შესავალი Internet of Things / ნივთების ინტერნეტი (IoT) კონცეპცია

1. შესავალი

ნივთების ინტერნეტი (ინგ.Internet of Things, IoT) -წარმოადგენს ინტერნეტის ქსელური ტექნოლოგიების განვითარებას ავტომატიზაციის მიმართულებით, და IT-ინფრასტრუქტურის მრავალი პროცესიდან ადამიანის მონაწილეობის შემცირების კონცეპციას. ინტერნეტ-ნივთები ინფორმაციის გაცვლით სხვადასხვა სენსორსა და მაჩვენებლებს შორის მიმართულია დანადგარების ჯგუფთა მართვის პროცესების ავტომატიზაციაზე.

ხშირად ნივთების ინტერნეტის პოტენციალის განხილვისას, გამოიყენება ე.წ. „ჭკვიანი სახლის“ მოდელის მაგალთი, ვინაიდან ნებისმიერ სახლში გვხვდება გათბობის კონდიცირების ვენტილაციის, და განათების სისტემები. და ავტომატიზაციის პრინციპი მდგომარეობს იმაში, რომ ყველა ამ კომპონენტმა იმუშაოს „თვითონ“ ადამიანის ზედმეტი  ჩარევის გარეშე.

IoT ტექნოლოგიას განიხილავენ მრვალი ინტელექტუალრი ნივთის ერთიან სისტემაში გაერთიანებას, რეკომენდაცია Y.206 კი განიხილავს ამავე ტექნოლოგიას ვირტულურ ობიექტებზე გადატანისთვის.. ამ რეკომენდაციის მიხედვით  IoT უზრუნველყოფს ნებისმიერ ნივთს შორის კომუნიკაციას რეალური დროის რეჟიმში. ამ სისტემებს დიდი მომავაალი უწერია და ჩვენ განვიხილავთ როგორც ამ სისტმების ძირითად კონცეპციას, ასევე მათი გამოყენების რამოდენიმე ვარიანტს.

. IoT-სისტემების არქიტექტურა

IoT შედგება სხვადასხვა ინფოკომუნიკაციური ტექნოლოგისს ნაკრებისაგან, რომელიც მის მუშაობას უზრუნველყოფს. ინტერნეტის არქიტექტურა გვიჩვენებს, თუ როგორ არის დაკავშირებულის სხვადასხვა ტექნოლოგიები და შედგება ძირითადი დონისგან:

Things (ნივთები) სენსორების და სენსორული ქსელების დონე

უშუუალოდ საუბარი ეხება მოწყობილობებს. ეს არის  IoT არქიტექტურის     ქვედა  დონე.   იგი  შედგება „ჭკვიანი“   ობიექტებისგან,   რომლებიც  დაკავშირებულია სენსორებთან. სენსორები უზრუნველყოფენ ინფორმაციის შეგროვებას და დამუშავებას რეალურ დროში სხვადასხვა მიზნებისათვის. მაგ: ტემპერატურის, წნევის  გასაზომად, მოძრაობის დეტექციის და ცისჩქარის გასაზომად და მრავალი სხვა. მიკროპროცესორების განვითარებამ განაპირობა ამ ოწყობილობების ფიზიკური ზომების შემცირება და მათი დანერგვა შესაძლებელია ნებისმიერ ადგილას.

ზოგადად ნივთები დაკავშირებულია ე.წ. შლუზებთან (Gateway), რომლებსაც თავის მხვრივ აქვს კავშირი ლოკალურ ან გლობალურ ქსელთან. მაგრამ არსებობს თვითკმაყოფადი მოწყობილობები, რომელთაც შეუძლიათ მუშაობა ფიჭური ოპერატორების ქსელის ბაზაზე ( უსადენო ან სადენიათ შეერთება Wi-Fi ან Ethernet). თვითონ შლუზი წარმოადგენს ე.წ. კონცენტრატორს, რომელსაც გააჩნია ამა თუ იმ სტანდარტის მხარდაჭერა, რომელიც უზრუნველყოფს მის კავშირს „ნივთებთან“..

კონკრეტული მაგალითის შემთხვევაში განიხილება IoT -სისტემის სქემა, რომელიც აღწერს GPS-ტრეკეტის მუშაობას NM-IoT მოდულთან

ასე, რომ არსებობს ისეთი მოწყობილობები, რომლებსაც ე.წ.“ კარიბჭე“ (Gateway) არ ესაჭიროება და მათ გააჩნია კავშირგაბმულობის სტანდარტული ინტერფეისი. ისინი თვითკმაყოფადია და ღრუბელთან კავშირისათვის საკმარისია საკაბელო ან GSM/3G/LTE, NB-IoT, Wi-Fi და ა.შ.

