Qu'est-ce que l'Internet des objets (IoT) ?

Aperçu IntroductionQu'est-ce que l'Internet des objets ? Principales caractéristiques de l'architecture IoT IoTModèles de communication de l'IoTApplications possibles de l'IoTMaisonÉlectronique grand publicSystème de voiture ou de transport intelligentApplications IoTBâtiment et domotiqueVillesEnvironnementÉnergieAgricultureIndustriesSystèmes médicaux et de santéLogistiqueAvantages de l'IoTInconvénients de l'IoTConclusionIntroductionUn lien entre des objets physiques ou des logiciels embarqués, communiquant entre eux et des objets électroniques est l'Internet des objets. Il s'agit d'une fusion intelligente d'automatisation et d'analyse avancées pour fournir une solution nouvelle génération optimisée en tirant parti des technologies de mise en réseau, de détection, de mégadonnées et d'intelligence artificielle. Avec l'avènement d'innombrables technologies électroniques et logicielles, Internet est passé de la phase P2P consistant simplement à connecter des personnes ensemble à une phase M2P de connexion de personnes à des appareils, et atteindrait probablement la phase M2M de connexion d'appareils ensemble. En termes simples, l'internet des objets définit différentes technologies intelligentes. appareils, intégrés avec des capteurs et d'autres appareils électroniques, communiquant entre eux sur Internet.Qu'est-ce que l'Internet des objets ? surveillent, détectent et interagissent entre eux avec ou sans contrôle humain. Beaucoup considèrent l'Internet des objets ou l'IoT comme la prochaine révolution technique de l'Internet. L'Internet des objets (IoT) est un réseau de systèmes embarqués (appareils) avec une connectivité Internet, qui leur permet de se connecter et d'interagir avec d'autres appareils, services embarqués ( machines ou appareils) et les personnes à grande échelle. L'Internet des objets (IoT) est l'une des tendances les plus fascinantes pour contrôler intelligemment une variété de choses ou d'objets via des systèmes de communication filaires ou sans fil. n'importe quel service. L'objectif principal de l'Internet des objets (IoT) est de rendre différentes tâches beaucoup plus faciles pour le contrôle et la surveillance des utilisateurs. Avec l'aide de l'Internet des objets (IoT), des systèmes domotiques ou de bureau, la surveillance environnementale ou biologique, les réseaux intelligents, etc. peuvent être interconnectés, leur permettant de partager les informations entre eux qui affectent les performances de chacun. L'IoT se compose d'objets ou d'appareils qui ont des identités uniques et sont connectés à Internet via un réseau de communication. Il fait référence au réseau d'objets physiques qui sont intégrés avec de l'électronique, des capteurs, des actionneurs, des logiciels et une connectivité de communication, dans laquelle l'ensemble de l'agencement permet l'échange de données, la télédétection et le contrôle de divers objets ou choses.PC et un appareil connecté à InternetCe concept peut être considéré comme la connexion de n'importe quel appareil en déplaçant son interrupteur ON et OFF à Internet. En utilisant l'IoT, tous les objets de la vie quotidienne tels que les machines à laver, les lampes, les cafetières, les climatiseurs, etc. sont équipés d'identifiants et d'une connectivité sans fil afin de fournir un contrôle à distance et un échange d'informations tout en exécutant des applications significatives vers un objectif commun d'utilisateur ou de machine. Une équation simple pour l'Internet des objets est illustrée dans la figure ci-dessus dans laquelle un objet physique suit la fonction de la chose et étant connecté à Internet, il peut être contrôlé et surveillé via Internet. Le capteur à l'intérieur ou attaché aux objets est connecté à Internet via des connexions Internet filaires ou sans fil. Diverses connexions locales pour ces capteurs incluent ZigBee, Bluetooth, RFID, Wi-Fi, etc. Ces capteurs utilisent également des réseaux étendus, notamment GSM, GPRS, 3G, 4G, etc.Conseil de pro : La liste ultime des projets IoT pour les étudiants en génie [Niveau petit, moyen et avancé] mélange d'intelligence artificielle, d'électronique, de logiciels et de réseaux, ce qui permet plus d'automatisation, d'analyse et d'intégration au sein d'un système. Les fonctionnalités de base qui permettent le bon fonctionnement de l'IOT sont l'engagement actif, l'intégration, la détection et l'analyse, la connectivité et l'intelligence artificielle.Connectivité : une caractéristique essentielle de l'Internet des objets est d'établir une connexion appropriée entre deux appareils, via un serveur ou une bonne communication sûre, fiable et bidirectionnelle. Cela ne nécessite pas nécessairement un fournisseur de services majeur, mais peut également être possible avec des fournisseurs de services bon marché et à plus petite échelle. , gestion de services ou de produits. Intelligence artificielle : la caractéristique la plus importante ou plutôt une réalisation de l'IOT est de rendre le monde qui nous entoure beaucoup plus intelligent. Il améliore l'intelligence de chaque appareil qui nous entoure grâce à la collecte de données, aux algorithmes et aux réseaux. L'intelligence artificielle permet à l'algorithme de collecter des données et de communiquer entre les appareils connectés pour obtenir les résultats requis. Détection et analyse : les 3 caractéristiques ci-dessus de l'IOT sont incomplètes sans la principale caractéristique ou composant de l'IOT : la détection et l'analyse. Sans appareils qui détectent les paramètres naturels et fournissent les données requises aux appareils, il est impossible de réaliser une intégration dans le monde réel. Appareils à petite échelle : Avec les technologies d'intégration émergentes, les appareils, de nos jours, diminuent davantage en taille et augmentent davantage en efficacité et en puissance. IOT utilise ces appareils à petite échelle bon marché, efficaces et puissants pour assurer plus d'évolutivité, de polyvalence et de précision. Architecture IoT Similaire au modèle OSI, l'architecture IOT est également divisée en plusieurs couches comprenant différents protocoles dans chaque couche. La figure ci-dessous montre l'architecture IOT basée sur la fonctionnalité de chaque couche :Connectivité du capteur et couche réseau : il s'agit des capteurs/lecteurs qui sont responsables de la collecte des données de l'environnement, du réseau pour collecter et transférer les données des capteurs/lecteurs et des actionneurs pour atteindre la cible selon les données du capteur. Le réseau de capteurs peut être Wi-Fi, Ethernet, XBee, Bluetooth ou un réseau filaire. Passerelle et couche réseau : Cette couche stocke la majeure partie des données des capteurs, lecteurs, balises, etc. et transfère ces données à la couche de service de gestion, qui est sa couche suivante. Il est également responsable de divers protocoles réseau pour différents appareils IOT. La passerelle peut être un microcontrôleur, un système d'exploitation embarqué, un module de communication radio ou un processeur de signal et modulaire. Le réseau peut être Wi-Fi, Ethernet, LAN ou WAN. Couche de service de gestion : cette couche sécurise l'analyse des appareils IOT, l'analyse des informations et la gestion des appareils. Il comprend un service d'assistance opérationnelle pour modéliser, configurer et gérer les appareils IOT, un système d'assistance à la facturation pour prendre en charge la facturation et la création de rapports, et un service d'application IOT/M2M pour contrôler et crypter les données, gérer les règles et processus métier, etc. En termes simples, cette couche permet d'extraire les informations nécessaires à partir des données de capteur collectées. Couche d'application : cette couche utilise les données collectées pour servir l'objectif requis. Il comprend la domotique, les soins de santé, la surveillance, la vente au détail, le suivi et l'automatisation industrielle. Le concept d'Internet des objets (IoT) n'est pas entièrement nouveau car les domaines des télécommunications, du contrôle industriel et du contrôle des processus l'utilisent déjà. Mais pour mettre en œuvre le concept d'Internet des objets aux dernières tendances, de nombreuses architectures technologiques sont développées autour de la faisabilité et de l'applicabilité de l'Internet des objets. Une architecture de référence est proposée qui vise à fournir une solution complète pour faciliter la conception, le développement et la préparation des l'environnement intelligent selon le modèle de l'Internet des objets. La figure suivante montre une architecture simplifiée du domaine Internet des objets (IoT). Comme le montre la figure, l'architecture du modèle Internet des objets peut être subdivisée en trois couches principales. La couche la plus basse se compose de la communauté matérielle, qui est à nouveau divisée en deux groupes de périphériques. Le premier groupe de périphériques est constitué