Connect with us

Интернет вещей

internet of things

Интернет, возникнув в 1969 году, сегодня прочно вошел в нашу жизнь. Конечно, на момент его появления он был не таким, как сейчас, но технология сильно развивалась. Пройдя путь от разработки протокола TCP/IP, посылки первого электронного письма, появления системы доменных имен (DNS), запуска первого чата IRC, зарождения концепции всемирной паутины и протокола HTTP, все пришло к той красочной и удобной картинке, которую мы видим сейчас при открытии браузера и даже включении современного телефона.

И сейчас технология не стоит на месте, проникая все дальше и дальше. Из бесполезной для обычного человек еще в начале 2000-х игрушки он превращается в неотъемлемую часть нашей жизни. Сейчас, когда в мире балом правит развитие информационных технологий и передача данных, Интернет проникает в привычные нам в повседневной жизни вещи. И это явление непременно становится новой исторической вехой для технологии.

[icon-box icon=arrow-right-2 width=1]
  • В 1926 Никола Тесла в интервью для журнала «Collier’s» сказал, что в будущем радио будет преобразовано в «большой мозг», все вещи станут частью единого целого, а инструменты, благодаря которым это станет возможным, будут легко помещаться в кармане.
  • В 1990 выпускник MIT, один из отцов протокола TCP/IP, Джон Ромки создал первую в Мире интернет-вещь. Он подключил к сети свой тостер.
  • Cisco прогнозирует, что к 2020 году в мире будет 50 миллиардов подключенных к Сети устройств. Большая часть из них как раз и будет работать в области Интернета вещей.
    [/icon-box]

Немного истории

Сама концепция Интернета вещей появилась в недалеком 1999 году, целью ее является взаимодействие привычных нам в быту вещей друг с другом. Интернет вещей стремится к исключению из привычных нам процессов человеческого фактора.

Концепция была сформулирована в 1999 году, как осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации для взаимодействия физических объектов между собой и с внешним окружением. Будучи впервые представленной исследовательской группой Auto-ID на презентации для “малоизвестной” компании Procter & Gample, технология пыталась упростить логистические задачи. После этого, однако, тема набрала большую популярность, появились аналитические статьи, а затем технология приобретала и поддержку корпораций.

[icon-box icon=rocket width=1]

Наш «бытовой» Интернет вещей, конечно, достался нам в наследство от военных и промышленности. На предприятиях уже давно используют контроллеры, которые управляются через сеть и докладывают обо всех изменениях в центр управления. Военные информационные системы существуют уже несколько десятков лет, но последние лет 10 развитие этих систем, кажется,  вошло в совершенно новую фазу.

Например, имея свои органы чувств, автономные средства поражения смогут находить другие, так или иначе связанные (организационно или функционально) с ними средства, налаживать взаимодействие между собой. Представьте минное поле, в котором мины связаны в mesh-сеть и способны передвигаться. Расчистив проход, противник получит существующий лишь несколько минут безопасный коридор – мины, получив данные о «прорыве», закроют его сами, сделав разминирование практически бесполезным.

Наиболее фантастическим примером такого рода взаимодействия является, так называемый, атакующий рой. Под этим термином предполагается стая небольших беспилотных летательных (подводных или наземных) аппаратов, которая сможет по единому плану и замыслу решать поставленную перед ней задачу. Интернет вещей позволяет на практике создавать комбинацию интеллектуальных устройств (к примеру, роботов, различных средств дистанционного обзора) и людей-операторов, которые будут объединены между собой мультипротокольными сетями связи. Действуя совместно, они смогут создавать такие системы, которые позволят решать поставленные задачи в условиях и средах, недоступных или опасных для человека. Речь идет о космосе, поле боя, ядерных установках, больших глубинах и высотах, тысячекратных перегрузках и сверхвысоких скоростях перемещения. Синергия разнообразных вещей в сочетании с творческими возможностями современного человека делает открывающиеся возможности IoT бесконечными.

[/icon-box]

Некоторые организации вкладывали силы в ее популяризацию (Cisco), некоторые объявляли ее чуть ли не одной из самых разрушительных технологий будущего (National Intelligence Council). Так или иначе, Интернет вещей уверенно входит в нашу жизнь.

internetofthings2

Собираем сами

Предположим, мы хотим собрать систему, которая будет автоматически открывать и закрывать окно. На этом примере мы разберем основные элементы, которые могут понадобиться в сооружении умного дома. Итак, нам нужно что-то, что будет делать механическую работу, и то, что этим будет управлять.

В качестве первого элемента мы используем какой-нибудь электропривод. Это силовой элемент, грубо говоря, состоящий из электромоторчика и выходного вала. При поступлении тока электромотор вращает выходной вал, к которому будет прикреплен рычаг, поворачивающий наше окно в нужное направление. Есть один нюанс – электромотор вращается очень быстро и часто, нам же нужно повернуть рычаг на 90 градусов. Для этого в приводе установлен редуктор, который преобразует скорость и частоту раскрутки моторчика в нужную нам.

Отлично, с механической работой мы разобрались, осталось заставить ее выполняться в нужный момент. Для этого нам понадобится микроконтроллер. Он позволит подавать управляющие сигналы на наш привод. Микроконтроллеров довольно много, но самые популярные – AVR, PIC, STM32. Обычно, к чипу можно подключить программатор и запрограммировать его на какое-то действие.

Итак, у привода есть контакты для электропитания, заземления и управления. У микроконтроллера также, только еще и для программирования. Почитав инструкцию к контроллеру и приводу, мы можем собрать и запрограммировать нужное нам действие.

Хорошо, наше окно может открываться. Но у нас нет никакого воздействия со стороны. Иначе говоря, произвести какое-то действие мы можем, только подключив программатор. Ну или, например, запрограммировав открытие раз в час.

Мы же хотим управлять нашим окном удаленно. Для этого нам нужна какая-нибудь возможность соединить наш микроконтроллер с сетью передачи данных. Реализации могут быть разные – порт RS-232, USB, bluetooth или сразу Ethernet или Wi-Fi. Сейчас существуют уже готовые платформы для этого. Например, популярное решение сейчас – Arduino и производные от этой платформы (неплохой список аналогичных вещей можно посмотреть здесь). К ней имеется хорошая документация и огромное сообщество разработчиков. Таким образом можно даже поставить какой-нибудь сервер, который будет ждать входящих запросов, и по запросу наша платформа будет подавать управляющие сигналы на привод.

