اینترنت اشیا یک اصطلاح پرزرق و برق است که جامعه علمی مدت زمان زیادی روی آن کار کرده است. تولیدکنندگان پس از آنکه کارکردهای عینی و موفقیتآمیز دستگاههای اینترنت اشیا را به اثبات رساندند، اکنون به‌دنبال آن هستند تا به این دستگاهها اجازه دهند به‌شکل کاربردیتری دادهها را جمعآوری کنند. محققان و تولیدکنندگان به‌دنبال آن هستند تا اطلاعات دستگاههای اینترنت اشیا را براساس بازههای زمانی دقیق جمعآوری و طبقه‌بندی کنند…
یک نمونه بارز در این مورد را میتوان در صنعت برقرسانی مشاهده کرد. این صنعت به‌دنبال آن است اطلاعات دقیقی درباره میزان مصرف برق مشتریان جمعآوری کند و در ادامه مدلها و تجهیزات مصرفی بهتری را در اختیار مصرفکنندگان قرار دهد. راه‌اندازی سیستمهای تولید انرژی خورشیدی روی سقف خانهها از جمله این موارد است.
یکی از اصلیترین موانع پیشرفت و توسعه تجهیزات اینترنت اشیا هزینههای گاه سرسامآور تولید این تجهیزات است. اما به‌لطف ابزاری به‌نام رزبری پای و گسترش روزافزون توسعه اکوسیستم آن، پروژههای اینترنت اشیا نباید زیاد هزینهبر باشند. برای مثال، آخرین همایش تبادل اطلاعات در لاس وگاس شامل مجموعه ابزارهای مرتبط با اینترنت اشیا بود که نشان داد این ابزارها را با هزینه کم و بدون دردسر نیاز به کدنویسی برای سیستمهای اینترنت اشیا میتوان راه‌اندازی کرد. در ادامه با 15 راهکار درباره اینترنت اشیا که تمرکز اصلی آن‌ها روی رزبری پای است آشنا خواهیم شد. در این مقاله با مجموعه ابزارهایی آشنا خواهید شد که میتوان از آن‌ها برای ساخت یک راهکار عملی برای جمعآوری اطلاعات از مکانهایی مثل یخچال فریزر، سقفهای کاذب مراکز داده یا مکانهایی که در میدان دید ما نیستند استفاده کرد.
طراحی drag-and-drop
MyDevices Cayenne سازنده پروژه drag-and-drop برای طراحی سامانههای اینترنت اشیا است. تا به امروز این پروژه سادهترین روش شروع ساخت سیستمهای اینترنت اشیا به‌وسیله رزبری پای شناخته شده است که حالا از آردینو نیز پشتیبانی میکند. از جمله قابلیتهای این بورد میتوان به یک داشبورد مبتنی‌بر کلاود و همین طور اپلیکیشنهایی برای iOS و اندروید اشاره کرد. همچنین، یک سیستم راهنما دستورالعملهای گام به گام تصویری برای اتصال حس‌گرها به این بورد را شرح میدهد. برای دانلود و نصب این سیستم روی رزبری پای تنها به اجرای دو فرمان نیاز است. در ادامه ویزارد به شما نشان میدهد چگونه میتوانید Cayenne را روی رزبری پای نصب کنید. نخستین فرمان مربوط به دانلود (wget) است. دومین فرمان گواهینامههای مربوط به هر بورد رزبری پای را تنظیم و Cayenne را برای کار آماده میکند. این سیستم ابرمحور میتواند با drag-and-drop از داخل یک مرورگر وب یا از طریق دستگاه iOS یا اندروید شما پیکربندی شود. میتوانید از طریق عبارتهای شرطی if-then مبتنی‌بر دادهها و عملگرهای حس‌گر اینترنت اشیا خود فرامین جدید را ایجاد و برای عملکردهای خودکار زمانبندی تعریف کنید (مثل خاموش کردن لامپها در بازههای زمانی مشخص).
