زمان تخمینی مطالعه: 12 دقیقه
اینترنت اشیا یا به اختصار IoT که برخی منابع آن‌را اینترنت چیزها می‌گویند به مجموعه‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی و اشیای مجهز به سنسورها و قابلیت اتصال به اینترنت گفته می‌شود. این دستگاه‌ها و اشیا می‌توانند با یکدیگر و با سیستم‌های کامپیوتری و شبکه‌های مختلف در ارتباط باشند و اطلاعات را به صورت بی‌سیم یا با استفاده از اتصالات شبکه‌های کابلی به یکدیگر منتقل کنند.
با استفاده از اینترنت اشیا، امکان کنترل و مدیریت دستگاه‌ها و اشیای مختلف از راه دور و با استفاده از اینترنت فراهم می‌شود. برای مثال، می‌توان به کنترل دمای یک اتاق، روشن و خاموش کردن چراغ‌ها، اتوماسیون خانه، مانیتورینگ و کنترل دستگاه‌های صنعتی و غیره اشاره کرد.
با توجه به رشد سریع در تعداد دستگاه‌های الکترونیکی مجهز به سنسورها و امکان اتصال به شبکه‌های اینترنت، IoT به یکی از موضوعات مهم و جذاب در حوزه فناوری اطلاعات تبدیل شده است. در حال‌حاضر، اینترنت اشیا در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلفی مانند صنعت، بهداشت، کشاورزی، خودروسازی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد و به نظر می‌رسد که در آینده نیز این حوزه به رشد خود ادامه خواهد داد.
چگونه یک پروژه IOT را پیاده‌سازی کنیم؟
پیاده‌سازی یک پروژه IOT ممکن است به نظر مبهم و پیچیده بیاید، اما با دنبال کردن چند مرحله ساده‌تر می‌شود. به طور کلی، مراحل پیاده‌سازی یک پروژه اینترنت اشیا به شرح زیر است:
- تعیین هدف پروژه: اولین مرحله در شروع هر پروژه، تعیین هدف و محدوده آن است. باید به دقت بررسی کرد که پروژه به چه دستگاه‌هایی نیاز دارد و پروژه با چه هدفی قرار است پیاده‌سازی شود.
- انتخاب دستگاه‌های الکترونیکی: پس از تعیین هدف پروژه، باید دستگاه‌های مناسب را انتخاب کرد. برخی از محبوب‌ترین دستگاه‌های الکترونیکی برای پروژه‌های اینترنت اشیا شامل Raspberry Pi، Arduino، ESP32 و Particle Photon هستند.
- اضافه کردن سنسورها و ماژول‌های مورد نیاز: برای جمع‌آوری اطلاعات از محیط و ارسال آن به سیستم، باید ماژول‌های سنسور و رابط‌های موردنیاز را به دستگاه‌های الکترونیکی اضافه کرد.
- برنامه‌نویسی و اتصال به شبکه: پس از اضافه کردن سنسورها نوبت به برنامه‌نویسی دستگاه‌ها می‌رسد. برای اتصال به شبکه، باید از پروتکل‌های مختلفی مانند Wi-Fi، Bluetooth و LTE استفاده کرد.
- تحلیل داده‌ها: پس از جمع‌آوری اطلاعات از محیط، باید داده‌ها را تحلیل کرده و از آن‌ها برای کنترل دستگاه‌ها یا گزارش‌گیری استفاده کنید.
- پیاده‌سازی برنامه کاربردی: در مرحله نهایی، باید برنامه کاربردی را برای کنترل دستگاه‌ها و جمع‌آوری داده‌ها پیاده‌سازی کنید.
در کل، پیاده‌سازی یک پروژه IOT به ترکیب چند مرحله و فرایند می‌پردازد که بسته به نوع پروژه و دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد.
