Что такое технология интернет вещей: главные принципы и кем работать в этой сфере

Интернет вещей, они же Internet of Things, они же IoT-системы — это датчики, приборы и сервисы, которые объединились в глобальную сеть с интеллектуальными возможностями. Обычно это два и больше устройств и программ, которые работают сообща и выполняют функцию, полезную человеку.

Система управления умным домом проверит температуру в разных помещениях и настроит температуру котла, чтобы вам было комфортно, а автоматический сборщик показаний с электросчётчиков всех квартир в доме избавит от обязательной рутины всех жильцов. Рассказываем простыми словами, что такое интернет вещей, как он работает и кем можно работать в новой сфере.

Интернет вещей и умные системы, как это взаимосвязано

Проще всего разобраться на примере простых устройств и их основных узлов. Вот как это выглядит в большинстве случаев:

1. Датчики получают информацию от окружающей среды. Например, от термометра.
2. Дальше датчики любым доступным способом — Bluetooth, WiFi или отдельные радиочастоты, передают информацию на управляющий модуль.
3. Модуль на основе данных и алгоритма выполняет или не выполняет определённые действия. Он включает кондиционер, если жарко или отключает уличное освещение, когда взошло солнце.
4. Управляющий модуль отправляет данные с датчиков на облачные системы хранения. Там они обрабатываются, на их основе могут меняться алгоритмы модуля.

Задавать параметры изменений и команд вы можете в приложении телефона, на сенсорной панели или по колонке с голосовым ассистентом.

Основные принципы работы

Для того чтобы запомнить все простые узлы IoT-системы, инженеры придумали аббревиатуру ABCDE. Разберёмся, что она означает:

• A — Analytics, аналитика
  Аналитика — это начало внедрения интернета вещей. Перед тем как устанавливать систему, нужно собрать и оценить большое количество данных. Если речь идёт о производстве, нужно понять, какого результата желает добиться бизнес. Для умного дома тоже нужна статистика: во сколько просыпается хозяин дома, какая температура ему комфортна, сколько источников освещения в квартире и др. Именно аналитика позволяет создать полезную систему.
• B — Big Data, массивы данных
  Большая часть IoT-систем работают с крупными массивами данных, которые обрабатывают и на основании этого делают выводы. К одному управляющему модулю могут быть подключены сотни и тысячи датчиков. Модуль делает вывод из показаний и выполняет определённые действия — повышает температуру воздуха, открывает шторы, включает-выключает свет и др.
• C — Connections, соединения
  Все устройства в рамках интернета вещей связаны между собой IP-подобными соединениями. Их редко пускают в интернет. Хотя есть котлы, которые имеют веб-интерфейс. Но управление производством или уличным освещением никто во всемирную сеть пускать не будет, чтобы к нему не получили доступ хакеры. Чаще всего это слаботочка или Bluetooth, но иногда под IoT выделяют отдельные радиочастоты. Такое соединение называют 0G — по аналогии с 4G или 5G.
• D — Devices, устройства
  Эпоха интернета вещей по-настоящему началась тогда, когда в 2003 году появился Arduino. Это итальянский стартап, который представил программируемые доступные микрокомпьютеры. Их можно недорого собрать, накатить на них операционную систему и запрограммировать решать даже самые сложные задачи. Они миниатюрные — помещаются в руке — и имеют большое количество разъёмов и интерфейсов. Их и называют управляющими модулями. Плюс датчики, которые передают на микрокомпьютер информацию. Этого достаточно, чтобы создать систему интернета вещей средней сложности. На огромных системах для контроля производства используются более сложные решения.
• E — Experience, опыт. Чужие кейсы, свои реализованные задумки, покупные решения. Всё это опыт, который воплощается в ваши проекты. Это реализованные задачи клиента. Создание с нуля — очень долгий и сложный процесс. Не тратьте силы и не изобретайте велосипед там, где задача уже решалась.

Где применяется интернет вещей

Почему-то у многих интернет вещей ассоциируется только с умным домом. На деле всё сложнее. Устройства IoT окружают нас повсюду, но мы их даже не замечаем.