Cayenne مجموعه گستردهای از نمودارها و ویجتها را در داشبورد شما همراه با یک گزینه صفحه گسترده برای دانلود تاریخچه داده ارائه میکند. دو توسعه جدید بزرگ به مدخلهای MQTT IoT اضافه شده است که میتواند به سیستمهای اختصاصی اینترنت اشیا و سیستم رادیویی دوربورد LoRa لینک شود. نسخه رایگان Cayenne تنها حجم مشخصی از داده را طی مدت زمانی خاص ذخیره میکند. نسخه غیررایگان هیچ محدودیتی ندارد.
تحلیل داده با Initial State
Initial State به شما اجازه میدهد تا داده پروژههای اینترنت اشیا خود را تحلیل کنید. با کمک آن میتوانید دادهها را از دستگاههای اینترنت اشیا به حساب کاربری Initial State خود منتقل نمایید و بررسی کنید چه اطلاعاتی درباره سیستم اینترنت اشیای شما به بیرون درز کرده است. یکی از آزمایش‌های موفق انجام شده با Initial State مربوط به کند و کاو داده موجود در Seed Studio Wio Link بود که از سیستم اتصال Grove (بدون نیاز به لحیم‌کاری) استفاده میکند. Initial State از چند پلتفرم جدید همچون Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone و Particle و همچنین از ابزارهای برنامهنویسی مثل Python, Java, C, Ruby, Thingsee و Node.js پشتیبانی میکند.
Initial State را میتوان به‌عنوان یک سیستم برنامهنویسی سطح پایین در نظر گرفت که به شما امکان میدهد تا دادههای پایه پروژههای اینترنت اشیا خود را به دست آورید و از طریق یک داشبورد تحت وب بازبینی کنید. همچنین، Initial State گزینههایی برای محیطهای برنامهنویسی حرفهای در اختیار شما قرار میدهد که به‌کمک آن میتوانید بازبینی داده را به محیط کاری موجود خود منتقل کنید. علاوه بر این Initial State یکپارچهسازی خود با مجموعه بزرگی از سیستمها از قبیل Fitbit, Alexa, IFTTT و حتی Amazon Dash Buttons را نیز تسریع کرده است. نسخه رایگان Initial State تنها حجم مشخصی از داده را طی مدت زمانی خاص ذخیره میکند، اما نسخه غیررایگان هیچ محدودیتی ندارد.
آماده کردن پروژه با Node-Red
Node-Red ابزاری بصری برای آمادهسازی پروژههای اینترنت اشیا است. با وجود اینکه سیستم برنامهنویسی گرافیکی Node-Red برای رزبری پای در نظر گرفته نشده است، اما مثالهای فراوانی در آن تعبیه شده است که نشان میدهد چگونه میتوان از رابط حس‌گرها در این دستگاه استفاده کرد. این سیستم مبتنی‌بر جاوا برای نصب چند پکیج نرمافزاری خود به خط فرمان رزبری پای نیاز دارد. خوشبختانه تولیدکنندگان این ابزار مجموعه آموزشهای گام به گام و تعدادی ویدئوی راهنما در سایت خود قرار دادهاند. رابط کاربری اصلی Node-Red از طریق مرورگر وب هم از طریق رزبری پای و هم مرورگرهای وب متصل به شبکه قابل دسترس است. شما باید برای ذخیرهسازی یا اتصال دادههای خود به یک سیستم ذخیره داده دیگر، از یکی از ماژولهای این مجموعه استفاده کنید. بعد از استفاده از ماژولها متوجه خواهید شد توضیحات بعضی از آن‌ها با جزئیات بیان نشده است و بعضی از توابع استفاده شده تکراری هستند. شما با Node-Red میتوانید به‌راحتی دادههای مربوط به حس‌گرهای درجه حرارت و رطوبت را تحلیل و آن‌ها را روی یک شبکه مجهز به سرور MySQL ذخیره کنید. تجربه کار با لینوکس خیلی کمک‌کننده است، اما کسانی که این تجربه را ندارند نیز میتوانند با استفاده از آموزشهای موجود دستورالعملهای کار با این سیستم را قدم به قدم یاد بگیرند.