de périphériques contraints qui ont des ressources et des fonctionnalités limitées et dépendent donc d'autres périphériques pour effectuer certains processus. Les périphériques externes sont des passerelles intelligentes qui présentent une menace pour exposer la fonctionnalité aux clients. Le deuxième groupe de périphériques est constitué de périphériques sans contraintes qui disposent de suffisamment de fonctionnalités et de ressources nécessaires pour exécuter des processus. Même si les périphériques non contraints ne disposent pas des fonctionnalités nécessaires pour effectuer un processus particulier, ils ont des composants middleware qui fournissent les fonctionnalités directement au client via une plate-forme ou un service cloud tiers. La couche suivante ou la couche intermédiaire dans l'architecture de l'Internet des objets est la couche logicielle, qui prend en charge un open source plate-forme. La tâche de cette couche est de fournir un mécanisme pour définir et configurer les fonctionnalités du matériel telles que les capteurs, les actionneurs, la gestion des processus, etc. et aussi les organiser pour construire les services (soit simples, soit complexes). Le niveau logiciel a également pour tâche de mettre en œuvre les protocoles nécessaires, les pilotes de connectivité et les normes de communication. La couche finale de l'architecture Internet des objets est la couche utilisateur. Cette couche est constituée de clients qui utilisent les services fournis par la couche logicielle. Les clients peuvent être des téléphones intelligents, des téléviseurs, des ordinateurs portables, des machines intelligentes, des appareils ménagers, etc. Les modèles de communication d'IoTGiven ci-dessous sont différents types de modèles de communication utilisés dans IOT.Modèle de communication de publication d'abonnement : ce modèle comprend les éditeurs, les courtiers ou les consultants et les consommateurs. L'éditeur est la source des données, qui envoie les données aux rubriques, gérées par le courtier. Le consommateur s'abonne aux rubriques du consultant et n'a aucune relation directe avec l'éditeur.Modèle de réponse à la demande : Il implique une communication bidirectionnelle entre le client et le serveur. Le client envoie une requête au serveur, qui traite les requêtes, récupère les données des ressources, prépare et envoie la réponse au client. Modèle Push Pull : il s'agit d'une communication directe entre l'éditeur et le consommateur, dans laquelle les données sont poussées dans une file d'attente par le éditeur, et extrait ou récupéré de la file d'attente par le consommateur. La file d'attente agit comme un tampon et permet la communication entre le fabricant et le consommateur. Modèle de paire exclusif : il s'agit d'une communication duplex bidirectionnelle à état complet entre le client et le serveur, dans laquelle une configuration de connexion entre le client et le serveur reste intacte jusqu'à ce qu'une demande soit envoyée par au client de fermer la connexion. Ainsi, sur la base de l'explication ci-dessus, comprenons simplement comment un système Internet des objets fonctionne réellement. Les données sont collectées à partir de l'environnement par les capteurs/appareils. Ici, un capteur peut être un capteur autonome ou un appareil intégré avec des capteurs tels que notre téléphone intelligent. Ces données peuvent être des données simples comme la température ou la lecture de distance ou des données complexes comme un flux vidéo. Les données collectées sont ensuite envoyées au cloud (stockage Internet) via des canaux de connectivité comme Wi-Fi, Satellite, Bluetooth, LAN, etc., sélectionnés comme compromis entre divers paramètres tels que la consommation d'énergie, la portée et la bande passante, selon l'application IOT particulière. Une fois que les données sont reçues par le cloud, elles sont traitées par un logiciel. Cela implique d'extraire les informations requises à partir des données reçues. Cela peut être aussi simple que de déterminer si la lecture de la température ou de la distance se situe dans des limites acceptables ou aussi complexe que d'identifier des objets à l'aide des informations vidéo reçues. Une fois les données traitées par le logiciel, les résultats finaux sont communiqués à l'utilisateur par e-mail, SMS ou notification. Parfois, en fonction des résultats, l'utilisateur peut modifier les paramètres requis et affecter le système. Par exemple, si la lecture de la température