Architektura IoT: 4 warstwy IoT wyjaśnione szczegółowo

Wiele powiedziano o tym, jak zmierzamy w kierunku mądrzejszego jutra. I w tych wypowiedziach na pewno wiele razy wspomina się o IOT. Więc o co tyle szumu wokół IoT i czym właściwie jest? Trzymaj się mocno i czytaj tego bloga, aby dowiedzieć się więcej o IoT.

IoT w pigułce

Przede wszystkim IoT oznacza Internet Rzeczy, który zawiera rzeczy, które są połączone z Internetem. Obiekty te wyczuwają otaczające je środowisko i zbierają dane, które są wykorzystywane do dalszego przetwarzania. Te nieprzetworzone dane generowane w ogromnych ilościach są konwertowane do formatu cyfrowego, a następnie wstępnie przetwarzane do dalszej analizy.

Następnie pojawiają się urządzenia, które faktycznie przetwarzają te dane, aby wyciągnąć z nich cenne informacje. Na koniec przetworzone dane są następnie wysyłane do chmury lub maszyn lokalnych, gdzie są przechowywane i analizowane pod kątem wykonywania akcji. IoT to czteroetapowy proces.

Etapy architektury IoT

Zaangażowane kroki

Jak pokazano powyżej, istnieją 4 główne warstwy architektury IoT. Przyjrzyjmy się szczegółowo każdemu z nich.

Czujniki

Czujniki należące do podstawowego poziomu architektury IOT odpowiadają za rejestrowanie parametrów fizycznych w świecie rzeczywistym. Parametrami mogą być — temperatura, dym, powietrze, wilgoć itp.

Mogą to być albo urządzenia wbudowane, tj. wiele czujników obecnych na jednej płytce, albo samodzielne urządzenie do ich zbierania i pomiaru. Przykładem wbudowanego czujnika może być czujnik, który mierzy łącznie zawartość metanu, procent tlenku węgla i obecność dymu.

Natomiast czujnik wilgotności byłby przykładem czujnika samodzielnego. W przypadku czujników, siłowniki odgrywają również ważną rolę w tej warstwie. Ich zadaniem jest przekształcenie danych generowanych przez obiekty IOT w fizyczne działanie.

Rozważmy na przykład inteligentny wentylator. Z odpowiednimi czujnikami na miejscu, siłownik zwiększy lub zmniejszy prędkość wentylatora w oparciu o temperaturę otoczenia (która będzie mierzona przez czujnik temperatury). A wszystko to wydarzyłoby się bez interwencji człowieka. Innym przykładem może być inteligentny system nawadniający.

Po zmierzeniu zawartości wilgoci w glebie czujniki uruchomią siłowniki, które zadecydują o włączeniu lub wyłączeniu zaworu. Wiele badań w IOT jest obecnie ukierunkowanych na integrację jak największej liczby czujników w danej płycie.

System gromadzenia danych

Ta warstwa ściśle współpracuje z czujnikami i aktuatorami. Ale ze względu na swoją wyjątkową funkcjonalność zasługuje na miejsce w osobnej warstwie. Jest to warstwa łącząca, która łączy warstwę sensoryczną z warstwą analityczną.

Jego główną funkcją jest zbieranie, selekcjonowanie i przesyłanie danych do dalszych warstw przetwarzania. Przed przetwarzaniem dane z czujnika muszą zostać przekonwertowane na odpowiedni format. Format, który jest łatwy w użyciu i przenoszalny. Osiąga się to dzięki tej warstwie.

Rozważmy na przykład czujnik, który mierzy natężenie światła. Wymaga wprowadzenia fotonów lub światła w postaci woltów, takich jak 10 V, 5 V itd., i generuje sygnał cyfrowy w postaci pewnej liczby. Podobnie czujniki koloru w intensywności koloru jako wejście i wyjście RGB w zakresie od 0 do 255.

Są one również nazywane bramami i stanowią platformę do lokalnego przetwarzania przychodzących danych z czujników, dzięki czemu są one gotowe do dalszego przetwarzania. Aby poprawić bezpieczeństwo tej warstwy, stosowane są odpowiednie algorytmy szyfrowania i deszyfrowania, które zapobiegają złośliwym działaniom, takim jak wyciek danych.

Dobrym przykładem urządzenia w tej warstwie jest przetwornik analogowo-cyfrowy lub ADC. Mierzalne parametry w otoczeniu, takie jak światło, dźwięk, temperatura itp. mają charakter analogowy. ADC konwertuje te wartości analogowe na wartości cyfrowe.