به دست آوردن جزئیات مربوط به دادهها با Splunk
Splunk یک ابزار بسیار مفید برای فهرست‌بندی و درک داده شبیه به هادوپ است که نقش عمدهای را در دنیای بزرگ دادهها ایفا میکند. این ابزار به این دلیل در فهرست ما قرار گرفت که میتواند به‌خوبی از عهده جمعآوری دادهها براساس بازههای زمانی مشخص برآید و این امکان را در اختیار شما بگذارد تا به‌شکل کارآمدتری بدون نیاز به مدیریت یک بانک اطلاعاتی کامل دادههای خود را ذخیره کنید. شرکتهایی مثل امریکن اکسپرس، فورد و کوکاکولا برای تحلیل حجم عظیمی از تراکنش دادههای خود از Splunk استفاده کردهاند. یک مثال خوب در این زمینه مربوط به یک مدرسه در امریکا است که توانسته با استفاده از این ابزار یک داشبورد تولید انرژی با استفاده از باد و انرژی خورشیدی را تماماً براساس منابع داده انرژی استاندارد ایجاد کند. براساس تعداد منابع و دفعات استفاده از آن میتوانید ماشینهای فهرست‌بندی اضافی (ماشینهای مجازی) را به آن ضمیمه کنید تا سرعت فهرست‌بندی افزایش پیدا کند. کار با Splunk کمی پیچیده است، اما چند مجموعه آموزشی و ویدئویی ساخته شده به شما کمک میکنند به‌سرعت استفاده از این ابزار را شروع کنید.
کنترل مصرف برق با ماژول رله برق Adafruit
استفاده از واحدهای توزیع برق (PDUs) شبیه به آن‌ها که در فناوری سرورها به کار میرود، میتواند بسیار کاربردی باشد، اما همیشه هزینه آن توجیهپذیر نیست. برای بعضی مکانهای خاص، اتصال یک رله به رزبری پای میتواند یک ابزار کنترل انرژی کارآمد را فراهم کند. ماژول رله برق چهار پریزه قابل کنترل Adafruit یک راهکار مناسب و کنترلپذیر توسط رزبری پای است و به‌عنوان نمونه میتوان از آن به همراه یک حس‌گر کنترل دما برای کنترل بخاری یک آکواریوم استفاده کرد.
فراموش کردن لحیم‌کاری با PiFace Digital 2
یکی از مشکلاتی که در طراحی اینترنت اشیا و استفاده از حس‌گرها وجود دارد نیاز به لحیم‌کاری است. PiFace Digital 2 یک بورد جانبی است که پینهای ورودی/ خروجی رزبری پای را به یک ترمینال پیچی ساده تبدیل میکند. این ابزار همچنین چند رله را به شما ارائه میکند که میتوان از آن برای کنترل برق مورد نیاز سایر دستگاهها استفاده کرد. علاوه بر این PiFace Digital 2 از چند دکمه و LED تشکیل شده است که شما به‌وسیله آن‌ها میتوانید راحتتر عملیات خاموش کردن یا شناسایی وضعیت سیستم را بدون نیاز به استفاده از نمایشگر، ماوس و کیبورد مدیریت کنید. PiFace Digital 2 استفاده از رزبری پای را بسیار سادهتر میکند.
برطرف کردن مشکل قطع برق با Pi UPS
یکی از عمدهترین مشکلات پیش روی رزبری پای ایجاد وقفه در استفاده از کارت Micro SD برای ذخیرهسازی اطلاعات است. اگر در زمانی که سیستم مشغول نوشتن اطلاعات روی کارت حافظه است برق قطع شود، به‌راحتی ممکن است سیستم فایل دچار آسیبدیدگی شود. در واقع اولین عامل نقص و خرابی رزبری پای در زمان استفاده خاموش شدن ناگهانی در زمان قطع برق است. Pi UPS یک بورد جانبی است که یک منبع تغذیه بدون وقفه یکپارچه را فراهم میکند. این ابزار هم میتواند مراحل خاموش کردن صحیح سیستم را انجام دهد و هم به شما اجازه میدهد بدون از دست دادن دادهها برق مورد نیاز دستگاه را فراهم کنید.