ზემოთ აღწერილი ტრეკერის მაგალითზე, ოპერატორი ანიჭებს მოწყობილობას IP-მისამართს( თუმცა შესძლებელია non-IP ტექნოლოგიის გამოყენებაც) NB-IoT(L1, L2) საშუალებით და ზრუნველყოფს მოწყობილობის კავშირს ინტერნეტთან. თვით ტრეკერს შესაძლებელია ჰქონდეს MQTT მხარდაჭერა ან გააგზავნოს თავისი მდგომარეობის შესახენ UDP პაკეტი მოწყობილობაში წინასწარ გაწერილი პლატფორმის მისამართზე საჯარო ქსელის გამოყენებით.

სენსორები, რომლებიც ხასიათდება დაბალი ენერგორესურსების მოხმარებით და მონაცემთა გადაცემის დაბალი სიჩქარით, ქმინან ე.წ. უსადენო სენსორულ ქსელებს (WSN-Wireless Sensor Network). ასეთი ქსელების პოპულარობა დღითი-დღე იზრდება, ვინაიდან შეუძლიათ მეტი მოწყობილობის ჩართვა ამა თუ იმ მცირე ზომის  ელექტრო-ელემენტებით ელ.კვების უზრუნველყოფით და შეუძლიათ დიდი ფართობი მოიცვან. ეს შედეგი მიიღწევა ე.წ. mesh -ქსელის ტოპოლოგიის გამოყენებით. მაგალითისთვის შეგვიძლია მოვიყვანოთ სტანდარტი ZigBee( IEEE 02.15.4), რომელიც ფართოდ გამოიყენება სახლის ავტომატიზაციაში „ჭკვიანი სახლი“-ს მეთოდით.

Gateway (კარიბჭე ). ქსელების და ე.წ. “ კარიბჭის“ დონე.

         IoT ფართო სპექტრის ამოცანების რეალიზაციისთვის, საჭიროა მრავალი სხვადასხვა ტიპის ტექნოლოგიის და პროტოკოლის გაერთიანება.  კომპიუტერულმა ქსელმა უნდა უზრუნველყოს მოთხოვილი ინფორმაციის გადაცემა, დაყოვნების, გამტარუნარიანობის და უსაფრთხოების გათვალისწინებით. ე.წ. კარიბჭის დონეის დანიშნულებას წარმოადგენს სხვადასხვა არაერთგვაროვანი ქსელის ერთ პლატფორმაში გაერთიანება.

ქსელური კარიბჭე უზრუნველყოფს მომხმარებლებლის და ავტომატიზირებულ სისტემებების ურთიერთობას IoT -ინფრასტრუქტურის მოწყობილობებთან კავშირგაბმულობის სტანდარტის მხარდაჭერით.

Cloud (ღრუბლის სერვისები). სერვისი და აპლიკაციის დონე

სერვისის დონე შეიცავს ინფორმაციული მომსახურების ნაკრებს, რომელიც უზრუნველყოფს IoT ტექნოლოგიური პროცესების და ბიზნეს ოპერაციების ავტომატიზაციას.:

• ოპერაციული და ბიზნეს-საქმიანობის მხარდაჭერა;
• ინფორმაციის სხვადასხვა კრიტერიუმით ანალიტიკური დამუშავება;
• შენახვის, მონაცემთა გარე სისტემიდან შეტანა-გამოტანის ინტერფეისს;
• აპლიკაცია (API);
• ინფორმაციული უსაფრთხოების უზრუნველყოფა;
• სხვადასხვა ბიზნეს-პროცესების მართვა;
• „ნივთების“ მართვის ცენტრალიზირებული პანელი

არქიტექტურის  ამ დონეზე არსებობს აპოლიკაციების სხვადასხვა ტიპი შესაბამისი სფეროსა და წარმოებისათვის. შესაძლებელია აპლიკაცია იყოს ე.წ. „ვერტიკალური“, როცა განკუთვნილია სპეციფიური და კონკრეტული წარმოების ტიპისთვის, შესაძლებელია იყოს :ჰორიზონტალური“-რომელიც გამოიუენება ეკონომიკის სხვადასხვა სექტორში.