Musisz przeczytać: Pomysły i tematy projektów IoT

Analityka

Nie każda architektura IOT może mieć tę warstwę. Ich obecność może wnieść wartość dodaną do całego procesu, zwłaszcza w przypadku projektów na dużą skalę, w których dane są generowane w nadmiarze. W przypadku takich projektów kluczową rolę odgrywa szybkość przesyłania danych lub szybkość analizy. Infrastruktury te znajdują się blisko źródła danych.

Pozwala im to na szybkie działanie na przychodzących danych w czasie rzeczywistym i dostarczanie danych wyjściowych w postaci przydatnych informacji. W takim przypadku do tej warstwy przekazywane są te dane, które wymagają przetworzenia w chmurze. Ponieważ transfer danych odbywa się w tej warstwie, konieczne jest zwiększenie bezpieczeństwa poprzez zminimalizowanie ekspozycji sieci.

Ponieważ w tej warstwie zachodzi tylko część przetwarzania wstępnego, działa ona przy minimalnej mocy i przepustowości. Jednym z przykładów może być usunięcie z danych obecności wartości odstających. W milionach punktów danych mogą znajdować się tysiące wartości odstających. Pozbycie się ich na wczesnym etapie oznaczałoby oszczędność czasu w końcowej obróbce.

Centrum danych

Data Center jest często uważane za mózg architektury IOT. Są przeznaczone do przechowywania, przetwarzania i analizowania ton danych. Dzięki działającej analizie danych i algorytmom uczenia maszynowego ta warstwa zapewnia przydatne informacje na temat danych.

Ten rodzaj przetwarzania jest cięższy obliczeniowo niż analityka wykonana w poprzedniej warstwie. Odpowiednio wdrożone i umeblowane centra danych mogą zapewnić analizę biznesową i zalecenia, które pomogą użytkownikom w interakcji z systemem.

Warstwa ta zapewnia firmie wiele korzyści, począwszy od wyższych szybkości produkcji po zmniejszenie zużycia energii. Zapewniają również przejrzystą wizualizację w postaci wykresów kołowych, histogramów lub wykresów dla klientów, które pomagają im podejmować świadome decyzje dotyczące firmy.

Przykład ze świata rzeczywistego

Samochody autonomiczne cały czas korzystają z aplikacji IOT. Te samochody są bez kierowcy i polegają na swoich czujnikach, aby zapewnić bezpieczną nawigację z jednego punktu do drugiego. Wyposażone w setki czujników, takich jak LIDAR, kamery, żyroskopy, architektura chmury, internet i wiele innych, samochody te wykrywają otoczenie i podejmują szybkie i inteligentne decyzje na podstawie sygnałów z czujników.

Na przykład w przypadku przechodnia kamera stale pobiera klatki wejściowe i przekazuje je do chmury w celu przetworzenia. Algorytm wykrywania człowieka wykrywa następnie obecność człowieka. Jeśli istnieje człowiek, sterownik wysyła sygnał do hamulców. W ten sposób informacje z jednego czujnika są przenoszone do chmury, a następnie do aktuatora w obecności internetu.

Przeczytaj także: Możliwości kariery w IoT

Wniosek

W rzeczywistości architektura IoT może się różnić w zależności od rozwiązania. Ale przede wszystkim te cztery podstawowe bloki są obecne. Trzeba też zaprojektować rozwiązanie funkcjonalne i skalowalne, nie podatne na awarie podczas przetwarzania ton danych.

Wdrożenie rozwiązań IoT w biznesie pozwoliło im wydobyć większą wartość z danych i odpowiednio zaspokoić potrzeby swoich klientów, tym samym przewyższając ich klientów. Ważne jest, aby nie zmylić technicznego żargonu IoT i nie tracić z oczu nieskończonych możliwości i zmian, które mogą przynieść pełną automatyzację.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowym, sprawdź dyplom IIIT-B i upGrad's PG Diploma in Machine Learning & AI, który jest przeznaczony dla pracujących profesjonalistów i oferuje ponad 450 godzin rygorystycznych szkoleń, ponad 30 studiów przypadków i zadań, IIIT Status -B Alumni, ponad 5 praktycznych praktycznych projektów zwieńczenia i pomoc w pracy z najlepszymi firmami.