اینترنت اشیا چیست و کاربرد آن در صنعت حمل و نقل چگونه می باشد؟

اصطلاح «اینترنت اشیاء» اولین بار توسط کوین اشتون در سال ۱۹۹۹ بکار برده شد و برای نخستین بار توسط انتشارات مؤسسه MIT به دنیا معرفی گردید و جهانی را توصیف کرد که در آن هر چیزی، از جمله اشیا بی جان، برای خود هویت دیجیتال داشته باشند و به کامپیوترها اجازه دهند آن‏ها را سازماندهی و مدیریت کنند.

مفهوم اینترنت اشیاء بوسیله یکی از افراد کمیته توسعه RFID در سال ۲۰۰۰ رقم خورد. او به امکان کشف اطلاعات در مورد یک شیء برچسب خورده بوسیله جست و جو در یک آدرس اینترنت خاص و یا محتوای یک بانک اطلاعاتی اشاره نمود. از آن زمان واژه اینترنت اشیاء به مفهوم اشیاء روزمره‌ای که قابل تشخیص، مکان‌یابی، آدرس دهی و کنترل از طریق اینترنت باشند (چه از طریق RFID، شبکه بی‌سیم، شبکه WAN و یا سایر ابزارها) گره خورد. اشیاء روزمره تنها شامل وسایل الکتریکی نیست بلکه اشیایی که به هیچ وجه به آن‌ها به دید یک وسیله الکتریکی نمی‌نگریم را هم شامل می شود. مانند غذا، پوشاک، مواد، قطعات و  …

تعاریف زیادی از اینترنت اشیاء توسط انجمن‌های مختلف تحقیقاتی بر اساس نوع نگرش آن‌ها به نقاط قوت این ایده بیان‌شده است. دلیل چندوجهی بودن این مفهوم به نام‌گذاری این ایده یعنی «اینترنت اشیاء» برمی‌گردد.

این نام از دو کلمه تشکیل‌شده است، کلمه اول به دیدگاه شبکه گرایی این مفهوم تأکید دارد درحالی‌که کلمه دوم به حرکت به سمت اشیاء عمومی که در یک بسته مشترک قرارگرفته‌اند تأکید می‌کند. اینکه به اینترنت اشیاء با دید اینترنت گرا و یا موجودیت گرا نگاه کنیم باعث به وجود آمدن تغییر در ذینفعان، قراردادهای تجاری، تحقیق‌ها و استانداردهای  موجود خواهد شد. درواقع اینترنت اشیاء به معنی یک شبکه جهانی از اشیاء مرتبط که هر یک دارای آدرس مختص به خود بوده، می­ باشد که بر اساس قراردادهای استاندارد شده‌ای با یکدیگر در ارتباط هستند.

آدرس‌دهی منحصر به فرد، نمایش و ذخیره‌سازی اطلاعات تبادل شده در اشیاء، موضوعات چالش‌برانگیزی است که سومین دیدگاه از «اینترنت اشیاء» یعنی معناگرایی را در برمی‌گیرد.

در شکل مفهوم اصلی، فناوری‌ها و استاندارهای مهم با توجه به هرکدام از دیدگاه‏های بیان‌شده برای اینترنت اشیاء نمایش داده‌شده است در این شکل به‌طور واضح مشخص است که نقطه اشتراک و نتیجه سه دیدگاه بیان‌شده، اینترنت اشیاء را شکل میدهند.

دیدگاه شئ‌گرا:

استفاده از علائم فرکانس ­های رادیوئی اولین و ساده‌ترین روش برای تحقق بخشیدن به این دیدگاه می‌باشند.