1. IoT სისტემების გამოყენების მაგალითი

ჭკვიანი სახლი

     „ ნივთების „ ინტერნეტის სისტემები განკუთვნილია პროცესების ავტომატიზაციისთვის ადამიანის უშუალო თანამონაწილეობის გარეშე.

წარმოიდგინეთ: ბრუნდებით სამსახურიდან, და თქვენს საცხოვრებელ სახლში დანერგილია „ჭკვიანი სახლის“ სისტემა… სახლში მოსვლამდე სისტემას შეგიძლიათ გაუგზავნოთ ბრძანება მობილური აპლიკაციის საშუალებით, რომ სისტემამ „მოამზადოს“ აპარტამენტები თქვენი მოსვლისთვის. -თქვენ აღებთ კარს და შემოსასვლელი უკვე განათებულია, სახლში თქვენთვის კომფორტული კლიმატია (ტემპერატურა და ტენიანოა), სისტემამ გაანიავა და საჭიროების შემთხვევაში გაათბო ჰაერი, შეამოწმა პროდუქტების და საყოფაცხოვრებო ქიმიის რაოდენობა, და შემდგომ მოახსენა „პატრონს“ მარაგების შევსების საჭიროების შესახებ.

შესაძლებელია ასევე მანქანური სწავლების დანერგვა, მაშინ, სისტემა შეაგროვებს ქმედებების მონაცემებს და მისი მუშაობა მეტად ადაპტირებული (მორგებული) იქნება თქვენთის.

IoT ფუნქციონირების პრინციპები, აღწერილი საყოფაცხოვრებო მაგალითით შეგვიძლია გადავიტანოთ ნებისმიერ სხვა პროცესზე, უზარმაზარი საწარმოს და ქალაქების  მართვის ჩათვლით.

ლოგისტიკა

IoT-სისტემების კონცეპციააში გაერთიანებულია ტექნოლოგიები, რომლეთა გამოყენება სხვადასხვა სფეროებშია შესაძლებელი: RFID-ნიშნულები, დრონები, რობოტიზირებული სისტემების უპილოტო მართვა, ხელოვნური ინტელექტი და მრავალი სხვა. ასევე IoT-სისტემები უკვე ფართოდ გამოიუენება ლოგისტიკის სფეროში:

ჭკვიანი გადაზიდვები

ტრანსპორტზე დატვირთვის აღრიცხვა

ჭკვიანი სისტემები საჭყობებისთვის

ერთ-ერთი თვალსაჩინო მაგალითი ლოგისტიკაში „ინტერნეტ-ნივთების“ გამოყენების წარმოადგენს კომპანია Amazon-ის საწყობები და საერთაშორისოტვირთების და დოკუმენტების  ექსპრესს-მიწოდების კომპანია DHL.

საწყობებში რობოტები ჩამონტაშებული კამერების და QR-კოდების სკანერების მეშვეობით ახდენენ ზუსტად და სწრაფად პროდუქციის იდენტიფიკაციას. თანამშრომლებს აღარ უწევთ ყოველი ტვირთის დასკანირება ან შტრიხკოდების ძებნა.

ამდაგვარად IoT-სისტემები ამარტივებს მიწოდების პროცესის ჯაჭვს, ხდის მას უფრო ექფექტიურს. საშუალებას იძლევა დამუშავებული მონაცემების მიღებას მიწოდების ნებისმიერ ეტაპზე, რაც საშუალებას ხდის  მნიშვნელოვანი სტრატეგიული გადაწყვეტილებების დროულად მიღებას.

 ინტერნეტ-ნივთები“ წარმოებაში  (IIoT)

წარმოებაში მიღებულია განსხვავებული ტერმინის გამოყენება-საწარმოო(ინდუსტრიალური) ნივთების ინტერნეტი ანუ IIoT ( Industrial internet of Things).

ასეთი სისტემების მიზანია სხვადასხვა მასშტაბის საწარმო პროცესების ოპტიმიზაცია და  ავტომატიზაცია.  მსხვილი დანადგარების მწარმოებლები უკვე დიდი ხანია თავიანთ დანადგარებს აღჭურვავენ სხვადასხვა „ ჭკვიანი კონტროლერებით“ და სხვადასხვა ინტერფეისით გარე სისტემებთან ურთიერთობისათვის. შესაძლებელია შეიცვალოს პროგრამული უზრუნველყოფა, ინფორმაციის გადაცემის პროტოკოლი ინტეფეისიდან სისტემამდე, მაგრამ ურთიერთობის საშუალება, რომელიც ჩადებულია ინტერნეტ-ნოვთების სტანდარტის დონეზე  დარჩება  უცვლელი.  ამ ჭრილში სისტემა საკმაოდ კონსერვატიულია, მასში დღემდე არის R232, RS485, MBUS და СAN ინტერფეისების მხარდაჭერა. „ ჭკვიანი მანქანები“ ზრდიან წარმადობას და გამორიცხავენ ადამიანური ფაქტორის ტიპის შეცდომებს, ამუშავებენ ტელემეტრიას და დიდ მონაცემთა ანალიზ ტექნიკური პროცესების ოპტიმიზაციისთვის და ზუსტი გამოთვლებისთვის.