[icon-box icon=flag width=1]

30_arduino
Arduino — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются простая плата ввода-вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino может использоваться как для создания автономных интерактивных объектов, так и подключаться к программному обеспечению, выполняемому на компьютере. Рассылаемые в настоящее время версии могут быть заказаны уже распаянными. Информация об устройстве платы (рисунок печатной платы) находится в открытом доступе и может быть использована теми, кто предпочитает собирать платы самостоятельно. Микроконтроллеры ATmega328 дёшевы и стоят около 3$.
[/icon-box]

Отлично, теперь нам захотелось приоткрыть окно всего на 20 градусов. Для этого нам обычного привода недостаточно. Его можно заменить сервоприводом. Принципиальная разница в том, что сервопривод имеет еще и датчик текущего состояния. Получив входящий управляющий сигнал, он может сравнить его со значением своего датчика и выполнить определенное действие. Предположим, окно уже чуть-чуть приоткрыто, а контроллер подал сигнал на открытие на 20 градусов. Тогда сервопривод не просто повернет рычаг, а посчитает текущее отклонение и сделает столько, сколько нужно.

Усложним нашу конструкцию – мы хотим, чтобы окно закрывалось при определенной температуре. Для этого возьмем сенсор температуры, подключим к контроллеру и запрограммируем нужным образом.

Пойдем дальше – мы хотим узнать, какая температура за окном и почему окно закрылось. Чтобы достичь нужной цели, можем подключить текстовый дисплей к нашему микроконтроллеру и запрограммировать его так, чтобы он показывал текущую температуру.

[icon-box icon=random width=1]

McThings — набор универсальных сенсоров и программного обеспечения для измерения большого количества параметров окружающей среды (температура, вибрация, звуки и т.п.) и интеграции бытовой электротехники в облако. Вся система состоит из набора сенсоров McModule, которые по беспроводной связи обмениваются данными с центральным коммуникатором, называемым McRouter. Модули McModule можно подключать и к сторонним сенсорам/детекторам, делая обычные устройства «умными».
[/icon-box]

Помимо готовых платформ с процессорами для управления чем-то, появляются готовые решения сразу с пачкой интегрированных сенсоров, которые можно подключать к платформам типа Arduino. В этом направлении пошла Broadcom, выпустив свое устройство Wiced. В него встроены датчики расположения в пространстве (гироскоп), направления (компас), скорости перемещения (акселерометр), температуры (термометр) и давления (барометр). “Из коробки” устройство может управляться приложением на смартфоне, но оно имеет и открытое API, и мы можем сами собрать связку для него с готовой платформой. Для соединения можно использовать Bluetooth, USB. С такими наборами самостоятельное изготовление умных вещей становится уже доступным для очень широкого круга людей.

Теперь мы можем посмотреть температуру на нашем собранном приборе, через сеть открыть или закрыть окно. Но для этого надо включать компьютер или телефон, отправлять какие-то запросы – не удобно. Добавим еще какую-нибудь кнопку, которая также будет замыкать контакт и пускать ток на привод, и расположим ее около входа. Но ее может нажать кто угодно, а у нас появляется более интересная задача – мы хотим, чтобы никто кроме нас не мог ее нажать! Для этого были придуманы RFID-метки и считыватели. Метки – специальные маленькие устройства с чипом и антенной внутри, позволяющие обмениваться информацией со считывателем посредством радиосвязи. Простейший пример – ключ от домофона, банковская карта. К нашей системе мы можем приобрести считыватель и сделать для себя что-то вроде магнитного ключа. А с учетом того, что у нас есть связанный с сетью контроллер, мы можем вообще запрограммировать любую логику! Например, отслеживать, когда же мы чаще всего открываем это окно, и делать это за 15 минут до нашего прихода.

Можно еще сколько угодно баловаться с нашим автоматическим открытием и закрытием окна. Как видите, это больше похоже на конструктор. Только знай, какие детальки подключать.

[icon-box icon=warning-2 width=1] DARPA называет безопасность – главной опасностью для Интернета вещей. Исследовательский центр американской армии с 2012 года работает над программой High Assurance Cyber Military Systems, отдельные части которой намереваются использовать для усиления безопасности IoT. Эта программа призвана обеспечить защиту от потенциальных угроз, которые могут появиться в Интернете вещей. Агентство пытается создать технологию, которая не позволит взломать боевую технику, медицинское оборудование и даже дронов. В будущем программное обеспечение, разработанное в рамках HACMS, может стать идеальным антивирусом, который защитит гражданский сегмент Интернета вещей. Это достижение не будет столь же заметным, как сам Интернет. Но значение данной гипотетической технологии вполне можно оценить по тому, что благодаря ей не произойдут промышленные катастрофы. Винт Серф, который, работая на DARPA, и создал Интернет, отмечает, что для того, чтобы Интернет вещей по-настоящему изменил наши жизни, он должен быть безопасным.

Инернету вещей нужна «фундаментально новая модель безопасности», – говорит Дан Кауфман, директор Information Innovation Office в DARPA. – «Патчи По Четвергам» для машины или вашей инсулиновой помпы бессмысленны.

[/icon-box]

Связываем вместе

Итак, собрав свой первый автоматический привод для открывания окна, мы захотели сделать то же самое на всех остальных окнах. Но управлять ими нужно как-то централизовано, а не подходить к каждому электронному механизму отдельно.

Конечно, есть решения, в которых можно взять уже готовую платформу со встроенным интерфейсом Bluetooth, Wi-Fi, GSM, но в Интернете вещей применяются свои протоколы. Они ориентируются на работу с короткими управляющими сигналами и минимальную задержку.

