Do inteligentnych urządzeń można podłączyć o wiele więcej niż tylko ekspresy do kawy. Istnieje kilka scenariuszy osobistych i biznesowych zastosowań, w których IoT może ulepszyć istniejące rozwiązania, a nawet stworzyć nowe podejścia. W tej części omówimy najważniejsze zastosowania IoT oraz przyjrzymy się, w jaki sposób możliwości oferowane przez IoT stale się rozszerzają. Należy pamiętać, że niektóre z tych przykładów są dziś raczej koncepcją, podczas gdy inne to istniejące już produkty.
Inteligentne domy
Kawalerkę, mieszkanie, a nawet cały dom można wyposażyć w technologię IoT zgodnie z naszymi potrzebami, przyzwyczajeniami i codzienną rutyną. W przypadku samodzielnego budowania systemu IoT to Ty jesteś integratorem, który łączy te inteligentne "rzeczy", podłącza je do Internetu oraz projektuje i opisuje swoje potrzeby. Zbudowanie systemu IoT, który uczyni mieszkanie lub dom inteligentnym i zdolnym do reagowania na nasze potrzeby, wymaga podstawowych umiejętności informatycznych i ogólnej wiedzy o sobie samym. Kilka firm sprzedaje właścicielom urządzenia IoT z możliwością skonfigurowania rozwiązania opartego na IoT, dzięki czemu mogą stworzyć dom dostosowany do ich przyzwyczajeń i potrzeb.
W większości systemów IoT, jak również w domach wyposażonych w IoT, czujniki i aktuatory tworzą kompleksowe lokalne systemy IoT. Do nadzoru i interakcji z systemem można wykorzystać dedykowane sterowniki lub specjalne aplikacje na smartfony i tablety.
Istnieje kilka gadżetów, które można wykorzystać jako elementy IoT inteligentnego domu. Przyjrzyjmy się niektórym z nich:
Oświetlenie:
Inteligentne żarówki mogą zostać podłączone do sieci IoT inteligentnego domu. Takie połączenie pozwala światłom reagować na powiadomienia ustawione przez użytkownika. Na przykład dzięki rozpoznawaniu twarzy (kamera przy drzwiach wejściowych) światła mogą automatycznie włączać się, gdy przychodzimy do domu i automatycznie wyłączać, gdy wychodzimy z domu. Lub dzięki czujnikom ruchu światła mogą włączać się i wyłączać w zależności od ruchu użytkownika. Światła mogą również dostosowywać się do informacji pogodowych pobieranych z internetu lub dostosowywać się do naszego stanu emocjonalnego - odgadywanego przez system IoT na podstawie naszego zachowania.
Drzwi:
Drzwi również stają się " inteligentniejsze" dzięki IoT. Innym przykładem rozpoznawania twarzy za pomocą systemów IoT opartych na kamerach jest posiadanie inteligentnego czujnika blokady/odblokowania drzwi, który jest połączony z kamerą. Kiedy wszyscy członkowie rodziny opuszczają dom, drzwi same się blokują, a kiedy pierwszy członek rodziny wraca do domu, drzwi otwierają się.
Okna i rolety okienne:
Okna mogą reagować automatycznie dzięki czujnikom reagującym na zmiany pogody, temperaturę wewnątrz i na zewnątrz oraz jakość powietrza. Na przykład okna mogą się automatycznie zamykać, gdy pada deszcz lub otwierać, gdy jakość powietrza w pomieszczeniu się pogarsza. Rolety okienne mogą reagować na ilość wpadającego światła słonecznego, automatycznie zaciągając zasłony.
Lodówka:
Inteligentna lodówka może wykrywać i monitorować ilość dostępnych w środku produktów. Gdy zabraknie jakiegoś podstawowego produktu spożywczego, lodówka powiadomi o tym użytkownika, a także może automatycznie zamówić go przez Internet.
Ogród:
Zewnętrzna część domu również może być wyposażona w urządzenia IoT. Czujniki mogą mierzyć suchość gleby i jeśli jest ona zbyt sucha, zautomatyzowany system podlewa ogród. Jeśli trawa przekroczy określoną wysokość, robot-kosiarka skosi trawnik.
