Дослідження системи управління та моніторингу ІоТ елементами

Abstract

Інтернет став невід'ємною складовою сучасного суспільства, він необхідний для щоденного обміну, пошуку та зберігання інформації. На сьогоднішній день, внаслідок постійного технологічного прогресу, нас оточують безліч розумних пристроїв, які змінюють наше повсякденне життя. Розумні будинки вміють автоматично регулювати освітлення та опалення, а різноманітну техніку можна віддалено керувати за допомогою смартфонів. Термін IoT (Internet of Things), або Інтернет речей охоплює відразу кілька явищ. Це самі пристрої, які вийшли в мережу та взаємодіють між собою. Це і спосіб підключення – M2M – тобто машини–до–машини, без участі людини. Це і великі дані, які тепер генерують пристрої. Дані, які можна (і потрібно) збирати, аналізувати і надалі використовувати для керуванням системою. На сьогоднішній день до пристроїв ІоТ відносяться мільярди технічних засобів по всьому світу завдяки яким можливо збирати, обробляти та аналізувати великі обсяги даних, що дає змогу зробити більш обґрунтовані рішення, підвищити ефективність процесів та покращити якість життя людей. Розгортання та управління системами IoT не є тривіальним завданням. Вимагаються комплексні підходи до архітектури, мережевого з'єднання, апаратного та програмного забезпечення. Крім того, збільшення кількості підключених пристроїв до IoT мережі вносить нові виклики та проблеми. Одна з таких проблем – це ефективний моніторинг та управління елементами IoT системи. Забезпечення безперебійної роботи, збір і аналіз даних, оптимізація ресурсів, керування пристроями та забезпечення безпеки є критичними завданнями для ефективної функціонування IoT систем. На ринку існує безліч об’єктів, які можна автоматизувати та фірм, які пропонують свої послуги для цього. Також не варто забувати, що потреби в автоматизації та віддаленому керуванні виникають не тільки у великих підприємств, а й у звичайних споживачів, яким потрібно пропонувати негірший продукт, але значно дешевший. Саме тому і було обрано дану тему, щоб дослідити, що являє собою мережа інтернету речей, які технології та протоколи там застосовуються, яке мінімальне апаратне та програмне забезпечення необхідне для функціонування системи керування та моніторингу елементами Інтернет речей. У даній роботі було проведено дослідження та розроблено систему моніторингу та управління пристроями Інтернет речей на базі міні–ПК Raspberry Pi. Проект передбачає створення компактної мережі з можливістю підключення до Інтернету. Ця система забезпечує високий рівень захисту та дозволяє контролювати та відстежувати стан датчиків за допомогою мережі Інтернет. Користувач матиме можливість безпосередньо увійти в систему та взаємодіяти з пристроями у реальному часі. Система також надає гнучкість у розміщенні різноманітних вимірювальних приладів з відповідними інтерфейсами. Вона має численні переваги, такі як енергоефективність, інтелектуальність, доступну ціну, портативність та високу продуктивність. Мета роботи полягає в дослідженні існуючих засобів, визначення методів управління та моніторингу елементами IoT. Реалізація поставленої мети обумовила необхідністю вирішення наступних завдань: – аналіз архітектури Інтернету Речей для розуміння його структури та компонентів; – дослідження існуючих типів мереж та протоколів, які використовуються для з'єднання пристроїв в єдину мережу IoT; – оцінка апаратного забезпечення, що використовується у системах IoT та його налаштування; – аналіз та налаштування програмного забезпечення для моніторингу та управління системами IoT; – синтез та узагальнення отриманих результатів для розробки рекомендацій та рішень, що вирішують поставлену мету. Об’єктом дослідження є система, яка забезпечує моніторинг та управління компонентами IoT. Предметом дослідження є засоби, протоколи, апаратне та програмне забезпечення, за допомогою якого відбувається управління та моніторинг елементами IoT. Методи дослідження. Теоретичною i методичною основою дослідження став аналітичний метод, що дозволяє розкрити особливості та переваги різних рішень, монографічний, графічний, статистичний, розрахунковий методи. Використання цих методів дослідження дозволяє отримати обґрунтовані висновки та рекомендації щодо розгортання та управління системами IoT з погляду їх ефективності та конкурентоспроможності. Інформаційною базою досліджень є наукова література, статистичні дані, актуальні дослідження та публікації у галузі IoT технологій, систем моніторингу та управління. Ресурси мережі Інтернет, дані з практичних досліджень, власні експерименти та спостереження.