Вот основные примеры сетей устройств:

• Камеры фиксации правонарушений. Вы проехали со скоростью 62 км/ч мимо камеры на участке с ограничением в 40 км/ч. Камера зафиксировала правонарушение, считала номер автомобиля и отправила его в информационную систему ГИБДД. Так без участия человека был выписан штраф, который стимулирует больше не нарушать правила дорожного движения.
• Управление уличным освещением. В систему управления загружено время восхода солнца за каждый день. Именно в это время система даёт сигнал на отключение подстанциям, они, в свою очередь, «гасят» уличные фонари, не расходуя лишнее электричество.
• Система управления заводом. Завод «Умалат» в Севске, который производит сыры Pretto и Unagrande работает автоматически. Производственная линия работает по загруженному рецепту. Датчики следят за температурой и давлением в цеху, а также за жирностью и количеством соли в продукте.
• Управление отоплением в частном доме. Владелец дома зимой собирается приехать на выходные. Пока его нет, котёл работает в экономном режиме и поддерживает температуру в доме 15°. Хозяин заранее заходит по IP на веб-интерфейс котла и ставит температуру 24°. Через три часа он приезжает в отопленный дом.
• Датчики протечек. На трубах в частном доме расположены датчики, которые проверяют давление и попадание влаги. Если есть сигнал аварии, управляющий модуль перекрывает воду в доме и отправляет смс или пуш-уведомление хозяину дома.
• Умные розетки и лампы. Самый доступный из примеров, который внедряют компании «Яндекс» и Xiaomi. Вы можете приобрести умные розетки, которые отключают через приложение в телефоне или Алису. То же и с лампами — можно настроить яркость, цвет, таймер отключения и так далее.
• Умный магазин. Amazon уже запустил несколько магазинов, в которых не нужно стоять на кассе и ждать оплату товара. Система распознаёт вас на входе, видит RFID-метки на товарах и понимает, какие из них вы положили себе в корзину. Списание со счёта происходит автоматически, когда вы вышли из магазина.

Все эти кейсы успешно встраиваются в различные сферы нашей жизни. Умных домов становится всё больше, цифровизация активней проникает в ЖКХ и промышленность. И чем сильнее IoT будет проявляться в нашей жизни, тем больше рабочих мест будет у специалистов по интернету вещей.

В чём польза технологий интернета вещей

Интернет вещей не развивался бы, если бы не имел прямой экономической пользы. Технология сначала появилась в производственной сфере и ЖКХ, а после уже начала распространяться на частные дома и квартиры.

Вот основной смысл от внедрения IoT-технологий:

• Экономия на человеческом труде. Использование автоматики выгодно с точки зрения сокращения зарплат. Незачем платить зарплату человеку там, где справятся несколько датчиков и управляющий модуль. Они не просят зарплат, за них не нужно платить налоги и взносы в пенсионный фонд.
• Снижение человеческого фактора. Там, где нет человека, там меньше ошибок и неточностей. Чем меньше ошибок, тем меньше непредвиденных расходов для бизнеса. Чем меньше неточностей, тем выше качество и ниже процент брака.
• Снижение издержек. Датчики и моментально реагирующие управляющие модули позволяют быстрее и точнее управлять производственным процессом. Представьте себе систему управления уличным освещением. Каждую секунду она потребляет мегаватты электроэнергии. Если поручить утреннее отключение всех фонарей человеку, то промедление на секунду будет стоить огромных денег муниципалитету. А автоматика со временем окупит себя.
• Повышение производительности. Системы на базе IoT помогают увеличить производительность специалистов, выполняя за них часть работы. Они могут следить непосредственно за человеком. У Яндекс.Такси в машинах работают камеры, которые следят за уровнем усталости человека по тому, как он моргает.
• Комфорт. Ну и напоследок оставим то, ради чего люди устанавливают себе системы «умный дом». Приятно приехать в уже согретый дом зимой, где вас ждёт нагретая баня. Приятно пить свежезаваренный кофе с утра, когда вы только что проснулись и пришли на кухню. Приятно переключать сценарии освещения — из режима «гости» в режим просмотра кино.