Одним из самых старых является протокол X10, разработанный в 1975 году. Это стандарт протокола для домашней автоматизации. Он же наиболее распространен сейчас. Примеры использования, которые вы неоднократно видели – ИК-пульты, радио-брелки, охранные сирены. Может работать как по проводам существующей сети, так и через радиоканалы. Про скорость здесь говорить не приходится – основной задачей протокола является передать всего одну команду за один раз, которая может выполняться до 1 секунды.

Более современный промышленный стандарт – KNX. Его используют для автоматизации такие компании, как ABB, Siemens. Возможности протокола уже позволили надежно связать вместе в двухстороннем формате сенсоры, исполнители, различные системные устройства. Средой передачи может быть использована витая пара, электросеть, радиоканал. При этом скорость может быть достигнута 9600 бит/сек, чего безусловно хватает для своих целей.

Сейчас же в современных условиях уже требуется больше, чем послать сигнал от тревожной кнопки или с датчика движения. Развиваются новые технологии.

Относительно новым стандартом считается IEEE 802.15.4. Основной упор в нем делается на наименьшую стоимость и энергопотребление, простоту эксплуатации. В основном, дальность передачи данных в таких сетях составляет не более 10 метров и скорость 250 кбит/c. Сети могут быть одноранговые (peer-to-peer) или иметь топологию «звезда». Но во всех случаях должно быть одно координирующее устройство – FFD.

На основе этого стандарта строится семейство протоколов верхнего уровня ZigBee. В настоящий момент он развивается силами организации ZigBee Alliance, состоящей из множества независимых производителей. Семейство открыто, в некоммерческих целях его можно использовать без лицензии. Чипы разрабатываются большим количеством компаний. Протоколы должны обладать совместимостью с 802.15.4, работающим с использованием частот 868 Mhz и нелицензируемых 2.4 Ghz. Максимальная скорость протоколом достигается всего 20 Кбит и 250 Кбит на этих частотах соответственно. Расстояние взаимодействия от 10 до 75 метров. Максимальная выходная мощность передатчика 1 миливат (0db).

Список производителей, использующие ZigBee в своих продуктах включает такие известные компании, как Bosch, Indesit, Climax. Список есть здесь.

[icon-box icon=star-full width=1] zigbeeОсновная особенность технологии ZigBee заключается в том, что она при малом энергопотреблении поддерживает не только простые топологии сети («точка-точка», «дерево» и «звезда»), но и самоорганизующуюся и самовосстанавливающуюся ячеистую (mesh) топологию с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений. Кроме того, спецификация ZigBee содержит возможность выбора алгоритма маршрутизации, в зависимости от требований приложения и состояния сети, механизм стандартизации приложений — профили приложений, библиотека стандартных кластеров, конечные точки, привязки, гибкий механизм безопасности, а также обеспечивает простоту развертывания, обслуживания и модернизации. Применение сетей ZigBee в Российской Федерации в частотном диапазоне 2,405-2,485 ГГц не требует получения частотных разрешений и дополнительных согласований
[/icon-box]

Альтернативным протоколом является Z-Wave. В отличие от открытого ZigBee, он является проприетарным. Чипы разрабатываются только Sigma Designs. Используемая частота у нас 869.0 Mhz, расстояние до 30 м. Скорость передачи данных может быть 9.6, 40 или 100 Кбит. К сожалению, у этого протокола есть проблемы с частотами. Так, если для ZigBee частоты отличаются только в Европе и Северной Америке, то для Z-Wave они различны в Америке, Европе, Китае, Австралии, России, Гонконге. Это мешает производить одни и те же устройства для всех потребителей.

Существует огромное количество разработчиков оборудования, поддерживающего этот протокол – Danfoss, Duewi, Euronic, Z-Wave Russia и др. И выпущен довольно большой спектр различных устройств. Примеры оборудования можно посмотреть здесь. А примером использования может послужить вот эта статья.

Умные гаджеты

Наигравшись с самодельными конструкциями, нам захотелось чего-то целостного и такого, чтобы работало из коробки! Уже давно выпускаются интеллектуальные устройства, которые можно контролировать через одну общую сеть.

Так, компания Nest разработала свой умный термостат. Прибор изучает время нахождения членов семьи в доме, запоминает комфортный температурный режим для каждого члена семьи, и в последствии подстраивается под каждого из них. Его можно подключить, практически, к любой системе отопления, будь то газовый или электрический котел, теплый пол, система кондиционирования, обычный камин.

80_nest

Помимо термостата у компании Nest есть еще и умный датчик дыма. Как и предыдущий гаджет, он легко конфигурируется. Основная его цель – определение дыма или каких-либо других частиц в воздухе, определение уровня угарного газа в воздухе. Питается устройство от аккумулятора.

Оба устройства этой компании управляются через сеть с помощью приложения на сотовом телефоне или планшете, к которой подключаются через Wi-Fi. Кроме того, датчиком дыма можно управлять жестами. Это удобно с одной стороны. Но устройства навряд ли подойдут для любителей комплексных решений – их будет довольно тяжело интегрировать в уже существующие системы умного дома. Хотя, в последнее время производитель сделал шаги в этом направлении, открыв API к своим гаджетам, позволяя влиять на их поведение программно с другого оборудования. А если так, то можно попробовать уже провести с этим эксперименты, например, сделать аппаратный беспроводной пульт на базе того же Arduino, запрограммировать и повесить его рядом с дверью.

На текущий момент компания Nest уже приобретена Google.

[icon-box icon=star-full width=1]

ecart

Интересный пример IoT из ретейла – тележки для супермаркетов, которыми все мы пользуемся. Есть концепты, в которых разработчики предлагают покупателям вырабатывать электроэнергию тележками для магазина. А в Smart Shopping Cart есть планшет, который помогает ориентироваться в магазине и выбирать товары.

Интересный пример из сферы услуг – недавно открытый новый терминал в Лондонском аэропорту Хитроу оснащен интеллектуальными туалетами на платформе Intel. Нет, она не подсматривает за посетителями и не исследует результаты их … деятельности. Ее задача — контроль количества посетителей; с помощью датчика, установленного над входной дверью, система подсчитывает количество входящих и выходящих людей. Далее, посредством облачного сервиса служба уборки аэропорта имеет возможность в реальном времени отслеживать нагрузку на туалеты и, соответственно, вовремя их мыть.
[/icon-box]

Еще одним интересным направлением автоматизации является освещение. Здесь пытается что-то сделать сейчас Phillips со своей разработкой Hue. Эта штука позволяет управлять мощностью, цветом и периодичностью включения лампочек. Из них можно сделать даже гирлянду! В состав одного комплекта входят 3 лампочки и платформа управления, которая подключается к домашней сети через Wi-Fi. С телефона вы можете установить соединение с управляющей платформой и регулировать нужные параметры.