Przy uwzględnieniu całej sieci czujników IoT nasz dom może stać się jeszcze bardziej inteligentny pod wieloma względami, takimi jak bezpieczeństwo i efektywność energetyczna.
System bezpieczeństwa:
W oparciu o podłączone światła, drzwi, okna i rolety można stworzyć inteligentny system bezpieczeństwa, który będzie imitował obecność rodziny, a także wysyłał alerty, jeśli ktoś spoza rodziny będzie próbował wejść na teren posesji.
Optymalizacja zużycia energii:
Na podstawie zebranych danych o naszym zachowaniu w domu i zużyciu energii można stworzyć profil energetyczny i zoptymalizować go poprzez automatyczne wyłączanie nieużywanych świateł, zapewnienie inteligentnej wentylacji w oparciu o temperaturę i jakość powietrza wewnątrz i na zewnątrz, a także posiadanie adaptacyjnego i automatycznego systemu ogrzewania.
Te i inne czujniki oraz aktuatory mogą zostać dodane do inteligentnego domu z obsługą IoT. Użytkownik jako integrator decyduje o tym, które elementy należy uwzględnić, aby odpowiadały jego konkretnym potrzebom.
Opieka zdrowotna
Jeśli możemy wyposażyć nasze domy w urządzenia IoT, to co z nami samymi? Czy możemy wyposażyć swoje ciało w urządzenia IoT? Oczywiście, że tak! Ale nie martw się - nie oznacza to, że musisz koniecznie wszczepić sobie implanty. Istnieje wiele czujników IoT, które można bez problemu nosić - na przykład inteligentne zegarki, inteligentne buty lub monitor tlenu we krwi - oraz urządzenia IoT, takie jak inteligentne poduszki i inteligentne szafki na leki, z których możemy korzystać.
Za pomocą tych czujników można zebrać dużą ilość danych o użytkowniku. Mogą być one następnie analizowane przez użytkownika, specjalistów lub programy komputerowe po to, aby zapewnić zdrowsze życie lub lepsze wyniki w sporcie.
Zobaczmy kilka przykładów zastosowania czujników IoT w sporcie i opiece zdrowotnej:
Sporty amatorskie:
Obecnie najczęściej używanymi produktami typu wearable są inteligentne zegarki (smartwatche). Mogą one śledzić liczbę wykonanych kroków, spalone kalorie, czas spędzony aktywnie, tętno, czas snu i jego jakość. Na podstawie tych danych ludzie mogą dostosować swoje codzienne czynności i pory snu, aby poprawić swoje zdrowie.
Sporty półprofesjonalne/zawodowe:
W przypadku sportowców półprofesjonalnych i profesjonalnych zebrane dane są przesyłane i analizowane przez trenera (osobiście lub zdalnie przez Internet). Na podstawie tych danych trener przedstawia sugestie dotyczące planu treningowego. Niektóre dyscypliny sportowe na poziomie profesjonalnym mogą być wyposażone w bardziej zaawansowane czujniki, które pomagają trenerowi opracować bardziej precyzyjny plan treningowy, np. but z pomiarem mocy do jazdy na rowerze i biegania lub z pomiarem tlenu we krwi.
Indywidualna opieka zdrowotna:
Osobista odpowiedzialność i profilaktyka mają kluczowe znaczenie dla opieki zdrowotnej. Wiedza o stanie zdrowia ludzi oparta na danych może uratować życie nawet bez udziału personelu medycznego. Smartwatche z funkcją ECG mogą wykryć niektóre poważne choroby serca, monitory pulsu mogą ostrzegać o nieprawidłowych obszarach pulsu, a nawet znajomość dziennej aktywności i czasu snu może mieć duży wpływ.
Profesjonalna opieka zdrowotna:
Dane dotyczące zdrowia mogą być również nadzorowane przez lekarzy. Osoby cierpiące na choroby przewlekłe często nie przestrzegają planu leczenia. Dzięki zastosowaniu urządzeń wearable IoT nawyki i stan zdrowia pacjenta będą całkowicie widoczne dla lekarzy. Dzięki IoT lekarze są teraz w stanie ostrzegać swoich pacjentów, aby przestrzegali planu medycznego, a także są w stanie dostosować plan jeśli będzie to konieczne. W razie potrzeby lekarz może również zasugerować umówienie się na osobistą wizytę.