Как и все технологии, интернет вещей пришёл к нам из сферы экономии и производительности и попал в сферу комфорта, становясь всё более доступным. Сегодня вы можете купить колонку Яндекса с Алисой, несколько их фирменных лампочек и розеток — и получить умный дом. Выключайте розетку с телефона, не возвращаясь обратно. Приглушите свет и сделайте уютный полумрак, отдав команду Алисе. Всё это IoT-технологии, которые доступны вам сегодня.

Кем работать в сфере интернета вещей

Есть три крупных направления, в которых работают специалисты сферы интернета вещей:

1. Автоматизация производственных предприятий.
2. Автоматизация ЖКХ.
3. Интеграция умных домов.

В автоматизации производства можно работать мастером-настройщиком, который работает с «железом», или разработчиком, который создаёт новые функции и дорабатывает старые. Эти люди могут быть как в штате предприятия, работая с имеющейся системой автоматизации, так и работать в компании-интеграторе, которая настраивает её под клиентов.

Автоматизацией ЖКХ чаще всего занимаются казённые предприятия — к таким проектам стараются не подпускать обычные частные компании. Там работают сборщики систем, настройщики и разработчики. Первые рассчитывают количество оборудования и стоимость внедрения, вторые устанавливают всё на местах, а третьи занимаются внедрением.

Системами «умный дом» занимаются частные компании-интеграторы. Они обсуждают с клиентом, что именно нужно, закупают необходимое оборудование, устанавливают его и настраивают интерфейс управления. Разработчик программного обеспечения при этом нужен не всегда — многие умные дома обходятся распределительным щитком или СМС, которые отправляются на определённый номер.

Компанию-интегратор можно открыть самому. Это востребованная ниша бизнеса: в ней не такая высокая конкуренция, она не требует затрат на средства производства, в ней вы продаёте свои знания и навыки. Вы начинаете с небольших проектов, расширяете штат и устанавливаете всё более сложные системы.

Какой стек технологий вам понадобится

Тем, кто решил заниматься внедрением интернета вещей, советуем стек технологий и курс, который поможет ими овладеть на практике.

Бэкенд-разработка и ООП. Большая часть работы в IoT заключается в том, чтобы написать рабочий бэк для системы. Микроконтроллер должен иметь алгоритмы по работе с данными, которые на него поступят.

Arduino и его IDE. На этом микроконтроллере строится большинства систем интернета вещей. Изучите принципы работы и инструменты, которые позволят создать свою систему. Есть и другие микроконтроллеры, но у Arduino самое живое сообщество и под него написано больше всего документации.

Фронтенд-разработка. Понадобятся также минимальные знания Javascript — хотя бы на уровне методов перебора, чтобы построить понятный интерфейс.

Принципы работы сетей. Для того чтобы построить адекватную сеть, которая не будет замедлять работу системы, нужно понимать, как работает «слаботочка», IP/UDP и радиосети.

Принципы работы сенсоров. Датчики, как и Arduino — это основа IoT. Нужно знать, по какому принципу и в каком виде каждый датчик передаёт значения, чтобы успешно внедрять их в работу вашей сети.

Подведём итоги

• Технология «интернет вещей» — это в первую очередь датчики, микроконтроллеры и устройства, объединённые в одну сеть и решающие определённые задачи.
• У технологии три основные сферы применения: автоматизация производства, ЖКХ и умные дома.
• Простыми словами, интернет вещей позволяет экономить на операционных расходах, добиваться большего качества и точности, а также добавляет в нашу жизнь больше комфорта.
• Работать в сфере IoT можно мастером-наладчиком или разработчиком программного обеспечения.
• Для того чтобы попасть в эту сферу, нужно изучить фронтенд и бэкенд-разработку, принципы работы сетей и датчиков и электронный конструктор Arduino.

Надеемся, наша статья помогла вам разобраться в непростой сфере. Желаем вам удачи и много сил для учёбы, если решили работать в этой сложной области!