90_hue

С современными технологиями появилась возможность легко управлять домашней аккустикой! Компания iHome активно продвигает звуковые системы, управляющиеся через Интернет. Колонкам не требуются провода, информация на них передается через Wi-Fi с использованием различных технологий, в том числе и AirPlay.

Конечно же, Интернет входит и в отрасль безопасности. Причём, если сейчас видеорегистраторами, IP-камерами и магнитными замками уже не удивишь, то компания August выпустила умный замок, который может открываться ключом или смартфоном. Смысл его работы прост – мы меняем часть “личинки” уже установленного замка на новую и -вуаля! – наша дверь может открываться уже через Bluetooth при поднесении телефона. Кроме того, разработчики пошли еще дальше и добавили возможность рассылать приглашения-ключи другим людям, они смогут также открыть дверь. Да еще и оставить свои комментарии – приложение на телефоне является клиентом к профильной социальной сети.

Проблема описанных выше устройств в том, что они являются разрозненными системами. Нужно иметь кучу разных приложений, пультов, интерфейсов для управления каждым. Сейчас же отдельно работают компании, которые позволяют объединить в одно целое множество различных систем.

Например, рассмотрим платформу Smartthings. Она состоит из контроллера, так называемого хаба, и различных, уже собранных устройств. А устройства есть самые разнообразные – умные датчики температуры, движения, утечки воды, механизмы включения света, открытия окна… Для управления всем этим хозяйством используется телефон с установленным приложением. Можно сказать, что все, что мы собирали в первой части этой статьи, уже можно приобрести в нужном количестве и эстетичном корпусе. Кстати, совсем недавно Smartthings был куплен Samsung. Видимо, корейский производитель электроники тоже нацелен на рынок Интернета вещей.

Нашей целью всегда было создание открытой платформы для умного дома, которая бы объединила разработчиков, создателей устройств и потребителей. Мы рады, что Samsung разделяет наше видение, — написал директор SmartThings Алекс Хаукинсон.

Отдельно выделяются промышленные производители бытовой электроники для реализации умного дома. У них уже есть довольно большой опыт. Так, американская Honeywell изготавливает управляемые приборы, сенсоры и узлы для систем отопления и кондиционирования. В инструкции на ряд их продуктов можно найти нужную распиновку и подключать свои микроконтроллеры или уже готовые аппаратные платформы.

Развивается и отечественная программная платформа MajorDoMo. Правда, сейчас она, скорее, подходит для энтузиастов, нежели готовых платить покупателей. Она позволяет свести в единое место управление вашими самопальными железками. Принцип работы достаточно прост – у вас на компьютере разворачивается этот комплекс, который состоит из PHP, Apache, MySQL. А умные устройства с датчиками программируются так, что при изменении показателей датчиков, отправляют HTTP-запрос на этот комплекс. Таким же образом они могут управляться через платформу. Как вы видите, оборудование просто должно быть подключено к общей сети, будь то беспроводная сеть или обычный Ethernet.

Бытовая техника

Вслед за различными производителями техники для умного дома, не хотят упускать долю рынка и большие компании, занимающиеся бытовой техникой.

Лидирует здесь LG, который уже продает умные приборы со встроенным Wi-Fi и возможностью управления ими через специальное приложение на телефоне. Технология называется Smart ThinQ. Производитель выпускает холодильники, посудомоечные машины, стиральные машины. Технология позволяет удаленно отслеживать наличие продуктов, проверять выполненную работу, управлять потреблением электроэнергии. Правда, эта бытовая техника ориентирована на западный рынок, в первую очередь – на США. В нашей стране трудно найти их в продаже. Подобные решения есть и у Whirpool с их технологией 6th Sense Live, есть и у Samsung.

[icon-box icon=home] Samsung

Стиральная машина Samsung с системой Smart Control, которая позволяет управлять стиркой с мобильных устройств, стоит в Британии около 1,000 фунтов.

[/icon-box]

К сожалению, все модели умных вещей от этих производителей трудно найти в продаже в нашей стране. В основном, производители ориентированы на Запад, в первую очередь – на США. Хотя, удобное применение можно найти и у нас. Например, было бы удобно включить стирку в ночное время, когда начинается ночной тариф на электроэнергию. Или проверить, остались ли куриные яйца в холодильнике. Или включить посудомоечную машинку за полчаса до возвращения домой.

Текущая проблема современных решений известных брендов в том, что нет целостной экосистемы в управлении их умными устройствами. Иными словами, если у вас все же есть холодильник и стиральная машинка от LG, управление ими будет производиться раздельно, никак не связано между собой, возможно в разных приложениях. Кроме того, крупным компаниям необходимо заманивать покупателей только к приобретению именно их техники. Но не все так печально. На различных выставках за последний год они представили дальнейшие развития своих технологий.

Так, LG запускает систему HomeChat. Это открывает возможности, например, запустить стирку, отправив SMS, запросить у холодильника оставшиеся продукты в чате. Взаимодействие будет осуществляться через популярный мессенджер LINE или собственный сервис LG HomeChat. Система ориентируется на технологии распознания родной речи, и с ней можно будет общаться на привычном языке без использования шаблонных фраз. Конечно, со стороны чат со своей стиральной машинкой выглядит немного странно, но посмотрим, что из этого получится.

В том же направлении двигается широко известная компания Samsung. Они продемонстрировали свою систему Smart Home. В отличие от предыдущей компании, здесь делается акцент на единое управление с помощью приложения на телефоне. Кроме того, уделяется особое внимание функциям наблюдения с помощью камер.

