يعتمد نموذج التشغيل الآلي الذي تلعب فيه حلول إنترنت الأشياء دورًا رئيسيًا على افتراض أن الآلات يمكنها أن تعمل في كل من الأساليب المستقلة وذكية. وما يمكّنهم من القيام بذلك هو القدرة على التعامل مع التدفقات الهائلة للبيانات التي تم جمعها.
تتضمن البيانات القابلة للتجميع تلك الإشارات المختلفة التي يمكن لكل من الكائنات المتحركة وغير الحية إرسالها إلى أنظمة إنترنت الأشياء. وبالتالي ، ينبغي أن يكون للكائنات بعض الأجهزة المحددة للغاية لتوليد الإشارات لتبادل المعلومات داخل إنترنت الأشياء.
لماذا محددة؟ بسبب مجموعة واسعة من الإشارات التي يمكن أن تولد. حتى هذا النظام المعقد مثل جسم الإنسان المجهز بالكامل بالتطور يحتوي على أجهزة مختلفة لمعالجة الإشارات المختلفة من البيئة المحيطة. نحن نتحدث عن أجهزة الاستشعار ، وأجهزة الاستشعار المستخدمة في الإنترنت من الأشياء ، بطبيعة الحال.
أين وماذا
هناك نوعان أساسيان من التفاعل متأصلان في جميع أجهزة الاستشعار المتاحة: القياس والتحكم. بالإضافة إلى ذلك ، تميز هذه الأنواع اتجاه تدفقات البيانات التي تتحرك إما من أو إلى نقاط النهاية. يتوافق بشكل جيد مع كيفية عمل الكائنات الحية: كل فعل يخلق رد فعل. يبدو سلوك الآلات التي تحاكي الكائنات الحية مشابهًا عندما تحدث طريقة عمل إنترنت الأشياء. ومع ذلك ، قد تختلف النسبة بين تدفقات بيانات الدخل والنتائج بشكل كبير. وما يحدد نوع أجهزة الاستشعار السائدة في كل حالة هو مجال يعمل فيه نظام إنترنت الأشياء أو آخر. تُستخدم المجالات التالية لتكون الأنسب
لتطبيقات إنترنت الأشياء:- المركبات ذاتية الحكم
- المنازل الذكية
- الأجهزة القابلة للارتداء
- روبوت التصنيع الصناعي
- المعدات الطبية الذكية
- تتبع عن بعد والمراقبة
- تعظيم توليد الطاقة وتوزيعها
- أنظمة الإنذار والأمن
- صيانة التنبؤ الصناعي
- أنظمة الدفاع عن الإنسان والأسلحة
- التجزئة والمدفوعات
تحويل الإشارات إلى البيانات الكبيرة
زودت الطبيعة الأم البشر بأنماط فريدة على أصابعهم. ومع ذلك ، ليس لدينا جهاز قادر على اكتشاف بصماتنا. هذا على الأرجح ، لأن البشر لديهم بعض القدرات المتقدمة المختلفة في التعرف على بعضهم البعض. حتى وقت قريب ، كانت مجسات Touch ID في هواتفنا واحدة من أكثر الطرق موثوقية لتعريف المستخدم. هذه حالة مثالية لكيفية تحويل صناعة أجهزة الاستشعار شيئًا ما متاحًا بشكل طبيعي إلى بيانات قابلة للتحصيل.
تتوسع قائمة مستشعرات إنترنت الأشياء باستمرار حيث أن مصنعي المستشعرات يكتشفون المزيد والمزيد من الإشارات التي يمكن اكتشافها واستخدامها من خلال حلول IoT المختلفة. تبدأ أنواع جديدة من إنترنت الأشياء التي تستشعرها أجهزة استشعار في تجميع مجموعات الإشارات بأكملها نظرًا لتزايد قوة حساب معالجات إنترنت الأشياء. أنظمة الأمن والمراقبة المتقدمة ، على سبيل المثال ، لا تقتصر على أجهزة الاستشعار البصرية فقط - فالحركة ودرجة الحرارة والإشعاع تحت الأحمر والصوت والوزن تشكل الخصائص التي يمكن اكتشافها وقياسها وتحديدها بواسطة حلول إنترنت الأشياء المعقدة من خلال أجهزة الاستشعار المناسبة. على سبيل المثال لا الحصر ، تتمتع المستشعرات التالية بشعبية بين العديد من
موفري حلول إنترنت الأشياء:
- أجهزة استشعار القرب
- مجسات الأشعة تحت الحمراء
- مجسات الرطوبة
- مجسات الغاز
- أجهزة استشعار الوزن
- مجسات الاهتزاز
- أجهزة استشعار درجة الحرارة
- مجسات المستوى
- مجسات الضغط
- مجسات الحركة
أجهزة استشعار القرب
المسافة الدقيقة بين الأشياء هي ما يمكن لأجهزة استشعار القرب اكتشافها. إن نطاق تطبيقات هذه المستشعرات ضخم حقًا نظرًا لخصائص المساحة التي نعيش فيها - إنه ثلاثي الأبعاد. تعتمد طرق تحديد القرب على استيراد العديد من العوامل في كل حالة معينة. لهذا السبب يمكن لمصنعي مستشعر القرب الاختيار من بين التقنيات الأساسية المختلفة التي توفر أنواعًا من المستشعرات مثل السعة الاستقلالية والموجات فوق الصوتية والكهروضوئية. ربما يكون الجميع على دراية بكيفية عمل أجهزة استشعار القرب عندما يكون من الضروري تركيب سيارتك في مكان انتظار مجاني للسيارات في وسط المدينة حيث عادة ما تكون السيارات متوقفة من الصدمات إلى الوفير. تعد ميزة المواقف التلقائية الملازمة لبعض السيارات غير الاقتصادية مثالاً جيدًا على تطبيق إنترنت الأشياء لأجهزة استشعار القرب.