چند پروژه جذاب اینترنت اشیا
برخی از پروژه‌های جذاب IOT که پیاده‌سازی آن‌ها جذاب بوده و سرمایه‌گذاری روی آن‌ها سودآوری خوبی به همراه دارد به شرح زیر است:
پروژه خانه هوشمند: با استفاده از سنسورهای مختلف مانند سنسورهای دما، رطوبت، نور و غیره می‌توانید یک خانه هوشمند ساخته و از راه دور به نظارت آن بپردازید. برای مثال، می‌توانید دما و رطوبت را کنترل کنید، چراغ‌ها و دستگاه‌های برقی را روشن و خاموش کنید و کارهای مشابهی انجام دهید. به‌طور مثال، برای پیاده‌سازی چنین پروژه‌ای، می‌توانید کار را با ملزومات سخت‌افزاری زیر انجام دهید:
– Raspberry Pi: برای اجرای سیستم‌عامل و اتصال به اینترنت
– سنسور دما و رطوبت: مثل DHT11 یا DHT22
– سوییچ های هوشمند: شامل محصولاتی مانند شیائومی یا SONOFF
– برد آردوینو یا ESP8266: برای کنترل دستگاه‌های برقی
پروژه نظارت بر باغ و مزارع: با استفاده از سنسورهای جمع‌آوری اطلاعات از خاک و هوا، می‌توانید محیط کاشت را کنترل کنید و در صورت نیاز به آبیاری، به صورت خودکار این فرآیند را مدیریت کنید. به‌طور مثال، برای پیاده‌سازی چنین پروژه‌ای، می‌توانید کار را با ملزومات سخت‌افزاری زیر انجام دهید:
– سنسورهای خاک و هوا: شامل سنسورهایی مانند رطوبت‌سنج، دما و رطوبت هوا
– محصولات آبیاری خودکار تولید شده توسط شرکت‌های مثل Gardena یا Rainbird
– پلت‌فرم‌های مانیتورینگ مثل thingspeak.com یا adafruit.io
پروژه مانیتورینگ سلامتی: با استفاده از سنسورهای مختلف مانند سنسورهای جریان خون، فشار خون، قند خون و غیره می‌توانید وضعیت سلامت افراد را بررسی کنید و در صورت لزوم به آن‌ها پیشنهاد دهید به دکتر مراجعه کنند. به‌طور مثال، برای پیاده‌سازی چنین پروژه‌ای، می‌توانید کار را با ملزومات سخت‌افزاری زیر انجام دهید:
– سنسورهای جریان خون، فشارخون، قند خون و …: مانند سنسورهای مانند MAX30100 یا GY-NEO6MV2
– برد آردوینو یا ESP8266: برای کنترل دستگاه‌های پزشکی
پروژه مانیتورینگ خودرو: با استفاده از دستگاه‌های الکترونیکی مانند OBD-II، می‌توانید اطلاعات مربوط به خودرو را جمع‌آوری و به سیستم‌های کامپیوتری متصل کنید. به‌عنوان مثال، می‌توانید مصرف سوخت، سرعت، وضعیت موتور و… را کنترل کنید. به‌طور مثال، برای پیاده‌سازی چنین پروژه‌ای، می‌توانید کار را با ملزومات سخت‌افزاری زیر انجام دهید:
– OBD-II: برای جمع‌آوری اطلاعات از خودرو
– برد آردوینو یا ESP8266: برای اتصال به اینترنت و ارسال اطلاعات
پروژه مانیتورینگ امنیتی: با استفاده از دوربین‌های مداربسته و سنسورهای حرکتی، می‌توانید محیط را مانیتورینگ کنید و در صورت وقوع حادثه، به صورت خودکار هشداری را به شکل پیامک یا ایمیل برای کاربر ارسال کنید. به طور مثال، برای پیاده‌سازی چنین پروژه‌ای، می‌توانید کار را با ملزومات سخت‌افزاری زیر انجام دهید:
– دوربین‌های مدار بسته و سنسورهای حرکتی: مانند محصولات شرکت‌های Nest یا Arlo
– رزبری پای: برای اجرای سیستم‌عامل و اتصال به اینترنت
موارد یاد شده، تنها چند نمونه از پروژه‌هایی هستند که می‌توانید در حوزه IOT پیاده‌سازی کنید. پروژه‌هایی که در صورت سرمایه‌گذاری درست روی آن‌ها سودآوری خوبی به‌همراه خواهند داشت.
چه پلت‌فرم‌هایی برای ارتباط با دستگاه‌هایIOT وجود دارد؟
در حوزه IOT ، پلت‌فرم‌های متن باز و تجاری مختلفی برای ارتباط با دستگاه‌های اینترنت اشیا وجود دارند. برخی از این پلت‌فرم‌ها به شرح زیر هستند:
AWS IoT: یک پلت‌فرم ارائه شده توسط آمازون است که برای اتصال، مدیریت، و مانیتورینگ دستگاه‌های اینترنت اشیا و ارسال داده‌های حسگر به سمت ابر استفاده می‌شود.
Google Cloud IoT: پلت‌فرم ارائه شده توسط گوگل است که برای مدیریت و اتصال دستگاه‌های اینترنت اشیا و سهولت در انتقال و پردازش‌ها داده‌ها در سمت ابر استفاده می‌شود.
Microsoft Azure IoT: پلت‌فرم کارآمد ارائه شده توسط مایکروسافت است که قابلیت اتصال، مدیریت و پردازش داده‌های حسگر و دستگاه‌های اینترنت اشیا در سمت ابر را ارائه می‌کند و راهکاری کارآمد برای تجزیه اطلاعات در اختیار کاربران قرار می‌دهد.
IBM Watson IoT: پلت‌فرم هوشمند ارائه شده توسط آی‌بی‌ام است که همانند محصول مایکروسافت با هدف اتصال، مدیریت، و پردازش داده‌های حسگرها در سمت ابر استفاده می‌شود.
ThingWorx: پلت‌فرم کمتر شناخته شده شرکت PTC است که عملکرد مشابه با نمونه‌های یاد شده دارد.
Kaa: پلت‌فرم اینترنت اشیا متن باز و رایگانی است که برای اتصال، مدیریت، و پردازش داده‌های حسگر و تجهیزات IOT در سمت ابر یا به شیوه محلی استفاده می‌شود.
Ubidots: پلت‌فرمی است که داده‌های حسگرهای IOT را دریافت کرده و به تحلیل آن‌ها می‌پردازد.
برنامه‌نویسی IOT
برنامه‌نویسی اینترنت اشیا شامل نوشتن کدها و برنامه‌هایی است که برای کنترل و مدیریت دستگاه‌های متصل به اینترنت مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای برنامه‌نویسی اینترنت اشیا، مهم‌ترین ابزارها و زبان‌های برنامه‌نویسی به شرح زیر هستند:
زبان‌های برنامه‌نویسی
C/C++: به‌عنوان زبان‌های اصلی برای برنامه‌نویسی میکروکنترلرها و پردازنده‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Python: به‌عنوان یکی دیگر از زبان‌های برنامه‌نویسی پراستفاده در برنامه‌نویسی اینترنت اشیا شناخته می‌شود که سهولت در استفاده و قدرتمند بودن را باید رمز موفقیت آن توصیف کنیم.
JavaScript: به‌عنوان زبان برنامه‌نویسی اصلی برای برنامه‌نویسی وب و همچنین اینترنت اشیا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بردها و ماژول‌ها
Raspberry Pi: یکی از محبوب‌ترین بردهای اینترنت اشیا است که به‌دلیل سادگی کار با آن، انعطاف‌پذیری بالا و پشتیبانی از محیط‌های برنامه‌نویسی مختلف، جزو برترین بردهای اینترنت اشیا به شمار می‌رود.
Arduino: یکی دیگر از بردهای محبوب اینترنت اشیا است که به‌دلیل سادگی، قیمت پایین و انعطاف‌پذیری بالا، بسیار محبوب است.
ESP8266: در مقایسه با دو نمونه قبلی، کمتر شناخته شده است، اما قابلیت‌های کاربردی خوبی دارد که اتصال وای‌فای یکی از آن‌ها است.
پروتکل‌ها و APIها
MQTT: یک پروتکل ارتباطی برای اینترنت اشیا است که برای ارسال داده‌های حسگرها و کنترل دستگاه‌ها از طریق شبکه‌های TCP/IP مورد استفاده قرار می‌گیرد.
RESTful API: یک روش برنامه‌نویسی برای ارتباط با سرورها و دستگاه‌های اینترنت اشیا است که از HTTP برای ارسال و دریافت داده‌ها استفاده می‌کند.
WebSocket: یک پروتکل ارتباطی است که برای برقراری ارتباط در زمان واقعی بین مرورگر و سرور استفاده می‌شود.
کتابخانه‌ها و ابزارها
Node-RED: یک ابزار برنامه‌نویسی بصری است که برای ایجاد جریان‌های کاری و اتصال دستگاه‌های اینترنت اشیا به یکدیگر و به سرور استفاده می‌شود.
Adafruit IO: یک پلت‌فرم اینترنت اشیا است که امکان ثبت داده‌ها، کنترل دستگاه‌ها و ارسال هشدارها را فراهم می‌کند.
Blynk: یک پلت‌فرم برای ساخت اپلیکیشن‌های کاربردی برای دستگاه‌های اینترنت اشیا است که اجازه می‌دهد بدون نیاز به برنامه‌نویسی، ارتباط با دستگاه‌های اینترنت اشیا را برقرار کنید.
برای شروع به برنامه‌نویسی اینترنت اشیا، ابتدا باید با زبان‌ها، بردها، پروتکل‌ها و ابزارهای مورد استفاده در این حوزه آشنا شوید. سپس، می‌توانید با استفاده از این ابزارها و زبان‌ها، پروژه‌های خود را طراحی و پیاده‌سازی کنید. همچنین، استفاده از منابع آموزشی این حوزه مانند کتاب‌ها، مقالات و آموزش‌های آنلاین، به شما کمک خواهد کرد تا مهارت‌های برنامه‌نویسی اینترنت اشیا خود را بهبود بخشید.
در هنگام برنامه‌نویسی اینترنت اشیا به چه نکاتی باید دقت کرد؟
در هنگام برنامه‌نویسی اینترنت اشیا باید به موارد زیر دقت کنید:
مشخص کردن نیازها: قبل از شروع به برنامه‌نویسی، باید نیازهای پروژه خود را مشخص کنید. این موضوع شامل تعیین اهداف و وظایف دستگاه، نوع سنسورها و عملگرهای مورد نیاز، پروتکل‌های ارتباطی و سایر جزییات است.
انتخاب پلت‌فرم مناسب: برای برنامه‌نویسی اینترنت اشیا باید پلت‌فرم مناسب را انتخاب کنید. برخی از پلت‌فرم‌های محبوب شامل AWS IoT، Google Cloud IoT، Microsoft Azure IoT، و IBM Watson IoT هستند.
امنیت: باید مباحث امنیتی تجهیزات اینترنت اشیا را بررسی کنید. باید از رمزنگاری و احراز هویت دستگاه‌ها و ارتباطات استفاده کنید تا مانع بروز حملات سایبری شوید.
مدیریت داده: مدیریت داده‌های تجهیزات اینترنت اشیا اهمیت زیادی دارد. باید داده‌های حسگر را به درستی جمع‌آوری، ذخیره و پردازش کنید.
بهبود پایداری: باید به لحاظ حفظ پایداری دستگاه‌های اینترنت اشیا، اقدامات مناسب را انجام دهید.
مقیاس‌پذیری: برای این‌که دستگاه‌های اینترنت اشیا با انواع مختلفی از دستگاه‌ها قابلیت کار داشته باشند باید برنامه خود را به صورت مقیاس‌پذیر طراحی کنید.
تست و ارزیابی: برای اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات اینترنت اشیا و برنامه‌های خود، باید ارزیابی‌های مناسبی را انجام دهید.
مصرف انرژی: دستگاه‌های اینترنت اشیا باید به شکل درستی از انرژی استفاده کنند. باید برنامه‌ها و دستگاه‌های خود را به گونه‌ای طراحی کنید که مصرف انرژی کمی داشته باشند.
