السحابة ، ينفذ البرنامج نوعًا من المعالجة عليه. قد يكون هذا بسيطًا جدًا، مثل التحقق من أن قراءة درجة الحرارة ضمن النطاق المقبول. أو قد يكون معقدًا للغاية ، مثل استخدام تقنية الرؤية الحاسوبية على الفيديو لتحديد الأشياء (مثل المتسللين في منزلك). ولكن ماذا يحدث عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا أو إذا كان هناك دخيل في منزلك؟ هنا يأتي دور المستخدم.
- واجهة المستخدم: بعد ذلك، تصبح المعلومات مفيدة للمستخدم النهائي بطريقة ما. يمكن أن يكون ذلك عن طريق تنبيه للمستخدم إما عن طريق البريد الإلكتروني ، أو رسائل نصية أو رسائل تنبيه . على سبيل المثال ، إرسال تنبيه نصي عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا قي مستودات التخزين للشركات. أيضًا، قد يكون لدى المستخدم واجهة تسمح له بتسجيل الوصول بشكل استباقي إلى النظام. على سبيل المثال، قد يرغب المستخدم في التحقق من تسجيلات الفيديو في منزله عبر تطبيق الهاتف أو متصفح الويب. ومع ذلك، فهو ليس دائمًا شارعًا باتجاه واحد. اعتمادًا على تطبيق إنترنت الأشياء، قد يتمكن المستخدم أيضًا من تنفيذ ما يريده. على سبيل المثال، قد يضبط المستخدم عن بُعد درجة الحرارة في مستودعات التخزين عبر تطبيق على هاتفه. ويتم تنفيذ بعض الإجراءات تلقائيًا. بدلاً من انتظار ضبط درجة الحرارة، يمكن للنظام القيام بذلك تلقائيًا من خلال قواعد محددة مسبقًا. وبدلاً من الاتصال بك فقط لتنبيهك من أحد المتسللين ، يمكن لنظام إنترنت الأشياء أيضًا إخطار السلطات المختصة تلقائيًا.
مخطط توضيحي لمكونات نظام إنترنت الأشياء IOT
تطبيقات إنترنت الأشياء في الزراعة
ومن أبرز تطبيقات إنترنت الأشياء في الزراعة الذكيّة ما يسمى بالزراعة الدقيقة، أي النهج المستخدم في إدارة المزارع والتحكم في المحاصيل من خلال تكنولوجيا المعلومات والاتصالات وأجهزة الاستشعار وأنظمة التحكم عن بعد، والآلات ذاتية التشغيل، بهدف الحصول على بيانات دقيقة، واستثمار هذه البيانات في توجيه الزراعة توجيهًا دقيقًا نحو إنتاج أكبر بتكلفة أقل، وإنتاج محاصيل ذات جودة عالية. على سبيل المثال تتيح أجهزة الاستشعار عن بعد الموضوعة في الحقول للمزارعين الحصول على خرائط تفصيلية لكل من التضاريس والموارد في المنطقة، فضلًا عن قياس المتغيرات مثل الحموضة ودرجة حرارة التربة، والرطوبة، كما يمكنها أيضًا التنبؤ بأنماط الطقس لأيام وأسابيع قادمة. تساعد الزراعة الدقيقة المعتمدة على إنترنت الأشياء على اتخاذ القرارات الأفضل لتحسين الإنتاج الزراعي، إضافة لذلك تلعب البيانات التي يتم جمعها وتحليلها، دورًا كبيرًا في رصد الآفات الزراعية، وتحديد كمية المبيدات المطلوبة بدقة تجنبًا للاستخدام المفرط في استعمالها، وكذلك تساعد عمليات جمع وتحليل البيانات في الاستخدام الرشيد لمياه الري.
تطبيقات إنترنت الأشياء IOT في الزراعة
آفاق مستقبلية
في السنوات القادمة سنشهد تغير جذري في طريقة حياتنا ومزاولتنا للأعمال والفضل بضلك يعود لتقنية إنترنت الأشياء التي ستجعل كل شيء ممكنًا إن صح القول وخصوصًا مع زيادة سرعات الإنترنت والنطاق الترددي التي توفره تقنية الجيل الخامس للاتصالات 5G. ومع ذلك تضل معضلة الأمان وحماية الخصوصية أحد أكبر المشكلات التي تواجه إنترنت الأشياء. إذ تعاني الكثير من الأجهزة من خلل في البرمجيات مما يجعلها عرضة للإختراق وتتبع موقعها والتنصت على المستخدمين وابتزازهم.
المصادر
Author: Qaher Naji
درست تخصص هندسة كهربائية والكترونية، حاصل على درجة الماجستير في قسم التحكم الآلي، مهتم بالتكنولوجيا والهندسة.
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :