داده برداری به کمک اینترنت اشیاء

داده برداری

اینترنت اشیاء (IoT) تکنولوژی است که امکان ارتباط اشیاء فیزیکی، مانند دستگاه‌ها، حسگرها، نرم‌افزارها، و داده‌ها را از طریق شبکه‌های اطلاعات و اینترنت، فراهم می‌کند. به عبارت دیگر، IoT به امکان اتصال و داده برداری بین اشیاء هوشمند و متصل اشاره دارد.

این فناوری برای اشیاء فیزیکی امکان جمع‌آوری، ارسال، و دریافت اطلاعات را از راه دور فراهم کرده و نقش مهمی در بهبود کارایی و کاربرد‌های متنوع در حوزه‌های مختلف ایفا می‌کند؛ به عبارتی اطلاعات جمع‌آوری شده را از طریق شبکه‌های ارتباطی مختلف مانند اینترنت، شبکه‌های سلولی، و اتصالات بی‌سیم ارسال و دریافت می‌کند. سپس پردازش داده‌های جمع‌آوری شده به صورت محلی یا در سرورهای ابری انجام می‌شود. این پردازش می‌تواند روی دستگاه‌های محلی یا در سطح ابر صورت گیرد.بنابراین معماری آن متشکل از لایه حسگرها جهت اندازه گیری پارامتر های محیطی (دما،رطوبت، روشنایی، فشار، سطح مایعات و…)، لایه ی شبکه جهت انتقال اطلاعات دریافتی به شبکه ابری ، لایه ی پردازش برای تحلیل داده ها و ارسال دستورات مربوطه به عملگر ها و نیز لایه ی اپلیکیشن جهت ایجاد رابط گرافیکی برای ارتباط کاربر با شبکه میباشد.

همچنین ارسال داده‌ها از طریق پروتکل‌های پیام رسان استانداردی مانند MQTT، WAMP، HTTP، CoAP، یا Sigfox انجام می‌شود. که استفاده از هر کدام انها بسته به نقاط قوت و ضعف هر یک و شرایط انتقال داده و نیاز پروژه متفاوت است.

به طور کلی فناوری اینترنت اشیاء درحوزه هایی نظیر صنعت، پزشکی، خانه های هوشمند و… کاربرد داشته و میتواند نقش بالقوه ای در کاهش مصرف انرژی، افزایش کیفیت و بهره وری محصولات و نیز نظارت و کنترل موثر در حیطه های مختلف ایفا کند.

جهت مشاهده نمونه هایی از محصولات مانیتورینگ و کنترل شرکت فناوران شریف بروی تصاویر زیر کلیک کنید:

اهمیت داده برداری و چالش ها

همه‌روزه دستگاه‌های بیشتری به اینترنت متصل می‌شوند به طوری که متخصصان پیش‌بینی می‌کنند تا سال 2025 میلادی، 41.6 میلیارد دستگاه اینترنت اشیاء متصل خواهند بود. تجهیزات صنعتی، خودرویی و ساختمان‌های تجاری بخش بزرگترین را تشکیل می‌دهند، اما دستگاه‌های هوشمند خانگی و قابل‌پوشیدن نیز سهم گسترده ای را به خود اختصاص می دهد ؛درنتیجه تعدد این تجهیزات، با حجم زیادی از داده‌ها و اطلاعات ایجادشده روبرو خواهیم بود که مستلزم یک پلتفرم یکپارچه و انعطاف‌پذیر برای مدیریت اینترنت اشیا میباشد و در نتیجه نیاز به استانداردها و استراتژی‌های دقیق در این زمینه را برجسته می‌کند تا داده هایی دقیق با زمان واقعی جمع اوری شوند.

روش جمع‌آوری داده از حسگرها برای نظارت بر عملکرد دستگاه‌هایی که بخشی از اینترنت اشیاء هستند، استفاده می‌شود. حسگرها داده‌ها را جمع‌آوری و به صورت زمان واقعی ارسال می‌کنند، که در هر زمان قابل دسترسی است. بنابراین، جمع‌آوری داده‌های اینترنت اشیاء به نظارت بر وضعیت شبکه اینترنت اشیاء کمک می‌کند. فرایند جمع‌آوری داده در اینترنت اشیاء شامل چند مرحله است:

1- سنسورها:

حسگرها می‌توانند طیف گسترده‌ای از پارامترهای محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، شدت نور، حرکت و صدا را با دقت‌های مختلف اندازه‌گیری کنند. میزان دقت اندازه‌گیری نیز بسته به کاربرد موردنظر متفاوت است.

2- انتقال داده:

این مرحله با استفاده از پروتکل‌های ارتباطی مانند Wi-Fi، شبکه‌های سلولی (3G، 4G، 5G)، بلوتوث، Zigbee، LoRaWAN، یا حتی اتصالات سیمی مانند اترنت انجام می‌شود.

3- مسیر یابی:

در واقع  Gateway ها به عنوان واسط بین دستگاه‌ها و ابر مرکزی یا سرور عمل می‌کنند. آنها اطلاعات را از چندین دستگاه جمع‌آوری کرده، در صورت لزوم برخی پیش‌پردازش یا فیلترینگ انجام داده و سپس اطلاعات را به ابر انتقال می‌دهند بنابراین گیت‌وی‌ها به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند تا بتوانند اطلاعات خود را به صورت محلی جمع‌آوری و پردازش کرده و سپس آنها را به سمت ابر یا سرورهای مرکزی ارسال کنند. این کار بهبود عملکرد و کارایی شبکه را تسهیل می‌کند و به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد که بتوانند از امکانات پیشرفته‌تری مانند پردازش داده‌های بزرگ و تجزیه و تحلیل آنها در سرورهای ابری را فراهم می‌کند.

4-پلتفرم‌های ابری:

سرویس‌هایی است که اطلاعات جمع‌آوری شده توسط دستگاه‌ها و سنسورها درون آنها ذخیره می‌شود و از طریق اینترنت به دسترسی مرکزی قرار می‌گیرد. در واقع یک مخزن متمرکز برای ذخیره و مدیریت داده‌ها است. این سرویس‌ها عموماً در محیط ابری میزبانی می‌شوند و امکاناتی مانند ذخیره‌سازی داده، پردازش داده، داده برداری و تحلیل آنها، و ارائه خدمات دیگر مانند ایجاد گزارشات و داشبوردهای تحلیلی را فراهم می‌کنند.

5-ذخیره سازی داده:

دیتا به عنوان داده‌های ساختار یافته، نیمه‌ساخته، و یا بدون ساختار در پایگاه‌های داده، دریاچه‌های داده، یا سایر سیستم‌های ذخیره‌سازی ذخیره می‌شوند.

6-پردازش داده و تجزیه و تحلیل:

این می‌تواند شامل پردازش به صورت زمان واقعی برای استخراج تحلیل‌ها و روندهای معنی‌دار باشد.

7-محاسبات لبه:

این شامل پردازش داده نزدیک به منبع، در لبه شبکه، برای کاهش تاخیر و بهبود تصمیم‌گیری به صورت زمان واقعی است.

همچنین همانطور که گفته شد سیستم جمع‌آوری داده اینترنت اشیاء باید بر اساس قوانین و استاندارد های خاصی عمل می‌کند تا عملکرد مناسب را تضمین نماید. بنابراین، اصول اساسی در IoT برای جمع‌آوری داده عبارتند از:

• قابلیت مطلوب:

سیستم‌های جمع‌آوری داده اینترنت اشیاء باید قابلیت مطلوبی داشته باشند تا بتوانند حجم زیادی از داده‌ها را جمع‌آوری و ذخیره کنند به عبارت دیگر، آنها باید توانایی مقیاس پذیری را داشته باشند تا با افزایش تعداد دستگاه‌ها و حجم داده‌هایی که تولید می‌کنند، به درستی عمل کنند و عملکرد مطلوبی داشته باشند.

• امن:

پر واضح است که برای جلوگیری از نفوذ و سوء استفاده از داده‌ها در سیستم‌های جمع‌آوری داده مبتنی بر اینترنت اشیاء، امنیت امری حیاتی است.