de la maison est trop basse, l'utilisateur peut augmenter à distance la température du radiateur pour augmenter le degré de chaleur. De plus, parfois, le paramètre donné peut être automatiquement ajusté pour obtenir les résultats souhaités, au lieu de toute intervention humaine.Applications possibles de l'IoTDifférents technologues, livres et études de recherche ont des points de vue différents sur les applications possibles de l'Internet des objets (IoT). Certaines recherches divisent les applications de l'IoT en trois domaines. Ils sontIndividuels - pour une vie intelligenteIndustrie - pour des opérations commerciales efficacesInfrastructure - pour des villes intelligentesUne petite liste de nombreuses applications possibles de l'IoT dans chacun des domaines est mentionnée ci-dessous.Applications IoT divisé en trois catégories. Ce sont des systèmes de sécurité à domicile, des systèmes de surveillance, des systèmes d'alarme (fumée, mouvement, gaz, etc.) Des systèmes de surveillance de l'énergie comme l'éclairage, un thermostat, des appareils ménagers, des compteurs d'énergie. vidéo, projecteurs, etc.Systèmes de surveillance de la santé personnelle comme la tension artérielle, le diabète, l'ECG, etc.Électronique grand publicAppareils portables comme des montres pour une vie de qualitéSurveillance et suivi de la condition physique pour une vie intelligenteSurveillance des enfants, des personnes âgées et des animaux de compagnie pour une vie sûreLoisirs et divertissements pour une vie de qualitéVoiture intelligente ou système de transportSans conducteur ou conduite autonomeInformations sur la circulationDiagnostics de véhicules comme le moteur, l'huile, les freins, etc.Services basés sur la localisation comme le GPSPour que les industries gèrent efficacement leurs affaires, un système intelligent pour contrôler et organiser le processus. Certains des marchés possibles associés à l'industrie sont mentionnés ci-dessous. L'agriculture comprend l'irrigation, la production, le bétail, l'élevage, etc. Dans les usines, le concept d'automatisation, de robotique, de contrôle des machines et des processus, etc. , climatisation, ventilation, CVC, éclairage, surveillance de l'énergie, etc.Fabrication de communicationDans le secteur de la santé, surveillance de la santé, laboratoires cliniques et de recherche, diagnostic, traitement et assurance.Les magasins intelligents comprennent les distributeurs automatiques, les guichets automatiques, les points de vente électroniques, les unités de vente au détail intelligentes, l'hôtellerie etc. L'environnement intelligent comprend la surveillance et la surveillance de la pollution de l'air et de l'eau. Les réseaux intelligents comme le réseau d'eau, le réseau d'énergie, les oléoducs, etc. Afin de construire et de développer des villes et des communautés intelligentes, l'ingrédient principal est l'infrastructure intelligente. Les applications possibles dans les infrastructures des villes intelligentes sont les suivantes :Éducation intelligenteSécurité, défense et gestion des catastrophesLa sécurité publique comprend les ambulances, la police, les pompiers et la surveillance.Les transports publics comprennent les trains, les bus, les avions, le fret, les véhicules intelligents, etc.Les autoroutes comprennent l'éclairage, le stationnement , péages, compteurs, etc.Applications IoTL'Internet des objets (IoT) peut être utilisé pour une grande variété d'applications, notamment les maisons, les systèmes énergétiques, l'agriculture, la santé, l'industrie, la logistique et l'environnement. au dessous de. Basés sur un domaine d'application spécifique, les produits IoT sont principalement classés en vêtements intelligents, ville intelligente, maison intelligente, environnement intelligent et entreprise intelligente. les lumières en cas de besoin. Cet éclairage intelligent est obtenu en utilisant des lumières à semi-conducteurs (telles que des lumières LED) et des lumières IP. En détectant les changements environnementaux et les mouvements humains, les lumières sont contrôlées à l'aide des appareils intelligents. Les applications IoT telles que les applications mobiles et les applications Web permettent de contrôler à distance ces lumières sans fil et connectées à Internet. Les appareils intelligents dans les maisons rendent la gestion et le contrôle beaucoup plus faciles que les appareils ayant leurs propres commandes ou télécommandes. L'Internet des objets permet à l'utilisateur