انجمن Auto-ID که از پیشگامان توسعه اینترنت اشیاء در دنیا است، اصطلاح اینترنت اشیاء را شبکه گسترده‌ای از علائم فرکانس ­های رادیوئی و فناوری سنسور­ها می‌داند. هدف از تأسیس این نوع نهادها رسیدن به یک معماری مشترک در اینترنت اشیاء بر مبنای کد الکترونیکی منحصربه‌فرد اشیاء بوده است. کد الکترونیکی یک شیء درواقع به‌منظور پشتیبانی از گسترش استفاده از  علائم فرکانس­ های رادیوئی در شبکه‏ های تجاری مدرن و ایجاد استانداردی در این شبکه‏ ها به وجود آمد. این استانداردها جهت بهبود قابلیت دیدن اشیاء از قبیل دنبال کردن، آگاهی از حالت و مکان شئ موردنظر طراحی شده‌اند.

فناوری علائم فرکانس ­های رادیوئی هنوز به دلیل هزینه کم و پشتیبانی قوی از آن به‌عنوان یک فناوری پیشرو در این دیدگاه، برای اینترنت اشیاء مورداستفاده می ­باشد. با این‌ وجود فناوری‌هایی مانند NFC و شبکه‏ های حسگر و محرک‌های بی‌سیم که با علائم فرکانس ­های رادیوئی سازگار هستند نیز کاربرد دارند.

همچنین پروژه‏ های بزرگی برای ایجاد و توسعه چارچوبی مناسب در شبکه‏ های حسگر بی‌سیم بنام « شناسایی ساخت حسگرهای بی‌سیم» در حال اجرا می‌باشد. بسیاری از انجمن‌هایی که در رابطه با نظریه اینترنت اشیاء کار می‌کنند بر این باورند که مفهوم اینترنت اشیاء بیشتر بر روی موجودیت‌ها تأکید دارد و این اشیاء هستند که نقش اصلی را بازی می‌کنند و باید هوشمندی لازم را داشته باشند. این تعریف باعث به وجود آمدن تئوری پیاده‌سازی قطعات هوشمند در دنیای واقعی شده است.

این قطعات باید علاوه بر اینکه مجهز به حسگرهای بی‌سیم متداول باشند ،  قابلیت ارتباط  نیزداشته باشند همچنین باید دارای توانایی‌هایی نظیر بروز رفتارهای خودکار و مستقل، استفاده از یادگیری‌های گذشته، همکاری کردن در ارتباط‌ ها و پیچیدگی‌های آن بوده که این تنها بخشی از توانایی‌های موردنیاز است.

دیدگاه اینترنت گرا :

در سال ۲۰۰۸، تعداد ۲۵ عدد از شرکت‏ های بزرگ دنیا بر روی پروتکلی به نام «IP برای اشیاء هوشمند» جهت ارتباط آن‌ها در شبکه توافق کردند. بر اساس این پروتکل حجم زیادی از وسایل که بر روی آن‌ها سیستم ‏های جاسازی‌شده در حال اجرا می‌باشند قادر به ارتباط با یکدیگر هستند. این پروتکل استفاده از IP برای توسعه «اینترنت اشیاء» را تضمین می‌کند. برای رسیدن به IPSO انجمن IEEE استاندارد IEEE 802.15.4 را در معماری IP گنجانده است.

دیدگاه معناگرا :

تعداد اجزا موجود در اینترنت در آینده به‌شدت در حال افزایش است بنابراین موضوعاتی مانند چگونگی نمایش، ذخیره، ارتباط، جستجو و سازمان‌دهی اطلاعات به وجود می‌آید که در اینترنت اشیاء باعث چالش‏های زیادی می‏شود.

در این حالت فناوری‌های معنایی می‌توانند نقش کلیدی در این رابطه بازی کنند. درواقع می‌توان راه‌حل‌های مناسبی برای توصیف موجودیت‌ها، استدلال رویداد های تولیدشده در اینترنت اشیاء، محیط‏ های اجرای معنایی و معماری که با نیازمندی‌های اینترنتی از اشیاء سازگار شده است و همچنین ذخیره‌سازی مقیاس‌پذیر و ساختار ارتباطی را مورداستفاده قرارداد.

ازنقطه‌نظر مفهومی، فناوری اینترنت اشیاء بر اساس سه اصل حیاتی که به هوشمند سازی اشیاء مربوط می‏شود، بناشده است:

1) قابلیت شناسایی خودکار اشیاء هوشمند،

2) قابلیت ارتباط اشیاء هوشمند با محیط اطرافشان و

3) قابلیت برقراری تعامل میان خود اشیاء در شبکه اصلی تشکیل‌دهنده آن‌ها و نیز ارسال اطلاعات موردنیاز به استفاده‌کنندگان (شرکت‏ها، کاربران نهایی، سازمان‌های خدماتی، دولت و… ).

برای توانمندسازی چنین رویکردی، چالش اصلی پیش روی ما، توسعه بسترهای اینترنتی، نرم‌افزارهای تحت وب، معماری‌های سرویس‌گرا و فناوری‌های هوشمندساز می‌باشد. در این فناوری هوشمند سازی اشیاء نقش کلیدی داشته و ترکیب آن‌ها با انواع تکنولوژی‌ها نظیر RFID، حسگرها و مایکروچیپست‌ها نیازمند تعریف قواعد و استانداردهای خاصی است.

تمرکز اصلی در IOT برداده ‏ها و اطلاعات است تا اینکه بر ارتباطات نقطه‌به‌نقطه باشد. این واقعیت می‌تواند در جهت اصول و معماری شبکه‏ های محتوا محورکه اخیراً پیشنهادشده، تطبیق داده شود.

درحالی‌که چشم‌انداز IOT، بیانگر پیشرفت‌های قابل‌توجهی در برخی از زمینه‏ های حوزه فناوری اطلاعات است، تحقق آن مستلزم یک فرآیند تدریجی است که از فناوری‌های موجود و برنامه‏ های کاربردی فعلی آغاز می‏ شود. به‌طور ویژه IOT، از تکنولوژی‌های شناسایی کننده مانند RFID (شناسایی امواج رادیویی) که درگذشته به‌طور گسترده و در موارد زیادی بکار گرفته‌شده است، شروع می‌کند و به‌طور همزمان، در مسیر توسعه خود از امکانات فناوری شبکه حسگر بی‌سیم (به‌عنوان ابزاری برای جمع‌آوری داده‏ ها) و معماری خدمات گرا(به‌عنوان نرم‌افزاری برای گسترش خدمات وب محور) بهره می‌گیرد.

اینترنت اشیاء یک تکنولوژی منحصر به فرد نیست. بلکه مجموعه‌ای از تکنولوژی‌های توانمند ساز و ایده پردازی  است. یکی از جنبه‏ های  توانمندسازی، کوچک کردن قطعات الکترونیک و کاهش بهای آن‌ها است. تکنولوژی‌های انتقال اطلاعات بی‌سیم، ارتباط آسان را برای اشیاء فراهم می‌کند.

از سوی دیگر پیشرفت تکنولوژی سنسورها باعث تولید سنسورهای کوچکتر، ارزانتر و دقیقتر می‏ شود که  انرژی کمتری مصرف می‌کنند و تکنولوژی‌های مکان یابی (GPS) و اطلاع از موقعیت مطلق و یا نسبی قطعات را فراهم  می­سازد. همه موارد ذکر شده بیانگر توانایی بالقوه گسترش اینترنت اشیاء است.

زمانی که امکان گسترش اینترنت اشیاء فراهم  بیاید، مهم ترین فاکتور پیاده سازی یک استاندارد یکپارچه  است. همچنین باید نحوه استفاده  ، فرمت داده ‏ها و پروتکل‌ها از یک سری  قوانین پیروی کنند تا قابلیت همکاری بین اشیاء مختلف بوجود آید. همان گونه که از نام اینترنت اشیاء برمی‌آید، این شبکه شبیه شبکه ای که در آن بسته‏ های IP مسیر خود را  به طور خودکار پیدا می‌کنند، سازماندهی شده است.

عموما دو حالت مختلف برای ارتباطات اشیاء تعریف می‌کنند:

1-شیء به انسان  2- شیء به شیء.

ارتباطات شیء به انسان و انسان به شیء به‌وسیله تکنولوژی‌ها و برنامه‏ های کاربردی به وجود آمده‌اند. که انسان به‌وسیله آن‌ها با اشیاء ارتباط برقرار می‌کنند و بالعکس. این ارتباط کنترل از راه دور اشیاء توسط انسان و ارسال گزارشات اشیاء به انسان شامل موقعیت، وضعیت و اطلاعات سنسور است.

ارتباطات شیء به شیء، شامل تعدادی تکنولوژی و نرم افزار می‏ شود که اشیاء روزمره بدون دخالت و واسطه انسان با دیگر اشیاء ارتباط برقرار می‌کنند. این اشیاء می‌توانند اشیاء دیگر و وضعیت موجود را پایش کرده و اعمالی به‌منظور اصلاح وضعیت انجام دهند. در صورت نیاز پیام‌هایی به انسان صادر نمایند.

امروزه بسیاری از اشیاء روزمره میکروکنترلرهایی را در خود جای داده‌اند و رابط‌های ارتباط بی‌سیم به شکل فزاینده‌ای به آن‌ها الحاق می‌گردند. به این میکروکنترلرها حافظه، نرم‌افزار، راه‌اندازها و مدارات واسط سنسورها افزوده شده‌اند و با اضافه کردن یک رابط شبکه افراد و اشیاء می‌توانند از طریق اینترنت اشیاء مانیتور و کنترل نمایند. نرم‌افزارهایی که در سرورها و یا اشیاء مستقر شده‌اند، می‌توانند با دخالت و یا بدون دخالت انسان مراحل کاری را انجام دهند.

ترکیب میکروکنترلرها، حافظه، نرم‌افزار، راه‌اندازها و مدارات واسط و همچنین سنسورها این امکان را برای شبکه‌اینترنت به وجود  می آورد که از شبکه رایانه‏ ها به شبکه اشیاء متصل  شود. اینترنت اشیاء شامل اشیاء روزمره‌ای است که حداقل دارای یک شناسه الکترونیکی باشند. به‌حساب آوردن همه اشیاء در این شبکه می‌تواند یک چالش بزرگ باشد. چون تخمین زده‌شده است که هر فرد توسط ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ شیء احاطه‌شده است. اگر همه اشیاء شناسه داشته باشند، اینترنت اشیاء فراگیر ممکن است ۵۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ بیلیون عضو داشته باشد.

روش‌های مختلف شماره‌گذاری برای مقابله با این مشکل وجود دارد. پروتکل قدیمی و پراستفاده اینترنت نسخه 4(ipv4) با 32 بیت تنها امکان آدرس‌دهی 4 بیلیون آدرس را دارد لذا قابل استفاده برای این منظور نیست. پروتکل جدید اینترنت نسخه 6 با 128 بیت امکان آدرس‌دهی 10³⁶* 4/3 شناسه را فراهم می‌کند.

اینترنت اشیاء  در صنعت حمل‌ونقل هوایی

اینترنت اشیاء می‌تواند به بهبود امنیت، خدمات و حفاظت از محصولات از جعل و تقلب کمک نماید . برای مثال صنعت حمل‌ونقل هوایی، با مشکل قطعات  تأیید نشده مشکوک (SUP) تهدید می‏شود. SUP بخشی از هواپیما است که برای مواجه با مقررات مورد تأیید هواپیمایی هیچ تضمینی ندارد (به‌عنوان‌مثال، داروهای تقلبی که با محدودیت‏های کیفیت دقیق صنعت حمل‌ونقل هوایی ارتباطی ندارد).