مجسات الأشعة تحت الحمراء
يمكن لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء العمل في كلا الاتجاهين: اكتشاف الأشعة تحت الحمراء الخارجية وإصدار الأشعة تحت الحمراء في الخارج. يمكن لهذه المستشعرات اكتشاف الأجسام المحيطة من خلال التقاط الحرارة التي ينبعث منها الأخير. جسم الإنسان ينبعث حرارة لا يمكن اكتشافها من قبل أعيننا. لهذا السبب توفر لنا أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء قدرة فريدة على الرؤية من خلال الجدران ، على سبيل المثال. استخدمت العديد من أفلام هوليوود الخيالية من الخيال العلمي (Terminator، Predator) تأثيرات رؤية الأشعة تحت الحمراء لإضافة قدرات خارقة للإعجاب إلى شخصياتها.
في الحياة الواقعية ، يتم استخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء IoT على نطاق واسع في الأجهزة القابلة للارتداء (الساعات الذكية) لقياس النبض وضغط الدم. تعتمد العديد من حلول إنترنت الأشياء في مجال الرعاية الصحية على أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء عند الكشف عن تسرب الدم أو قياس درجة حرارة الجسم عن بُعد ، على سبيل المثال. تطبيق إنترنت الأشياء الصناعي لأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء ينطوي على ارتفاع درجة الحرارة عن بعد تشغيل مزعجة جنبا إلى جنب مع قياس درجة الحرارة عدم الاتصال. Asahi Kasei Microdevices و Murata و Intersil هي
علامات تجارية لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ، على سبيل المثال لا الحصر.
مجسات الرطوبة والغاز
يمكن تجميع هذين النوعين من أجهزة الاستشعار لسبب ما. يمكن لكلاهما اكتشاف تسرب المياه أو الغازات. يستخدم كلاهما ليتم تطبيقهما على مختلف أنظمة
مراقبة جودة الهواء التي أصبحت أكثر وأكثر شعبية فيما يتعلق بالتحضر الناشئ. تولد الضجة الأخيرة حول تغير المناخ طلبًا متزايدًا على حلول إنترنت الأشياء الذكية القادرة على مراقبة الظروف المعيشية داخل المباني وخارجها. علاوة على ذلك ، فإن أحد الدوافع الضمنية للاستخدام المكثف لمستشعرات الغاز هذه ، على سبيل المثال ، كاشفات ثاني أكسيد الكربون هي "اندفاع كفاءة الموظفين" المعاصر المتأصل في قطاع أعمال الشركات حيث ترتبط قابلية تشغيل الموظفين ارتباطًا مباشرًا بجودة الهواء في أماكن العمل. . أصبحت التهوية الذكية القائمة على إنترنت الأشياء والقادرة على تنظيم محتوى ثاني أكسيد الكربون تلقائيًا ميزة لا غنى عنها في المساحات العامة مثل المكتبات والصالات الرياضية ومراكز التسوق والمستشفيات ومكاتب الشركات. وغني عن القول أن أجهزة استشعار الرطوبة والغاز لا غنى عنها لأنظمة مراقبة ومراقبة جودة الهواء.