Представила свое решение и Apple. Конечно, ей будет пока тяжело наращивать мощности в этом направлении – нет ни опыта, ни производственной базы. Но на их стороне широкое распространение собственных клиентских устройств. Вполне возможно, что она заключит множество договоров с партнерами, уже выпускающими управляющие железки и сенсоры.

[icon-box icon=home]

homekit
HomeKit – набор инструментов для разработчиков, при помощи которых совместимые электронные устройства могут управляться удаленно при помощи iOS 8. Тем не менее, Apple не представила никакого централизованного решения для управления «умным домом», как, например, в случае с приложениями Health или Passbook. Зато большую часть управления своим домом можно будет осуществлять при помощи голоса и команд Siri.
[/icon-box]

К сожалению, у этих крупных монстров пока все только стартует, они только начинают выходить на рынок Интернета вещей, поэтому пока информации мало. Но из того, что известно сейчас, можно сделать вывод, что пользователю дадут максимально готовое к использованию решение, которое не подлежит улучшениям. Про какие-либо технические особенности производители тоже пока молчат.

Пока большие производители не особо распространяют – на каких протоколах передачи данных будут работать эти технологии. Но, тем не менее, можно уже сейчас интегрировать датчики, работающие через описанные выше протоколы, в современные бытовые приборы. Так, легко можно встраивать описанный выше термостат Nest в уже существующую отопительную систему, заменив исходный термостат на новый. Причём, делается это максимально просто.

Для разработки комплексных решений, большие корпорации начинают объединяться и придумывать общие правила игры. Так, Bosch, ABB, Cisco, LG начинают работать над открытым стандартом умного дома. Они собираются создать общую открытую программную платформу, позволяющую сторонним производителям создавать свои устройства, которые можно будет легко интегрировать в существующую систему. В итоге консорциум хочет получить такой результат – бытовые устройства подключаются к общей домашней беспроводной сети, к ней же подключен шлюз в Интернет и новая платформа.

Умный город

Интернет вещей с умными устройствами сейчас уже выходит из дома и перемещается в городские уличные условия.

[icon-box icon=users width=1]

smart

Intel создаст первый в мире умный город. Город не будет строиться с нуля, за основу будет взят Сан-Хосе, немаленький населенный пункт, который планируется превратить в Smart City. В городе будет широко применяться Интернет Вещей, для отслеживания уровня трафика, инцидентов на дорогах, качества воды, воздуха и многое другое. Такой проект является первым в США, и надо думать, в случае успешной реализации проекта Smart City, опыт будет распространен и на другие города. В Сан Хосе множество сенсоров будут следить за уровнем загрязнения воды, за шумовым загрязнением, энергоэффективностью, линиями коммуникаций и всем прочим. Полученные данные будут уходить в соответствующие службы города, причем не только на ПК служащих, но и на смартфоны ответственных лиц. Таким образом, службы города смогут быстро узнавать о возникающих проблемах, и не менее быстро реагировать. Главная идея заключается в повышении эффективности использования ресурсов городскими службами. Кроме всего прочего, планируется создание более 25 тысяч новых рабочих мест, что тоже благотворно скажется на жизни города. Все получаемые данные будут храниться в облаке, управляться Умный Город будет также из облака, с использованием технологий Intel. По словам разработчиков проекта, сервера достаточно надежно защищены, так что вероятность того, что информация попадет не в те руки, очень мала.
[/icon-box]

Примеры, встречающиеся вам ежедневно – домофон, пластиковая карта, карточка проезда в метро. В таких системах в ключе установлена пассивная RFID-метка, для нее хватает мощности, индуцированной электромагнитным полем от считывателя. После ее активации чип внутри передает некоторую информацию приемнику, а тот, в свою очередь, может предпринять какое-либо действие.

Уже работает в некоторых странах система автоматического сбора пошлины. Пункты взимания пошлины представляют собой ворота, устанавливаемые у въездов на платные участки дороги и у выездов с них. Автомобиль, проезжающий через ворота, оборудован описанной выше RFID-меткой, размещенной под лобовым стеклом. После проезда сумма за пошлину либо автоматически списывается с предоплаченного счета, либо водителю приходит новый счет на оплату.

В Париже Интернет вещей также получил распространение в общегородской системе транспорта – в 2007 году внедрив сеть проката велосипедов Vélib’. Можно приобрести проездной билет, который работает для велосипедов. Это позволило перемещаться на полезном средстве передвижения по городу, как на трамвайчике, не заботясь о пробках и месте парковки.

[column size=1/5 align=right]

cars

Отчет “Приложения для подключенных машин”

[/column]

Кроме транспортной системы, умные вещи приносят пользу и на пешеходных улицах. Были разработаны интеллектуальные урны BigBelly Solar, которые сжимают попавший в них мусор и оповещают связанные с ними коммунальные службы по мере наполнения. Они работают на солнечных батареях, данные передают через сети сотовых операторов (GPRS). Существуют модели для использования как на улице, так и в помещениях, последние уже питаются от обычной розетки. Урны уже функционируют в ряде американских городов, например, в Филадельфии, Бостоне.

Популярным становится направление умного уличного освещения. Различные технологии в этом направлении реализовываются как за границей, так и у нас. Так, в нашей стране в Сочи, в Олимпийской деревне был установлен комплекс контроля и диспетчеризации этих процессов. Для этих целей выпускаются контроллеры уличного освещения, которые позволяют переключать свет, согласно запрограммированному расписанию, а также они имеют связь с диспетчерским пунктом, необходимую для удаленного мониторинга и управления. Для транспорта данных они могут использовать ethernet, gsm, модемную пару.

Энергосбережение, вообще, является нескончаемым дном для развития Интернета вещей в городе. Но здесь очень многое зависит от географии. Так, в Ближневосточных странах, где есть проблемы с питьевой водой, сейчас активно продвигаются интеллектуальные счетчики потребления этого ресурса в замену механическим. Они управляются приложением на смартфоне, позволяют регулировать квоты, оплачивать счета, контролировать расход. Зато в этих странах нет проблем с солнечной энергией, и они используют ее уже не только для обеспечения электропитанием уличных фонарей, но и для зарядки сотовых телефонов и других пользовательских устройств прямо от столбов. Энергоэффективные уличные осветительные приборы развиваются и в нашей стране. Правда, у нас для этого является другая, но не менее важная предпосылка – большие расстояния, на которые тяжело проложить кабели, зато проще построить солнечные и ветровые генераторы.

