خالد ابو ابراهيم
خالد ابو ابراهيم

@khaliidviip

2 تغريدة 19 قراءة May 20, 2023
#التقنيات_الناشئة
إنترنت الأشياء (IoT) الجزء الثاني
تعتمد التقنيات اللازمة لتشغيل منتج إنترنت الأشياء على طبيعة المنتج ومتطلباته الفنية، ومن بين هذه التقنيات:
1- الاستشعار: يتم استخدام الاستشعار لجمع البيانات من الأشياء المختلفة والتحكم فيها. ويتم استخدام الأجهزة الحساسة للمستشعرات للكشف عن المتغيرات البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط والإضاءة والحركة وغيرها.
2- الشبكات اللاسلكية: يتم استخدام الشبكات اللاسلكية لتوصيل المنتجات بالإنترنت وتمكينها من التواصل مع بعضها البعض ومع الخوادم السحابية. ويمكن استخدام تقنيات مثل Wi-Fi وBluetooth وZigBee وLTE وغيرها لتوصيل المنتجات بالإنترنت.
3- تقنيات الاتصال: يمكن استخدام تقنيات الاتصال المختلفة لتواصل المنتجات مع الأجهزة الأخرى والخوادم السحابية. وتشمل هذه التقنيات تقنية الراديو والأشعة تحت الحمراء والحزم الضوئية والاتصالات السلكية.
4- البرمجيات: يتعلق الأمر بالبرمجيات المطلوبة لتشغيل المنتجات وتحديثها وإدارتها. وتشمل هذه البرمجيات تطبيقات الهاتف المحمول والبرمجيات الخاصة بالأجهزة الذكية والبرمجيات السحاببة أعتذر، لقد حدث خطأ في النص السابق ولم يتم إكمال الجملة الأخيرة. فالبرمجيات اللازمة لتشغيل منتجات الإنترنت الأشياء تشمل تطبيقات الهاتف المحمول والبرمجيات الخاصة بالأجهزة الذكية والبرمجيات الخاصة بإدارة وتحليل البيانات وغيرها من البرمجيات المخصصة لتشغيل المنتجات.
5- تقنيات الحوسبة السحابية: يتم استخدام تقنيات الحوسبة السحابية للتخزين والمعالجة والتحليل والتصور المتعلق بالبيانات المجمعة من المنتجات. ويمكن استخدام تقنيات مثلAmazon Web Services وGoogle Cloud Platform وMicrosoft Azure للتخزين ومعالجة البيانات الخاصة بمنتجات الإنترنت الأشياء.
6- الأمن والخصوصية: تعتبر تقنيات الأمان والخصوصية جزءًا أساسيًا من تشغيل منتجات الإنترنت الأشياء، وتشمل تقنيات التشفير والتحقق من الهوية والأمان السيبراني وغيرها من التقنيات اللازمة لحماية المعلومات الحساسة والبيانات الشخصية.
7- تقنيات الذكاء الاصطناعي: يمكن استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات المجمعة وتحديد الاتجاهات والمعرفة الأساسية التي يمكن استخدامها لتحسين أداء المنتجات وتعزيز القرارات الذكية.
ويتم ربط وبرمجة الأجهزة مع بعضها في منتجات إنترنت الأشياء باستخدام تقنيات الشبكات اللاسلكية والبرمجيات والبروتوكولات الخاصة بالاتصالات. وفيما يلي نظرة عامة على الخطوات الأساسية اللازمة لربط وبرمجة الأجهزة مع بعضها:
1- تحديد البروتوكول المناسب: يتطلب تواصل الأجهزة في منتجات إنترنت الأشياء استخدام بروتوكولات المشاركة المناسبة والتي تمكن الأجهزة من التواصل عبر الشبكات اللاسلكية مثلWi-Fi، Bluetooth، ZigBee، وغيرها. ويجب أن يتم تحديد البروتوكول المناسب بناءً على متطلبات المنتج ومتطلبات الأداء المرجوة.
2- توصيل الأجهزة ببعضها: بعد تحديد البروتوكول المناسب، يتم توصيل الأجهزة ببعضها باستخدام هذا البروتوكول. يتم ذلك عادةً من خلال إعداد الأجهزة للاتصال بالشبكة اللاسلكية وتوصيلها ببعضها البعض.
3- برمجة الأجهزة: بعد توصيل الأجهزة ببعضها، يتم برمجتها لتحديد كيفية تفاعلها مع بعضها البعض. ويتم ذلك عادةً باستخدام برمجيات خاصة بالمنتجات المراد تطويرها وتشغيلها، والتي يتم استخدامها للتحكم بالأجهزة وتصميم نظام التحكم والتفاعل بينها. ويمكن استخدام لغات البرمجة المختلفة مثل Python وC++ وJava وغيرها، بناءً على الاحتياجات الفنية للمنتج.
4- اختبار وتحليل الأجهزة: بعد برمجة الأجهزة، يتم اختبارها وتحليلها للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح وتتفاعل بشكل سليم مع بعضها البعض. ويمكن استخدام مجموعة متنوعة من الأدوات والتقنيات لهذا الغرض، مثل محاكاة الأجهزة واختبارات الأداء والتحليل الإحصائي.
5- تثبيت البرامج والإعدادات: بعد اختبار وتحليل الأجهزة، يتم تثبيت البرامج والإعدادات اللازمة على المنتج النهائي. ويمكن استخدام أدوات الإدارة الخاصة بالمنتجات المختلفة لتثبيت البرامج والإعدادات وإدارة الأجهزة المختلفة.
تختلف البرتوكولات المستخدمة في إنترنت الأشياء بناءً على النوع والغرض من المنتج الذي يتم تطويره. ومن بين البرتوكولات الأكثر استخدامًا في إنترنت الأشياء:
1- MQTT: هو بروتوكول النقل المتسلسل المتوسط ​​الحجم (MQTT)، والذي يستخدم عادةً لتحقيق اتصالات الجهاز إلى الخادم بشكل فعال وآمن. ويعتبرMQTT بروتوكولًا خفيفًا على الشبكة ويتمتع بسرعة وفعالية عالية في إرسال البيانات، ويستخدم في تطبيقات الأتمتة المنزلية والصناعية والزراعية والصحية وغيرها.
2- HTTP: هو بروتوكول نقل النص الفائق (HTTP)، والذي يستخدم عادةً للاتصال بين الأجهزة والخوادم من خلال الإنترنت. ويعتبرHTTP بروتوكولًا شائعًا للغاية وسهل الاستخدام، ويمكن استخدامه في تطبيقات إنترنت الأشياء المتنوعة.
3- CoAP: هو بروتوكول تطبيقات الويب المحدودة (CoAP)، والذي يستخدم عادةً في بيئات إنترنت الأشياء المتواصلة والمنخفضة الطاقة، حيث يتم استخدام الأجهزة المتصلة بالإنترنت ذات الطاقة المنخفضة والسرعة المحدودة. ويمكن استخدامCoAP للاتصال بينالأجهزة والخوادم بشكل فعال وآمن، ويدعمCoAP العمليات المختلفة مثل GET وPUT وPOST وDELETE.
4- Bluetooth: هو بروتوكول الاتصال اللاسلكي الشائع في إنترنت الأشياء، حيث يستخدم في التواصل اللاسلكي بين الأجهزة المتصلة في مساحة قريبة. ويمكن استخدام بلوتوث في تطبيقات إنترنت الأشياء المتنوعة مثل الأتمتة المنزلية والأجهزة الطبية والمراقبة الصناعية.
5- Zigbee: هو بروتوكول شبكات الاستشعار اللاسلكية (Zigbee)، والذي يستخدم عادةً في بيئات الأتمتة المنزلية والصناعية والطبية. ويمكن استخدامZigbee للاتصال بين الأجهزة المختلفة وتبادل البيانات بشكل فعال وآمن، ويعتبر بروتوكول Zigbee من بين البروتوكولات اللاسلكية ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة والمتوافقة مع الشبكات الصغيرة والمتوسطة الحجم.
6- LoRaWAN: هو بروتوكول لاسلكي منخفض الطاقة وعالي المدى، ويستخدم في تطبيقات الأشياء الذكية البعيدة والزراعة الذكية والصناعة الذكية وغيرها. يتميز هذا البروتوكول بأنه يسمح بنقل البيانات على مسافات بعيدة ويستهلك طاقة أقل.
7- NB-IoT: هو بروتوكول شبكات الجيل الرابع لإنترنت الأشياء، ويستخدم في تطبيقات الأشياء الذكية الصناعية والمدنية والزراعة. يتميزهذا البروتوكول بأنه يتيح الاتصال بتقنية الجيل الرابع على شبكات الهاتف المحمول، ويستخدم تقنية التوجيه المباشر وتوفير الطاقة لتحقيق اتصالات مستقرة وفعالة للأجهزة.
8- Thread: هو بروتوكول شبكات الأشياء الذكية المنزلية، والذي يستخدم في تطبيقات الأتمتة المنزلية مثل إدارة الإضاءة والتحكم في درجة الحرارة وأجهزة المنزل الذكية الأخرى. يتميز هذا البروتوكول بأنه يسمح بتوصيل الأجهزة المختلفة داخل الشبكة بشكل مباشر وسهل الاستخدام.
9- Sigfox: هو بروتوكول لاسلكيوعالي المدى، ويستخدم في تطبيقات الأشياء الذكية المتنوعة مثل التتبع والمراقبة الصناعية والزراعة الذكية. يتميز هذا البروتوكول بأنه يسمح بإرسال البيانات على مسافات بعيدة دون الحاجة إلى شبكة إنترنت، ويستخدم تقنيات الشبكات اللاسلكية المنخفضة الطاقة لتوفير استهلاك طاقة منخفض.
10- DDS: هو بروتوكول النشر والاكتشاف الموزع (DDS)، والذي يستخدم في تطبيقات الأشياء الذكية الصناعية والعلمية والطبية. يتميز هذا البروتوكول بأنه يسمح بتبادل البيانات بشكل فعالوموثوق وفي الوقت الحقيقي بين الأجهزة المختلفة في نفس الشبكة الموزعة، ويوفر DDS وسائل تحكم وإدارة متقدمة للبيانات والأجهزة المتصلة، ويعتبر من بين البرتوكولات الأكثر تطورًا وشمولية في إنترنت الأشياء.
ومن بين الأمثلة الواقعية لتطبيقات إنترنت الأشياء في المدن الذكية:
1- التنقل ووسائل النقل: يمكن استخدام إنترنت الأشياء لتحسين وسائل النقل العام والخاص، بما في ذلك الحافلات والقطارات والسيارات الذاتية القيادة والدراجات الهوائية، وذلك عن طريق تجهيزها بحساسات وأجهزة استشعار تساعد على تحسين كفاءة النقل وإدارته بشكل أفضل.
2- الإضاءة الذكية: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين إضاءة الشوارع والمباني والأماكن العامة، وذلك عن طريق استخدام حساسات الحركة والإضاءة وتقنيات الذكاء الاصطناعي لتشغيل الإضاءة في الأماكن العامة فقط عندما يكون هناك شخص في المنطقة، مما يوفر الطاقة ويحسن الأمان.
3- تحسين البيئة: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين جودة الهواء والمياه والتربة، وذلك عن طريق استخدام حساسات وأجهزة استشعار لرصد مستويات التلوث والتحكم فيها بشكل أفضل.
4- توفير الطاقة: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتوفير الطاقة وتحسين كفاءة استخدامها، وذلك عن طريق استخدام حساسات وأجهزة استشعار لرصد استهلاك الطاقة في المباني والأماكن العامة وتحسين كفاءة استخدامها بشكل أفضل.
5- إدارة النفايات: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين إدارة النفايات، وذلك عن طريق تجهيز حاويات النفايات بحساسات وأجهزة استشعار لتحديد متى تحتاج إلى التفريغ، وبالتالي تقليل تكلفة جمع النفايات وتحسين كفاءة التخلص منها.
6- إدارة المرور: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين إدارةحركة المرور، وذلك عن طريق استخدام حساسات وأجهزة استشعار لرصد حركة المرور وتحديد الأماكن التي تحتاج إلى تحسين الإشارات المرورية والطرق، وتوفير خدمات النقل العام بشكل أفضل وأكثر فعالية.
7- إدارة الأزمات والطوارئ: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين إدارة الأزمات والطوارئ، وذلك عن طريق استخدام حساسات وأجهزة استشعار لرصد الأحداث المفاجئة وتوفير خدمات الإغاثة بشكل أسرع وأكثر فعالية.
8- تحسين الخدمات الصحية والتعليمية: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين الخدمات الصحية والتعليمية، وذلك عن طريق استخدام حساسات وأجهزة استشعار لرصد البيانات الصحية والتعليمية وتحليلها بشكل أفضل، وتوفير خدمات الرعاية الصحية بشكل أسرع وأكثر فعالية وتحسين جودة التعليم.
9- تحسين الأمن العام: يمكن استخدام إنترنت الأشياء في المدن الذكية لتحسين الأمن العام، وذلك عن طريق استخدام حساسات وأجهزة استشعار للكشف عن الأنشطة الغير مشروعة وتنبيه الجهات المعنية.
هناك العديد من الدورات والموارد المتاحة على الإنترنت لتعلم عمل منتج إنترنت الأشياء.
ومن بين هذه الموارد:
1- كورسات كيوراKurra
2- كورساتUdemy
3- كورسCoursera
4- كورساتEdX
5- كتب عن إنترنت الأشياء: هناك العديد من الكتب المتاحة عن إنترنت الأشياء وتصميم منتجاتها، ويمكن العثور عليها عبر مواقع الإنترنت ومتاجر الكتب الإلكترونية.
ومن بين هذه الكتب:
- "Building the Internet of Things: Implement New Business Models, Disrupt Competitors, Transform Your Industry" لـ Maciej Kranz.
- "Designing Connected Products: UX for the Consumer Internet of Things" لـClaire Rowland وغيرهم.
- "Getting Started with IoT: Connecting Sensors and Microcontrollers to the Cloud" لـCuno Pfister.
- "Internet of Things (A Hands-on-Approach)" لـ Arshdeep Bahga وVijay Madisetti.
- "IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols, and Use Cases for the Internet of Things" لـ David Hanes وGonzalo Salgueiro.
الجزء الاول

جاري تحميل الاقتراحات...