بنابراین، SUP‏ها به‌طورجدی استانداردهای امنیتی هواپیما را نقض می‌کنند. مقامات حمل‌ونقل هوایی گزارش می‌دهند که حداقل ۲۸ عدد از تصادفات و یا حوادث در ایالات‌متحده که اتفاق افتاده‌اند به دلیل تقلبی بودن قطعات بوده است. جدای از تجزیه‌وتحلیل اقلام وقت‌گیر، تأیید صحت قطعات هواپیما را می‌توان با بازرسی اسناد و مدارک ضمیمه‌شده انجام داد که این نیز میتواند تقلبی باشد.

این مشکل می‌تواند با  شناخت تاریخچه الکترونیکی برای دسته خاصی از قطعات هواپیما، که  مدارک منشاء آن‌ها را  مشخص می‌کند  ،ایمن بودن از حوادث بحرانی در طول  کارکردشان را (به‌عنوان مثال، تغییرات) تضمین  نماید. با ذخیره‌سازی این  اطلاعات قبلی در یک پایگاه داده غیرمتمرکز و همچنین در برچسب‌های RFID که به‌صورت امن و مطمئن به قطعات هواپیما متصل است، احراز هویت (تأیید امضاهای دیجیتال، مقایسه  تاریخچه در تگ‌های RFID و در داخل پایگاه داده) این قطعات می‌تواند انجام شود، برای مثال، قبل از نصب،  این اقلام را در داخل یک هواپیما تست می‌کنند. بنابراین ایمنی و امنیت یک هواپیما به‌طور قابل‌توجهی بهبودیافته است.

ایمنی یک پدیده ای است که حفظ اعتمادبه‌نفس در مسافر و جامعه را در بر می­گیرد. به طوری که یک پرواز تجاری نه‌تنها باید بسیار امن باشد بلکه تا حد زیادی باوجود افزایش ترافیک، باید امکان بروز تصادفات را کاهش دهد و افزایش بهره‌وری را در  بر می­گیرد. در این زمینه سیستم‏های بی‌سیم  پیشرفته شناسایی، به‌کاربرده  می­شود که به دو صورت زیر است:

برچسب‌های ارتباطی RFID با توشه‌ای دربسته، برچسب RFID مبتنی بر مفاهیم مسافر/ خدمه/ چمدان/پیگیری محموله

برچسب‌های RFID و حسگرهای نصب‌شده روی نوار نقاله، هزینه خواندن سیستم‏های مؤثر متصل به پایگاه داده‏ های امنیتی فراگیر، دوربین مداربسته و داده ‏های نرم‌افزار تصویربرداری.

اینترنت اشیاء در صنعت خودرو (سیستم‏های نظارت بر وضعیت، ارتباطات V2V و V2I)

در صنعت خودروسازی استفاده از برنامه‏ های کاربردی که شامل “اشیاء هوشمند” است برای نظارت و گزارش دهی هر قطعه، از فشار باد تایر اتومبیل گرفته تا نزدیکی سایر وسایل نقلیه  را شامل می­شود. تکنولوژی RFID برای تولید آسان خودرو, افزایش کنترل کیفیت, بهبود تدارکات و بهبود خدمات به مشتریان استفاده می‏شود. این دستگاه‏ ها به بخش حاوی اطلاعات مربوطه متصل شده  و نام سازنده ،  زمان ساخت محصول،  شماره سریال آن، نوع محصول، کد محصول و در برخی از برنامه ‏های کاربردی محل دقیق  ساخت آن را در یک لحظه فراهم می‌کند. تکنولوژی RFID داده‏ های زمان واقعی در فرآیند تولید، عملیات تعمیر و نگهداری را فراهم می‌کند و یک راهکار جدید برای مدیریت مؤثرتر ارائه می‌دهد.

هوشمندسازی ناوگان حمل و نقل که علاوه بر افزایش نظم و کاهش ترافیک، ایمنی و امنیت جاده ها و رانندگان را ارتقا بخشیده است

سیستم های هوشمند کنترل ترافیک

سیستم های تعمیر و نگهداری هوشمند راه ها ( زمینی، هوایی و دریایی )

سیستم های هوشمند پارکینگ

منبع : مرکز اینترنت اشیا ایران