Другое, не менее важное, направление применения Интернета вещей в городских условиях – здравоохранение. Появляются специальные примочки, подключаемые к телефону, позволяющие измерять давление, уровень сахара, оповестить их владельца о возникшей опасности.

Не все так просто

Хотя все описанное выше выглядит довольно красочно, Интернет вещей сталкивается с рядом технических, экономических, социальных и даже политических проблем.

Так, например, на пути его развития встает исчерпание IPv4 адресов и не слишком спешный переход на IPv6. Ведь уже получается, что на каждого человека будет приходиться по несколько десятков вещей. А емкость адресации сети пока не увеличивается.

Повсеместную замену существующих отдельных датчиков Беспроводной Сенсорной Сетьи тормозит сложность совмещения физических свойств объектов с передачей данных в режиме реального времени.

Так как технология молода, в ней еще слишком мало стандартов и протоколов. Каждый производитель создает свои протоколы передачи данных прикладного уровня. Кроме того, нет никаких руководящих документов на разработку программного обеспечения. В конечном итоге это затрудняет разработку новых элементов, создает несовместимость между оборудованием различных производителей.

В отчёте Национального разведывательного совета США 2008 года «Интернет вещей» фигурирует, как одна из шести потенциально разрушительных технологий; указывается, что повсеместное и незаметное для потребителей превращение в интернет-узлы таких распространённых вещей, как товарная упаковка, мебель, бумажные документы, может нанести урон национальной информационной безопасности.

Но Интернет вещей всеми еще признается и как самая перспективная технология ближайшего десятилетия. Подключенные к сети предметы и машины  делают нашу жизнь безопаснее, экономнее, проще. Новая инфраструктура открывает совершенно невероятные возможности не только перед производителями и разработчиками, но и перед обычными людьми.

Abstract illustration with logistics infrastructure

Мы также побеседовали с ведущими экспертами из области Интернетавещей

Rudym

Игорь Рудым – менеджер по продажам встраиваемых решений Intel

zuev

Игорь Зуев – Head of Sourcing & Partnership в Samsung

Какие устройства предлагает Intel для встраиваемых систем?

Для реализации устройств, входящих в экосистему Интернета вещей, компания Intel предлагает широкий спектр продуктов и технологий. Это низкопотребляющие процессоры Intel Quark и Intel Atom серии E3800, операционная системы WindRiver Linux с набором библиотек, упрощающих разработку подключенных и «умных» устройств, решения McAfee для защиты от атак злоумышленников. Помимо этого, мы очень плотно сотрудничаем с производителями продуктов для встраиваемого применения, и на текущий момент существует большой выбор уже готовых решений, включающих в себя все технологии Intel для сегмента Интернета Вещей.

Какие устройства предлагает Samsung из области IoT? 

На сегодняшний день в нашем ассортименте есть немало устройств, которые можно отнести к IoT. От набирающих популярность носимых устройств, таких как Samsung Gear, которые Samsung предлагает рынку с весны 2013 года, до всем известных телевизоров Samsung Smart TV. Также, среди устройств, которые можно отнести категории IoT, у Samsung есть фотокамеры, кондиционеры, принтеры, пылесосы…

В чем преимущества IoT? В чем недостатки?

Преимущества и недостатки Интернета Вещей видны даже в названии. По сути, мы не предлагаем ничего революционного в таких решениях, класс устройств M2M (machine2machine) коммуникаций существовал еще до появления микропроцессоров, изменилось то, что устройства стали общаться между собой по средствам сети Интернет, а не по специализированным системам связи. Преимущества: высокая доступность сети Интернет позволяет связывать между собой устройства, разнесенные на большие расстояния, причём, вся информационная структура может быть распределенной, например — сенсоры находится во Владивостоке, дата центр, анализирующий информацию — в Якутске, а центр принятия решений — в Санкт Петербурге.Недостатки: все тот же Интернет. Так как Интернет — публичная сеть, то невозможно контролировать доступ к передаче данных, в принципе, злоумышленник может получить доступ к «умному устройству» и к передаваемым данным из любой точки мира.

В чем преимущества IoT? В чем недостатки?

Очевидным преимуществом IoT, на мой взгляд, является возможность иметь самые последние исходные данные на устройстве. Под этой формулировкой может подразумеваться доставка свежего контента на ТВ, обновление программного обеспечения, синхронизация с другими устройствами. Помимо этого, подключение устройства к Интернету может расширить сферу его применения: например, новый сервис Samsung Safe Home позволяет использовать телевизор Samsung в качестве системы обнаружения движения и уведомления об этом владельца. Также, несомненно, важное преимущество – взаимодействие устройств друг с другом без участия человека, впрочем, такие коммуникации пока лишь в зачаточной стадии.

Какая программа для разработчиков есть у Intel?

Intel старается поддержать всех игроков рынка Интернета Вещей. У нас существуют программы поддержки разработчиков аппаратного обеспечения, начиная от доступа к технической информации, заканчивая предоставлением образцов для тестирования. Существуют программы поддержки разработчиков программного обеспечения. Доступны инструменты по оптимизации и упрощению программного кода. Также Intel сотрудничает с системными интеграторами и потенциальными заказчиками решений класса «Интернета Вещей» — крупные корпоративные заказчики, такие как Daikin, правительства городов: Москвы, Лондона, Барселоны, Сан-Хосе и т.д.

Есть ли программа для разработчиков у Samsung?

Являясь производителем широкого спектра устройств, Samsung уделяет большое внимание развитию экосистемы Samsung. Для этого Samsung много взаимодействует с разработчиками различных решений, как для ставших уже традиционными смартфонов, планшетов, Smart TV, так и для новых устройств, таких как Samsung Gear. Например, сейчас идет конкурс для разработчиков приложений под носимые гаджеты Gear 2 и Gear S, работающих под управлением ОС Tizen.

Чего не хватает Интернету вещей сейчас?