Nawet jeśli tylko obecnie dostępne urządzenia IoT byłyby wykorzystywane w sporcie i opiece zdrowotnej, ludzie odczuliby znaczną poprawę swojego ogólnego stanu zdrowia. A jesteśmy dopiero na początku rewolucji IoT!
Rolnictwo
Przekonaliśmy się na przykładzie poprzednich dwóch studiów przypadku, jak IoT może poprawić osobiste samopoczucie, życie w domu i zdrowie. Co jeszcze jest nam potrzebne? Żywność! Zobaczmy, jak IoT może nam pomóc w konsekwentnej produkcji żywności lepszej jakości - i większej jej ilości - przy niższych kosztach.
Wraz ze wzrostem populacji poziom produkcji żywności musi dotrzymać kroku bez pogorszenia jakości. IoT może wywołać prawdziwą rewolucję w rolnictwie.
W historii ludzkości dane zwykle nie były zbierane przez maszyny, ale przez rolników, którzy dzielili się swoimi doświadczeniami z rodziną i sąsiadami. Na podstawie własnych i wspólnych doświadczeń opracowywali oni strategię uprawy roślin i hodowli zwierząt. Strategia ta była zawsze uaktualniana o najnowsze doświadczenia i dostosowywana do zmian środowiskowych i pogodowych.
Obecnie jednak potrzeby społeczeństwa zmieniły się i wzrosły, a produkcja dostosowała się do nich. Wykorzystanie danych jest największym czynnikiem sukcesu w planowaniu produkcji. Gromadzenie danych nie jest już procesem manualnym - jest automatyczne i może funkcjonować na całym świecie. Jeśli strategia oparta na danych sprawdza się w USA, to prawdopodobnie sprawdzi się również w Europie, o ile uwzględnione zostaną wszystkie ważne aspekty, takie jak temperatura, wilgotność, rodzaje nasion/zwierząt, minerały w wodzie itd.
Gdy czujniki są używane do zbierania danych w rolnictwie, a dane są wykorzystywane do podejmowania decyzji, mamy już do czynienia z inteligentnym rolnictwem. W systemie inteligentnego rolnictwa całkowicie opartym na IoT czujniki nie tylko zbierają dane, ale zautomatyzowana strategia dostosowuje proces zgodnie z zebranymi informacjami w celu poprawy produkcji.
W rolnictwie niemal każdy niuans produkcji może być monitorowany przez czujniki: temperatura, wilgotność, wilgotność gleby, zawartość składników odżywczych, wagi, godziny nasłonecznienia itp. Zebrane dane są przesyłane do centralnego komputera, gdzie rolnicy i aplikacje analizują je, aby podejmować mądrzejsze decyzje dotyczące kolejnych kroków.
Zoptymalizowane podlewanie:
Na przykład monitorując wilgotność gleby i uwzględniając prognozę pogody z Internetu można automatycznie obliczyć ilość potrzebnego podlewania. W ten sposób można zaoszczędzić pieniądze na niepotrzebnym zużyciu wody, a także uniknąć chorób roślin dzięki zapobieganiu nadmiernemu podlewaniu.
Co ze zwierzętami? Oczywiście chcemy, aby nasze zwierzęta były zdrowe. Codzienna aktywność zwierząt może być monitorowana za pomocą czujników umieszczonych np. na obrożach lub nogach. Na podstawie wzorców ruchowych zebranych przez obrożę możemy dowiedzieć się, gdzie zwierzę się znajduje i co robi (odpoczynek, ruch, jedzenie). W oparciu o te dane można opracować spójną codzienną rutynę, która optymalizuje produkcję mleka, jaj itp. Zwierzęta mogą również posiadać czujniki IoT wewnątrz swojego ciała. Jeśli dzięki temu zwierzęta będą zdrowsze, może to prowadzić do poprawy jakości i ilości produktów takich jak mleko - co oznacza, że ludzie również będą zdrowsi.
Produkcja
Po zrozumieniu, w jaki sposób IoT może poprawić nasze życie (dom, zdrowie i żywność), zastanówmy się nad innymi sektorami, w których IoT może wprowadzić znaczące ulepszenia.