آماده کردن LCD برای نمایش ساعت و نشانی IP
بزرگترین مشکل راه‌اندازی یک سیستم رزبری پای بدون استفاده از نمایشگر، ماوس و کیبورد این است که اگر آن را با استفاده از DHCP روی یک شبکه راه‌اندازی کرده باشید، قادر نیستید به‌راحتی نشانی IP مورد نظر خود را برای دسترسی از راه دور پیدا کنید. مایکل اسکلار به‌خوبی این مشکل را برطرف کرده است. او در راهنمای خود آورده است که چگونه میتوان با استفاده از یک مدار ساعت، نشانی IP فعلی را روی یک LCD ارزان‌قیمت نمایش داد. با ترکیب این مدار با PiFace Digital 2 و چند کانکتور IDC میتوانید بدون نیاز به لحیم‌کاری این ابزار را آماده کنید. توجه داشته باشید که کانکتورهای IDC از سیمهایی با اندازه مشخص استفاده میکنند که باید به‌دقت انتخاب شوند. در اینترنت آموزشهای زیادی درباره روش صحیح استفاده از این کانکتورهای ارزشمند وجود دارد. برای مشاهده این راهنما به لینک زیر مراجعه کنید:
https://learn.adafruit.com/drive-a-16×2-lcd-directly-with-a-raspberry-pi…
کوتاه کردن فاصلهها با VNC
بعضی اوقات میخواهید از راه دور به رابط کاربری رزبری پای خود دسترسی داشته باشید. یکی از معروفترین روشهای این کار استفاده از VNC است که محیط گرافیکی رابط کاربری شما را روی کامپیوتر، تبلت یا تلفن هوشمند نمایش میدهد. اعضای گروه Dexter Industries یک راهنمای گام به گام درباره نحوه تنظیمات و استفاده از VNC را روی یک تبلت و اتصال و دسترسی به رابط کاربری رزبری پای تهیه کردهاند که میتواند برای تازهکاران بسیار مفید باشد. یکی از نکاتی که در مورد VNC باید به آن توجه داشته باشید این است که در اغلب موارد گذرواژه به‌شکل متنی و ناامن ارسال میشود؛ بنابراین، اگر قصد دارید از راه خیلی دور این کار را انجام دهید باید کمی وقت بگذارید و نحوه تونل زدن از طریق SSH به VNC را یاد بگیرید تا همه چیز به‌صورت کد شده منتقل شود. برای مشاهده این راهنما به لینک زیر مراجعه کنید:
/https://www.dexterindustries.com/howto/walk-through-and-tutorial-on-how
کنترل سیستم آبیاری با رزبری پای
این روزها آب آشامیدنی تقریباً به یک کالای کمیاب تبدیل شده است و به همین دلیل در خیلی از مناطق دنیا برای جلوگیری از مصرف زیاد، هزینه آب به‌صورت تصاعدی محاسبه میشود. در خیلی از موارد اگر بتوانید ثابت کنید چه مقدار از این آب را برای آبیاری استفاده کردهاید، میتوانید این میزان از مصرف را از هزینه آب‌بها کسر کنید. جیسون گلیم در راهنمای خود نشان میدهد چگونه کنترل و محاسبه میزان مصرف آب را در سیستم آبیاری خود به انجام رسانده است و با استفاده از Windows IoT و Azure توانسته یک سیستم کامل مبتنی‌بر کلاود را راه‌اندازی کند.
شاید اگر میزان مصرف آب شما به‌اندازه کافی پایین باشد، بتوانید از این طرح تشویقی برای کم کردن آب‌بهای دفتر کار خود نیز استفاده کنید. کنترهای آب بزرگتر یک آهنربای کوچک زیر عقربهگردان خود دارند که میزان دقیق مصرف را در هر چرخش به عدد نشان میدهد. شما میتوانید با استفاده از یک کنتر مغناطیسی تعبیه شده در خارج از محفظه کنتر اصلی همین کار را انجام دهید و شمارش میزان مصرف را با رزبری محاسبه و به کلاود یا هر کجای دیگر ارسال کنید. برای مشاهده این راهنما به لینک زیر مراجعه کنید:
https://www.hackster.io/evilJ/raspberry-sprinkle-21af4e