Как и всегда, при разработке сложной экосистемы не хватает открытых стандартов сбора, передачи и анализа информации. Так как этот сегмент — быстрорастущий и, согласно аналитикам, очень перспективный, то многие компании пытаются закрепиться на нем, предлагая закрытые решения. С одной стороны, это позволяет создавать инновационные продукты и know-how, с другой — очень сильно фрагментирует рынок. Компания Intel является очень активным участником этого рынка, но мы стараемся создавать и поддерживать открытые решения, такие как Yocto, Hadoop, Galileo, Edison и т.д.

Чего не хватает Интернету вещей сейчас?

В настоящее время эта область находится на самом начальном этапе развития. Сейчас важно, чтобы наметился общий вектор, появились кроссплатформенные стандарты взаимодействия, протоколы, интерфейсы. Сейчас именно отсутствие единого понимания направления движения мешает экстенсивному росту.

Есть ли хороший пример законченных решений в этой области от Intel? 

Конечно же, есть примеры, и не мало. Из последних – подключение промышленных кондиционеров Daikin к Интернету, что дало возможность информировать сервисный отдел, что кондиционеру требуется обслуживание, а управляющая зданием компания получила удаленный доступ к мониторингу и управлению кондиционером с любого портативного устройства из любой точки мира. Второй интересный пример – реализация умных сенсоров для сбора информации о загрязнении воздуха в Гайд-парке, Лондон. Данная реализация позволила правительству города отслеживать экологическую ситуацию, а жители получили доступ к информации о чистоте парков.

Какое место займет SmartThings в рамках компании? Как будет развиваться?

Новые направления всегда являются одним из основных векторов для  развития нашей компании. У нас есть определенные наработки в этой области, и в ближайшем будущем Samsung непременно будет анонсировать новые премиальные продукты.

Как будет развиваться эта сфера? Какая наиболее перспективная сфера IoT, по вашему мнению?

Я всецело согласен с аналитиками, что развитие Интернета Вещей будет бурным, этому, как я говорил выше, способствует и высокая доступность сети Интернет, и то, что процессоры Intel стали довольно маленькими, низкопотребляющими и, при этом, высокопроизводительными, что позволило анализировать показания и принимать решения сразу на месте, а не отсылать данные в центры обработки информации. Наверное, перспективными будут все сегменты, но с точки зрения Intel — наиболее потенциальные сегменты, которые генерируют и обрабатывают большое количество информации, это Транспорт, Производство, Медицина, Розница, «Умные Дом» и «Умные Здания».

Как будет развиваться эта сфера? Какая наиболее перспективная сфера IoT, по вашему мнению? 

В настоящее время сложно обозначить явные векторы развития. Помимо домашней бытовой электроники, высоким потенциалом обладает направление носимых устройств. Samsung, как и положено лидеру отрасли, выступает первопроходцем, изобретая новые технологии и решения, делающие жизнь лучше и удобнее. Так мы претворяем в жизнь философию нашей компании: вкладывать свои таланты и технологии в разработку превосходных продуктов и услуг, которые помогают улучшить жизнь общества во всем мире.

Какие опасности, если они есть, несет развитие IoT?

Самые очевидные опасности: так как устройства общаются посредством сети Интернет,  это — воровство данных, получение доступа к «умным устройствам», блокирование устройств (например DDoS атаки). И в принципе, это могут быть как вполне безобидные ситуации, если злоумышленник получит контроль к «умной» поливалке домашних растений или роботу-пылесосу, так и опасные, если преступник подменит медицинские данные пациента. Поэтому Intel ставит предоставление высокого уровня безопасности на первое место в решениях для «Интернета Вещей». Высокая производительность позволяет применять более сложные алгоритмы шифрования, анализировать потенциальные атаки на устройство. Аппартно-програмные технологии Intel позволяют определить и предупредить вирусные атаки на операционные системы устройств, подмен приложений и т.д.

Какие опасности, если они есть, несет развитие IoT?

Многие видят во все более глубоком проникновении Интернета угрозу своей приватности, частной жизни, свободе. Однако, технология – это лишь инструмент, сама по себе она не опасна. История знает много примеров ущемления личных свобод и без использования высоких технологий. Поэтому я не вижу опасности в развитии технологии вообще и сферы IoT, в частности.

Проблемы Интернета вещей

Иван Филь, директор по новым продуктам INTECH Group.

Международная компания INTECH Group — один из ведущих поставщиков инновационных услуг и сервисов на телеком рынке России, СНГ и Восточной Европы. Многолетний опыт в создании IT-продуктов и сильная R&D-команда позволяют компании реализовывать проекты в инновационных сферах: Интернет вещей (IoT, M2M), мобильная коммерция (NFC, P2P) и мобильная реклама, разработка платформ, Apps, web- решений, платформы и сервисы для операторов связи.

fil

 

Проблемы Интернета вещей

Развитие и вывод на рынок любой новой технологии — дело непростое и затратное. Количество проблем перед первопроходцами растет как снежный ком: инфраструктура не развита, пользователи о плюсах новинки не знают, готовых стандартов нет, и этот список можно продолжать долго. Компаниям, которые решаются работать с инновациями, приходится решать все эти проблемы одну за другой. В этой статье мы расскажем о главных сложностях, с которыми мы столкнулись при работе над проектом в сфере Интернета вещей.

Тут пока небезопасно

Аналитики IoT (Internet of Things) уже публиковали отчеты о том, что авторы новых гаджетов не особенно заморачиваются на тему безопасности. Большая часть подключенных к сети девайсов (если это не ноутбук, смартфон или планшет) имеет самую простую систему защиты от хакерских атак, если имеет хоть какую-то защиту вовсе. Компания Symantec уже публиковала отчет, где заявила об обнаружении первого вируса, нацеленного именно на IoT устройства. И незащищенность «умной» техники от вирусов — действительно серьезная проблема. Если учесть, что пользователи не особенно заботятся о собственной безопасности в сети — достаточно вспомнить «сливы» фотографий знаменитостей из iCloud, адресов почтовых ящиков и регулярную информацию о краже очередной порции номеров кредитных карт — то с массовым внедрением Интернета вещей масштабы проблемы только увеличатся. Как только у людей появятся десятки устройств, постоянно подключенных к интернету, каждый из этих девайсов окажется под угрозой удаленного взлома.