أجهزة استشعار الوزن
نحن نعيش على كوكب له ثقل كبير يفرض قيودًا معينة على كتلة الأشياء المادية. لهذا السبب لا يوجد كائن حي على الشاطئ يمكن أن يكون أكثر ضخامة من الأفيال هذه الأيام. قياس الوزن مهم في قطاع البناء. استرجع تلك اللحظة المحرجة عندما تضطر إلى مغادرة مصعد مكتظ في مكان ما في مركز أعمال بسبب كاشف زيادة الوزن الذي يبدأ في الوميض إذا كنت في الداخل. أجهزة استشعار الوزن تسمح باستغلال آمن للمصاعد. إن التشغيل الآلي القائم على إنترنت الأشياء في كل قطاع يتم فيه التحميل بالجملة لا يكاد يكون قادرًا على التعامل مع أجهزة استشعار أوزان IoT: زيادة الوزن أمر خطير بالنسبة لكل من شاحنات التفريغ في مناجم الحفر المفتوحة وأمبولات الزجاج في شركات الأدوية. فيما يتعلق بصحتنا ، فإن أجهزة استشعار الوزن هي الأجزاء الأساسية في مقاييس الحمام الخاصة بنا والتي توحي لنا في كثير من الأحيان بالتفكير في نظام غذائي أقل كثافة.
مجسات الاهتزاز
تساعد مجسات الاهتزاز في معرفة مستوى آمن من الرنين في المعدات الصناعية أياً كان نوع الحركة التي تحدث. لقد حدث أن أصبح الدوران هو النوع الرئيسي للحركة لأي صناعة بعد اختراع العجلة حوالي عام 2000 قبل الميلاد. حتى آليات الدوران الدقيقة للغاية تولد اهتزازًا مكثفًا إلى حد ما. تشكل الصيانة التنبؤية إلى جانب إمكانات التحليل الذاتي لخطوط الإنتاج الآلية مجالًا واسعًا لموفري تكنولوجيا إنترنت الأشياء. رصد الاهتزاز المستمر يروي الكثير عن الوضع الحالي للمعدات. يتحكم الشخص الذي يتحكم في الاهتزاز في كل من التشغيل غير المنقطع التكلفة للمعدات وعمرها الإجمالي. وبالتالي ، فإن مجسات اهتزاز إنترنت الأشياء كجزء لا يتجزأ من
أنظمة تشخيص الاهتزاز الصناعية تحقق ربحًا مخفيًا ولكنه مهم من خلال تخفيف مخاطر الحوادث والتوقف غير المخطط له.
أجهزة استشعار درجة الحرارة
يشمل كل نظام أوتوماتيكي لمكافحة الحرائق أجهزة استشعار درجة الحرارة. لا يمكن للحلول الذكية لإنترنت الأشياء للمباني العامة (المكاتب الذكية ، المتاجر الذكية ، صالات الرياضة الذكية ، الذكية أي شيء آخر) القيام بها دون مراقبة درجة الحرارة. في حين أن مستشعر درجة الحرارة ثنائية المعدن ولكن يمكن الاعتماد عليه يمكن أن يشير فقط إلى زيادة كبيرة في درجة الحرارة في حالة نشوب حريق ، فإن القياس الدقيق لدرجة الحرارة للتحكم التلقائي في جودة الهواء يتطلب مستشعرات درجة حرارة إنترنت رقمية أكثر تطوراً. أجهزة استشعار درجة الحرارة ضرورية لأنظمة التدفئة والتكييف الحديثة في كل من المباني ووسائل النقل. ما هو
ترموستات ذكي يتوهم في جوهره؟ لا شيء سوى مجموعة من أجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة إرسال البيانات.
مجسات المستوى
هناك سبب آخر للتذكر حول التغير المناخي العالمي وهو الفيضانات المتكررة التي تحدث في جميع أنحاء العالم. الجليد في القطب الشمالي يذوب ، ومستوى سطح البحر في ارتفاع. أصبح اكتشاف مستوى المياه أمرا حاسما بالنسبة للمناطق الساحلية. إن الكشف المبكر عن الفيضان والتنبؤ به هو المجال الذي تساعد فيه حلول إنترنت الأشياء كثيراً. تُشكِّل مستشعرات المستوى نقاط النهاية الأساسية التي تبدأ منها بيانات مستوى الماء في التشغيل إلى البرامج التحليلية.
بشكل عام ، تستخدم أجهزة استشعار المستوى على نطاق واسع في العديد من المجالات حيث يتعامل الناس مع المواد السائلة. يستخدم مقياس الوقود في سيارتك مستشعر مستوى مشابه مثل خزان الغاز الضخم في محطة الوقود. يعتمد التوزيع التلقائي لأي سائل على إشارات مستشعرين: مستشعر المستوى العلوي والمستوى السفلي. وعادة ما تستخدم كل من مبادئ العمل بالسعة والبصرية في أجهزة استشعار مستوى. نواجه تأثيرات مستشعر المستوى عدة مرات يوميًا في زيارة دورات المياه لدينا: يتوقف خزان المرحاض عن الحصول على المياه عندما يمنع مستشعره العائم مستوى إمدادات المياه.
مجسات الضغط
أولئك الذين يسافرون كثيرًا عن طريق الجو يعرفون جيدًا هذا الشعور غير السار عندما تبدو أذنيك ممتلئة بالقطن. الضغط الطفيف في المقصورة يخلق مثل هذا الشعور. وهذا يعني أن ضغط الهواء في طائرة يختلف عن مستوى الضغط الطبيعي لدينا على الأرض. ربما تعمل مجسات الضغط بشكل غير صحيح في هذه الحالة.
نظرًا لأن الضغط كخاصية مادية ينتمي إلى كل من الغازات والسوائل ، فقد تكون قائمة المجالات التي تستخدم فيها أجهزة استشعار الضغط مثيرة للإعجاب حقًا. كل من التطبيقات المنزلية والصناعية موجودة هناك. يتعلق التحكم التلقائي بالضغط بالتشغيل الآمن لمعدات التدفئة مثل الغلايات وسخانات المياه وأجهزة التدفئة. يتم دمج أجهزة استشعار ضغط الدم في العديد من الأجهزة
الذكية للتشخيص الطبي. مؤشر ضغط الإطارات هو ميزة إنترنت الأشياء الفاخرة المتأصلة في السيارات الذكية الحديثة. حتى تنبؤات الطقس اليومية غير مكتملة بدون ضغط بارومتري. وفي كل حالة معينة ، تعمل مستشعرات ضغط إنترنت الأشياء.
مجسات الحركة
كما ذكرنا في بداية هذا المنشور ، فإن بعض أنواع المستشعرات لها تاريخ طويل. تطورت أجهزة استشعار الحركة من الأجراس الأنبوبية الصينية إلى الأجهزة الرقمية المتطورة التي تعمل على مبادئ الموجات فوق الصوتية والميكروويف والطاقة الضوئية والأشعة تحت الحمراء. تُستخدم أنظمة الإنذار الأمني التي لها اكتشاف للحركة على نطاق واسع في المتاحف والمستودعات والمناطق الخطرة وفي أماكن أخرى كثيرة حيث يُحظر الدخول غير المصرح به. يزود مصنّعو IoT أنظمة الإضاءة الصناعية والمنزلية بأجهزة استشعار حركة IoT لتوفير تشغيل / إيقاف تشغيل تلقائي للضوء. بالإضافة إلى تجربة المستخدم الإيجابية ، يمكن تحقيق تخفيض كبير في الطاقة بسبب الإضاءة الذكية القائمة على أجهزة استشعار الحركة.
مجال آخر واعد حيث يكتسب اكتشاف الحركة زخماً هو التحكم بالإيماءات التي لا تلمس من الأدوات الحديثة. متتبعو اللياقة البدنية قادرون على التعرف على ما إذا كنا نبقى أو نمشي أو نركض. بعد التخلص من مقبس 3.5 من iPhone 7 ، بدأت كل من Apple ومصنعي الهواتف الذكية الآخرين في التخلص من أزرار التحكم المادي واحدة تلو الأخرى من أجهزتهم. سيأتي اليوم قريبًا عندما تصبح أدوات
الأجهزة المحمولة عبارة عن شاشات كاملة يتم تشغيلها بواسطة تعبيرات الوجه لدينا. سوف أجهزة استشعار الحركة حكم ذلك الحين.
بغض النظر عن أنواع أجهزة استشعار IoT ، فإن أي نقطة نهاية هي حيث يبدأ IoT. تقوم المستشعرات بإنشاء إشارات أولية تعكس خاصية أو أخرى من الكائنات حيث يتم تثبيت المستشعرات. لا توجد أجهزة استشعار - لا توجد بيانات. تظهر المجموعة الواسعة من المستشعرات ، ويتم توفير تطوير إنترنت الأشياء أكثر مرونة. نحن نقدر تقديرا كبيرا مجساتنا الطبيعية - العينين والأذنين والأصابع وما إلى ذلك خائفين من فقدان أي من قدراتنا الحسية. لا تشكل مجسات IoT الصناعية الموصوفة أعلاه سوى جزءًا صغيرًا من جميع أجهزة توليد البيانات المتاحة. ومع ذلك ، فإن الخبرة العميقة حتى في قائمة موجزة معينة من أجهزة الاستشعار تمكن أي مزود حلول IoT من إنشاء أنظمة IIoT قوية لمجموعة واسعة من التطبيقات.