d'obtenir les informations d'état ainsi que la capacité de contrôle à distance à distance. Certains des appareils fonctionnent sur la base de l'IoT, notamment des réfrigérateurs intelligents (qui gardent une trace de divers articles stockés à l'aide d'étiquettes RFID), des thermostats intelligents pour contrôler la température, laveuses/sécheuses, téléviseurs intelligents, etc. Le système de détection d'intrusion utilise divers capteurs (comme les capteurs PIR et de porte) et des caméras de sécurité afin de détecter les intrusions et ensuite de donner des alarmes. Les dispositifs IoT sur les maisons fournissent les alertes d'intrusion sous la forme d'un SMS ou d'un e-mail à l'utilisateur et à la police à proximité. Les systèmes d'intrusion sont basés sur la technologie Universal-Plug and-Play, qui génère les messages d'intrusion en utilisant des techniques de traitement d'image pour reconnaître et extraire le sujet d'intrusion. Les détecteurs de fumée et de gaz dans les maisons et les bâtiments détectent la fumée (qui est le signe précoce d'un incendie) et les gaz nocifs (tels que le monoxyde de carbone, le GPL, etc.). Ces capteurs intelligents peuvent déclencher des alertes et envoyer un e-mail ou SMS à l'utilisateur ou au service de sécurité local. Les systèmes de circulation et de stationnement CitiesSmart utilisent des capteurs et des circuits basés sur l'IoT pour transférer les données sur Internet. Le capteur détecte le nombre de places de stationnement vides et envoie en conséquence les informations à la base de données principale sur Internet. Ensuite, l'application de stationnement intelligent dans les téléphones intelligents, les tablettes et le système de navigation embarqué affiche en continu les informations de stationnement au conducteur. De même, les embouteillages sur les routes peut être réduit en utilisant un système distribué de réseaux de capteurs capables de détecter des informations sur les routes et de transmettre les informations au serveur principal via Internet. L'éclairage intelligent économise l'énergie en contrôlant les lumières sur les routes, les parcs, les bâtiments, etc. Ces lumières intelligentes sont connectées à Internet pour réaliser la télécommande, les horaires d'éclairage et le contrôle de l'intensité de l'éclairage. Les capteurs attachés aux lumières sont capables de contrôler l'éclairage en fonction des conditions ambiantes et communiquent également avec d'autres lumières (circuits) pour échanger le information.Le système de surveillance intelligent assure la sûreté et la sécurité en surveillant les infrastructures, les transports publics et les événements. Ce système se compose d'un grand nombre de caméras de vidéosurveillance connectées et distribuées à Internet qui envoient les informations au système de stockage central basé sur le cloud. Le système de surveillance météorologique basé sur l'environnement IoT collecte les différentes données des capteurs (température, pression, humidité, etc.) les applications basées sur le cloud. Les données collectées par le cloud, analysées et visualisées plus avant sur des applications de surveillance météorologique basées sur l'IoT sur des mobiles, des ordinateurs et d'autres dispositifs d'affichage. Il envoie également les alertes météorologiques aux utilisateurs abonnés à partir des applications basées sur le cloud. Les systèmes de surveillance de la pollution atmosphérique et sonore basés sur l'IoT peuvent surveiller les gaz nocifs dans l'air causés par les automobiles et les usines ainsi que les niveaux de bruit dans l'environnement donné en utilisant divers capteurs .Des capteurs gazeux et métrologiques sont utilisés pour surveiller la pollution de l'air et sont déployés dans plusieurs stations de surveillance distribuées. Toutes ces stations sont interconnectées les unes aux autres à l'aide d'une communication de machine à machine. De même, dans le cas des systèmes de surveillance du bruit, diverses stations de surveillance du bruit distribuées sont déployées à divers endroits, à partir desquelles les données de bruit sont agrégées dans les serveurs ou dans le cloud. Forêt basée sur l'IoT les systèmes de détection d'incendie utilisent un certain nombre de nœuds sensoriels ou de surveillance qui sont déployés à divers endroits dans la forêt. Ce système permet la détection précoce des incendies en détectant les différentes données des capteurs (température, niveaux de luminosité, humidité, etc.) au niveau des nœuds. Les réseaux EnergySmart collectent et analysent les données collectées à partir de divers réseaux électriques et fournissent en conséquence des informations prédictives et des recommandations au service public. entreprises. La surveillance de la santé d'un équipement et de l'intégrité du réseau peut être évaluée à l'aide de technologies de détection et de mesure basées sur l'IoT. Les compteurs intelligents peuvent capturer la consommation d'énergie en temps réel de divers clients et sont capables de transférer des données à distance vers le serveur principal, Éteignez l'alimentation électrique en cas de besoin et empêche les vols d'électricité. Les systèmes basés sur l'IoT avec transformateur au point d'interconnexion de diverses sources d'énergie renouvelables au réseau aident à déterminer diverses variables électriques et, par conséquent, les problèmes de stabilité et de fiabilité du réseau sont évités. Les systèmes d'irrigation intelligents économisent l'eau et l'électricité tout en améliorant les rendements des cultures. Les capteurs d'humidité du sol ainsi que les appareils IoT déterminent la quantité d'humidité du sol et activent en conséquence les pompes d'irrigation. De plus, ce système d'irrigation intelligent collecte les données d'humidité du sol en continu sur le serveur, qui peuvent être utilisées pour planifier les horaires d'arrosage. IndustriesIoTs joue un rôle important dans les applications industrielles pour surveiller les conditions de fonctionnement de la machine, le pronostic et le diagnostic des machines en cas de panne et le contrôle à distance des machines en cas de besoin.Les dispositifs IoT avec capteur et actionneurs permettent d'optimiser en temps réel les réseaux de chaînes d'approvisionnement de fabrication et sa production.Systèmes médicaux et de santéWearable Les appareils IoT permettent une surveillance continue de divers paramètres physiologiques qui fournissent un système de notification de santé d'urgence et des systèmes de surveillance de la santé à distance. Ces appareils portables dotés de capteurs tels que la température corporelle, le pouls, la fréquence cardiaque, la pression artérielle, etc. collecte les données des paramètres de santé, détermine les anomalies et génère en conséquence l'alarme ou les notifications aux utilisateurs ou aux médecins.Les appareils LogisticsIoT peuvent piloter efficacement les différents systèmes de transport en mettant en œuvre une interconnexion entre les véhicules et les conducteurs ou les utilisateurs.Il peut fournir un guidage routier avancé, un itinéraire de véhicule et la planification en combinant les modèles d'itinéraires et les horaires de transport en fonction de la disponibilité des véhicules. Le système de transport intelligent comprend le suivi des véhicules, la perception automatique des péages, la sécurité et les systèmes d'assistance routière.Avantages de l'IoTIl encourage la communication des appareils, offrant ainsi plus de transparence avec moins d'efficacité et de meilleures qualités pour fournir les résultats finaux requis.Avec une communication directe des appareils, sans intervention humaine , l'automatisation est devenue une réalité, ce qui a à son tour conduit à une sortie rapide et opportune. L'IOT a ouvert la porte à une vaste gamme d'informations, en particulier à partir de scénarios du monde réel, qui permettent des décisions rapides. Avec l'IOT, il est désormais possible de suivre sur des données plus précises et plus précises grâce à une surveillance efficace et permet ainsi une réponse rapide en fonction des paramètres surveillés. L'IOT fournit des informations plus réelles, ce qui peut conduire à une gestion efficace des ressources. entre eux, de manière à travailler avec des standards communs.Sécurité : Avec un n écosystème d'appareils fréquemment connectés communiquant sur le réseau, les données sont plus sujettes aux attaques d'intrus ou de pirates. Complexité : Avec des conceptions, un déploiement et une maintenance compliqués, l'IOT est assez complexe avec son utilisation de plusieurs technologies et sa diversité. Chômage : Avec plus l'automatisation, il existe un risque élevé que de nombreux travailleurs qualifiés perdent leur emploi, entraînant ainsi des problèmes de chômage.ConclusionEn bref, l'Internet des objets peut être une aubaine lorsqu'il est utilisé efficacement, en exploitant au maximum les informations obtenues, nos connaissances.

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