Последствия такого взлома для M2M устройств могут быть самыми разными. Для финансовой сферы, хакерская атака может привести к утечке номеров кредитных карт. Еще худшие последствия могут наступить при взломе системы управления зданием. В теории, хакеры могут выключить сигнализацию, отключить систему отопления, выключить лифт или совершить ряд других манипуляций — все зависит от уровня внедрения IoT. В таких случаях вопрос безопасности выходит на первый план.

Инфраструктура еще не готова

Прогнозы о темпах роста рынка IoT разнятся. Если сейчас в мире «онлайн» около 12,5 млрд устройств, то по прогнозу Gartner к 2020 году их количество увеличится до 25 миллиардов. Аналитики Cisco вообще прогнозируют 50 миллиардов IoT девайсов в 2020 году. Причин к взрывному росту количества IoT-техники много, от снижения процессорной стоимости до общей «интернетизации» всего и вся и потенциала этой сферы. Такой рост в первую очередь увеличит нагрузку на операторов связи и на дата-центры, которым потребуется в реальном времени хранить и анализировать огромное количество данных. Чтобы выдерживать новый уровень нагрузки, нужны капитальные инвестиции в разработку всей необходимой для IoT инфраструктуры.

Нет единых стандартов

Еще одна сложность на пути разработчика IoT — недостаток открытых, стандартизированных протоколов для работы. Отсутствие единых API и сопровождающей документации тормозит развитие всего рынка. В марте 2014 года было объявлено о создании консорциума, в который входят Intel, AT&T, Cisco, IBM, General Electric и другие ключевые игроки рынка. Основной задачей объединения стало именно создание единой базы стандартов для IoT. Участие индустриальных гигантов в решении вопроса шансы на скорую стандартизацию рынка увеличивает, но пока большинство вопросов совместимости разработчикам приходится решать самостоятельно.

Почти никто не знает, что это

Для крупных корпораций кажется неочевидным, что об Интернете вещей в принципе очень мало кто знает. По результатам исследования технологической компании SOASTA (май 2014 года), «Вообще не знают» о том, что такое Интернет вещей 73% опрашиваемых, а «хорошо осведомлены» – всего 6%. Если учесть, что выборка включала только жителей США (2051 человек старше 18 лет), то в России цифры, понятное дело, будут еще печальнее. Зато по итогам опроса выявлен высокий процент тех, кто считает, что сфера IoT имеет большой потенциал для развития (67%). А значит, есть хорошие шансы на скорое распространение информации об Интернете вещей среди пользователей.

Так ли всюду нужен IoT?

Каждый разработчик проектов Интернета вещей должен задать себе еще один вопрос: а так ли нужно подключать к сети очередное устройство? Технологическая зависимость людей от Интернета и гаджетов подталкивает компании подключать к интернету все, от холодильников до туалетов, но большой вопрос, есть ли в этом реальная потребность и хоть какая-то реальная польза?

У IoT-девайсов быстро садится батарея

Главная техническая сложность IoT — небольшое время автономной работы девайсов. Все имеющиеся стандарты связи (GPRS, GSM, CDMA, Bluetooth, Wifi) довольно энергозатратные. Кто-то уже ищет альтернативные способы питания IoT-девайсов (например, с помощью солнечных батарей), но все равно без улучшенных аккумуляторов проблему не решить. Возможно, именно появление большого количества IoT-девайсов подстегнет разработку инноваций в этой сфере, но пока разработчики вынуждены строго следить за энергозатратами каждого создаваемого гаджета.

Сложно сохранить приватность

Ужесточение контроля за персональными данными стало мировой практикой. Российские законодательные инициативы по запрету хранения данных за рубежом подкрепляются европейскими активностями в этой области. У них, например, недавно обсуждались ограничения на сбор и хранение компаниями США информации о гражданах ЕС. А значит, эта тенденция скоро доберется и до сферы IoT. Носимая электроника позволяет собирать огромные массивы информации о пользователях, и приватность такой информации выходит на первый план для ее производителей. Как пример решения вопроса приватности данных, можно посмотреть на Acer: компания заявила, что отказалась от хранения данных с IoT-гаджетов в «облаке» и сохраняет всю информацию только в смартфоне пользователя.

Будущее

Сфера Интернета вещей сейчас, на старте, сталкивается с привычными для новых IT-проектов сложностями. Таким же путем шли телефоны и смартфоны, и такой же путь, очевидно, придется преодолеть и IoT-гаджетам.

Появление ярких IoT-решений от флагманов индустрии (Apple, Jawbone, Samsung и других), стандартизация отрасли и улучшение инфраструктуры дают реальный толчок развитию Интернета вещей.

Сама возможность сбора данных с любых датчиков и практически повсюду дает небывалый простор для разработчиков hardware-устройств и приложений к ним. Вывод из всего этого получается вполне логичным и позитивным: все текущие проблемы со временем решаемы, а значит, для отрасли IoT можно делать радужные прогнозы на дальнейшее развитие.

Леонид Боголюбов
Click to comment

You must be logged in to post a comment Login

Leave a Reply

Календарь

ноябрь

16ноя - 18Весь деньVIII Всероссийский форум молодых лидеров YouLead

17ноя - 19Весь деньТИЛТЕХ МЕДХАК

18нояВесь деньDevFest Gorky 2017

24ноя - 26Весь деньWhat the hack?!

25нояВесь деньLadies Code: время технологий

25нояВесь деньSmart Taler 2017

30нояВесь деньSmart Cars & Roads 2017

декабрь

5дек18:30- 22:00Яндекс изнутри: глазами iOS-разработчика

8дек - 9Весь деньКубок СTF России

9дек - 10Весь деньGames Gathering 2017

9декВесь деньЛекционный день по игровой индустрии

Наша рассылка

Каждому подписавшемуся - "1 час на UI аудит": бесплатный ускоренный курс для разработчиков веб и мобильных приложений!

Нажимая на кнопку "Подписаться" вы даете согласие на обработку персональных данных.

Наш Facebook

X