• تعامل‌پذیر:

این ویژگی امکان جمع‌آوری داده از انواع مختلف دستگاه‌ها و سیستم‌ها را فراهم می‌کند.

• قابل تطبیق:

سیستم‌های جمع‌آوری داده باید قابل تطبیق باشند تا انواع مختلف داده‌ها را پذیرفته و به الزامات تغییرات پاسخ دهند.

موارد فوق فرآیندها و برخی اصول اساسی برای جمع‌آوری داده‌های مفید و قابل اعتماد در اینترنت اشیاء می‌باشند. البته لازم به ذکر است که روش های جمع‌آوری و ذخیره داده‌های اینترنت اشیاء کاملا مرتبط با نیاز ها و استفاده خاص ان است. با این حال باید نیازمندی‌های دقت داده، کارایی انرژی، زمان واکنش، و حفاظت از حریم خصوصی را نیز برآورده کنند. همچنین زمان‌نگاری مناسب برای مرتب‌سازی داده‌هایی که از چندین دستگاه IoT بدست می ایند، چالشی است که نیازمند سیستم‌هایی میباشد که  قادر به پذیرش سرعت و حجم داده‌های ورودی مناسب پروژه باشند.

با مراجعه به لینک زیر می توانید نمونه ای از محصولات RealSim تحت عنوان کارت داده برداری را با قابلیت اکتساب انواع داده های آنالوگ و دیجیتال به صورت بلا درنگ تحت رابط گرافیکی مبتنی بر نرم افزار لب ویو مشاهده بفرمایید:

مزایای جمع‌آوری داده‌ به کمک اینترنت اشیا

1-بهبود تجربه کاربری:

با استفاده از جمع‌آوری اتوماتیک داده‌های اینترنت اشیا، درک خواسته‌ها و رفتارهای مشتریان آسان‌تر می‌شود. بنابراین، با جمع‌آوری داده‌ها و ایجاد نتایج، درک بهتری از استفاده واقعی از خدمات یا محصولات حاصل میشود.

2- استفاده موثر از منابع:

جمع‌آوری اتوماتیک داده‌ به تصمیم‌گیرندگان کمک می‌کند تا به نتیجه گیری درست تری برسند. بنابراین، می‌توان  با استفاده از داده‌های به دست آمده به صورت زمان واقعی، می‌توان منابع را به شکل مؤثرتری مدیریت کرد.

3- نظارت و نگهداری از دارایی‌ها:

داده‌های زمان واقعی به مهندسین و مدیران پروژه امکان مانیتورینگ وضعیت یک بخش خاص از زیرساخت یا تجهیزات و رصد بهتر و موثر تر انها را می‌دهد.

4-تعامل در سطح سیستم‌ها:

در بسیاری از سیستم‌های اینترنت اشیا، دستگاه‌ها و حسگرها ممکن است به‌صورت مستقل عمل کنند. با این حال، زمانی که این دستگاه‌ها با یکدیگر تعامل داشته باشند، ممکن است مسائلی مانند تداخل در ارتباطات یا عملکرد رخ دهد. برای رفع این چالش‌ها، لازم است تعامل در سطح سیستم‌ها با هماهنگی و همکاری میان دستگاه‌ها و حسگرها انجام شود تا همه اجزا به‌صورت یکپارچه عمل کرده و از ظرفیت‌های سیستم به بهترین شکل استفاده شود.

نتیجه گیری و جمع بندی

در این مقاله تلاش شد با مروری بر مفاهیم اینترنت اشیا و اهمیت اکتساب داده در این حوزه، به بررسی رویکردهای مختلف جمع‌آوری و مدیریت داده پرداخته شود. با توجه به گسترش روزافزون این فناوری و افزایش حجم داده‌های تولیدشده توسط تجهیزات متعدد، استفاده از استانداردها و چارچوب‌های مناسب برای مدیریت داده‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد. به‌کارگیری این رویکردها می‌تواند به افزایش بهره‌وری سیستم‌ها، بهبود کیفیت خدمات و ارائه راهکارهای کارآمدتر برای کاربران منجر شود.

.