در کل، در هنگام برنامه‌نویسی اینترنت اشیا باید به این نکات دقت کنید تا برنامه شما به‌درستی عمل کند و از نظر عملکرد، امنیت و پایداری در وضعیت مطلوبی قرار داشته باشد.
در هنگام پیاده‌سازی یک پروژه IOT به چه نکات امنیتی باید دقت کنیم؟
در هنگام پیاده‌سازی یک پروژه اینترنت اشیا نه تنها باید به مواردی مثل پیاده‌سازی بهینه و صرفه‌جویی در مصرف انرژی دقت کنید، بلکه باید به موارد امنیتی مختلفی دقت کنید که برخی از آن‌ها به شرح زیر هستند:
احراز هویت: باید مطمئن شوید که دستگاه‌ها و کاربران به درستی احراز هویت می‌شوند. برای احراز هویت دستگاه‌ها، باید از روش‌هایی مانند توکن‌های دستگاه (Device Token) استفاده کنید. برای احراز هویت کاربران، می‌توانید از پروتکل‌های امنیتی مانند OAuth 2.0 استفاده کنید.
رمزنگاری: برای حفاظت از داده‌های حساس، باید از رمزنگاری استفاده کنید. برای مثال، می‌توانید از پروتکل HTTPS برای ارتباطات شبکه استفاده کنید.
مدیریت دسترسی: باید دسترسی به دستگاه‌ها و داده‌های حساس را مدیریت کنید تا از دسترسی غیرمجاز جلوگیری شود. برای مثال، می‌توانید سطوح دسترسی (Access Control) را تعیین کنید و تنها کاربرانی که دارای سطح دسترسی مورد نظر هستند، به داده‌های حساس دسترسی داشته باشند.
به‌روزرسانی نرم‌افزاری: باید از به‌روزرسانی منظم نرم‌افزار دستگاه‌ها اطمینان حاصل کنید تا آسیب‌پذیری‌ها رفع شوند.
حفاظت از داده‌ها: باید مطمئن شوید که داده‌های حساس به‌درستی حفظ شده‌اند تا از دسترسی غیرمجاز جلوگیری کنید. برای مثال، باید داده‌های حساس را در سرورهای امن ذخیره کنید و از روش‌های مانند رمزنگاری داده‌ها استفاده کنید.
پیشگیری از بروز حملات سایبری: تقریبا همه کارشناسان حوزه امنیت و شبکه توصیه می‌کنند که پروژه‌های اینترنت اشیا در پشت راه‌حل‌های امنیتی مختلفی مثل دیوارآتش (Firewall) قرار بگیرند تا هکرها موفق نشوند به راحتی از آن‌ها سوءاستفاده کرده و حملات سایبری را پیاده‌سازی کنند.
مدیریت رویدادها: باید رویدادهای امنیتی را مدیریت کنید و در صورت لزوم به سرعت برای رفع مشکلات اقدام کنید.
آموزش کاربران: باید کاربران را آموزش دهید که چگونه از دستگاه‌های اینترنت اشیا استفاده کنند و به داده‌های حساس دسترسی پیدا کنند. همچنین باید آن‌ها را آموزش دهید از چه راهکارهای امنیتی برای محافظت از دستگاه‌های خود استفاده کنند.
تست امنیتی: باید تست امنیتی منظمی روی دستگاه‌های اینترنت اشیا و برنامه‌های خود انجام دهید تا از عدم وجود آسیب‌پذیری‌های امنیتی اطمینان حاصل کنید.
در کل، امنیت پروژه‌های اینترنت اشیا بسیار مهم است و باید در همه مراحل پیاده‌سازی به آن توجه کنید. باید از روش‌های مختلفی مانند احراز هویت، رمزنگاری، مدیریت دسترسی و مدیریت رویدادهای امنیتی استفاده کنید تا از حملات سایبری جلوگیری کنید و از داده‌های حساس محافظت کنید. همچنین، باید کاربران را آموزش داده و تست‌های امنیتی منظمی روی دستگاه‌ها و برنامه‌های کاربردی انجام دهید.
بدون دیدگاه