დასკვნა

ინტერნეტ-ნივთების კონცეფცია უკვე დიდი ხანია არსებობს.  ამოცანათა ნუსხა, რომლის გადაწყვეტას ანდობენ ელექტრონულ დანადგარებს დიდია და განუწყვეტლივ იზრდება.

IoT-ტექნოლოგიის  დანერგვის პრველ ხაზზეა კორპორატიული სექტორი. დანერგილი პროექტების 60%  უკვე მუშაობს წარმოების პლატფორმაზე. ქალქამშენებლები კი ჯერ ჩამორჩებიან ზოგად მიმართულებებს, და ჯერ-ჯერობით  მხოლოდ პილოტურ პროექტებზე მუშაობენ, მეორეს მხვრივ, ქალაქისთივს IoT-ტექნოლოგიების დანერგვა მეტ სირთულეს წარმოადგენს, ვინაიდან დაკავშირებულია მეტი მოთხოვნის შესრულებასთან

დღევანდელი ბაზარი გვთავაზობს შემდეგ ვარიანტებს IoT- ტექნოლოგიის დანერგვის:

• საკუთარი პროგრამული უზრუნველყოფის შექმნა ნულიდან
• გამზადებული გადაწყვეტილების შესყიდვა
• საკუთარი გადაწყვეტილების შექმნა მზა ფრეიმვორკის ბაზაზე.

წარმოებისთვის ყველაზე ლოგიკურ და მისაღებად განიხილება და ყველაზე ხშირად გამოიყენება 3-ე ვარიანტი

ვინაიდან რაიმეს შექმნა ნულიდან რთულია და ხარჯებთან არის დაკავშირებული, ხოლო მზა პროექტები ყოველთვის არ  შეესაბამება დასმულ ამოცანას.  ურბანულ ბაზარზე კი პირველი ადგილი უჭირავს მზა აპლიკაციებს ფიჭური ოპერატორებისგან და ინტერნეტ-პროვაიდერებისგან.

ჯერ-ჯერობით შემოთავაზებული ტექნოლოგიები „ჭკვიანი სივრცის“ რეალიზაციისთვის შემოიფარგლება ვიდეომეთვალყურეობის და რეაგირების სერვისების დანერგვაში (სახანძრო, განგაში სიგნალიზაცია) და ასევე ობიექტის ადგილმდებარეობის და რამოდენიმე პარამეტრის მონიტორინგით. მაგრამ ვიმედოვნებთ, რომ ეს ყველაფერი მალე უფრო ფართო სფეროთი შეიცვლება.

მრიცხველების და არა მარტო დისპეჩერიზაცია და ავტომატიზაცია

ჩვენი იდეები ამ სფეროსთვის მიმართულია კომუნალურ სექტორში სერვისების, დანახარჯების კონტროლის და მონიტორინგისთვის. ყოველი ელექტროენერგიის მრიცხველის ჩართვა გლობალრ ქსელში, ელ.ენერგიის კონტროლის და ტარიფიკაციის გაუმჯობესებისათვის, როგორც სადისტრიბუციო კომპანიისთვის ასევე აბონენტებისთვის, რათა დროის ნებისმიერ მომენტში გააკონტროლოს ელ.ენერგიის დანახარჯი. იგივე შესაძლებელია განივრცოს წყლის და ბუნებრივი გაზის მრიცხველებისთვის. დღეს ყოველ სახლში, ყოველი კორპუსში შეყვანილია ამა თუ იმ პროვაიდერის მიერ კარადები ოტპიკურ-ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო საშუალებებით და აღჭურვილი მრიცხველების გლობალურ ქსელზე მიერთება არავითარ პრობლემას არ წარმოადგენს. იგივე შეიძლება ეხებოდეს მსხვილ კვანძებსაც, ასევე დიდ საწარმოებს, რომლის

ობიექტები დიდ ტერიტორიაზე არის განთავსებული.