W przypadku produkcji historia jest podobna do sytuacji w rolnictwie - bez zbierania danych doświadczenia (i informacje zwrotne od klientów) determinowały strategię kolejnego cyklu produkcyjnego. Dzięki IoT fabryka może zbierać dane z wielu źródeł, co pomaga zoptymalizować produkcję pod względem jakości, ilości, spójności i efektywności kosztowej.
Po zapoznaniu się z poprzednimi przykładami powinniście mieć wiele pomysłów na rodzaje czujników, które można zastosować w produkcji. W produkcji czujniki IoT mogą być używane do pomiaru parametrów:
środowiska, takich jak wilgotność, temperatura, jakość powietrza, aktywność sejsmiczna, poziom hałasu i dźwięki
procesu produkcji, z obrazami z kamery, pomiarami prądu i napięcia, momentu obrotowego i kąta oraz wieloma innymi
Inteligentne lutowanie:
Weźmy na przykład inteligentne lutowanie płytek drukowanych (PBC) z wykorzystaniem technologii IoT. Najważniejsze kroki to dodanie pasty lutowniczej do odsłoniętych obszarów, umieszczenie komponentów, które mają być lutowane, umieszczenie urządzenia lutowniczego, ustawienie temperatury poprzez czas topnienia pasty lutowniczej i chłodzenie. Aby uzyskać produkt wysokiej jakości, wszystkie te kroki muszą być wykonane precyzyjnie z odpowiednimi ustawieniami. Jednakże właściwe ustawienia mogą się różnić w zależności od dnia i pory roku. Temperatura, wilgotność, materiały, zużycie - wszystko to może mieć wpływ na ogólną jakość. Poprzez zbieranie i analizowanie danych - być może na wielu maszynach, w wielu fabrykach - można uzyskać głębsze zrozumienie i wiedzę, co oznacza, że ustawienia mogą być dostosowane do innych parametrów systemu.
Diagnostyka maszyn
W produkcji dane zebrane z czujników IoT mogą być wykorzystane nie tylko do optymalizacji wydajności produkcji, ale również do konserwacji predykcyjnej. W tym celu zbieramy dane z procesu produkcyjnego, gdy jesteśmy pewni, że wszystko działa poprawnie. Później, jeśli niektóre maszyny na linii produkcyjnej mają drobny problem (jak np. zużywające się koła zębate), który nie ma negatywnego wpływu na wytwarzane produkty, zebrane dane mogą jednak wskazać wczesne symptomy późniejszych awarii. Oznacza to, że wymagana konserwacja może być zaplanowana z jak najmniejszym czasem przestoju - co oszczędza czas i koszty.
Edukacja
Inteligentne szkoły mogą być wyposażone w czujniki z obsługą IoT, m.in. w budynku, salach lekcyjnych, sali gimnastycznej i stołówce. Budynek można wyposażyć w urządzenia IoT w sposób podobny do inteligentnych domów, aby zoptymalizować koszty i poprawić bezpieczeństwo.
Inteligentne szkoły:
Sale lekcyjne mogą być wyposażone w czujniki (np. czujniki dotykowe na krzesłach), które monitorują obecność uczestników i automatycznie tworzą listy obecności. Uwaga uczniów na zajęciach może być określona ilościowo dzięki śledzeniu wzroku za pomocą kamery i wykrywaniu hałasu za pomocą mikrofonu. Na podstawie zebranych danych można monitorować pracę uczniów i wykładowców. Ponadto w przypadku spadku uwagi uczniów, możliwe jest uruchomienie aktuatorów w celu otwarcia okna i wpuszczenia świeżego powietrza.
Transport
Autonomiczna jazda prawdopodobnie zmieni świat. Jednak w 2020 r. najlepsze rozwiązania to w większości tzw. "Poziom 2" - co oznacza częściową automatyzację, w tym kierowanie, przyspieszanie i hamowanie, podczas gdy kierowca trzyma obie ręce na kierownicy, aby w razie potrzeby interweniować. Jest jednak prawdopodobne, że w przyszłości ludzkość będzie w stanie osiągnąć wyższy poziom autonomicznej jazdy. Ponieważ pojazdy autonomiczne są podłączone do Internetu, maszyny te posiadają wiele komponentów wykorzystujących technologię IoT.
Podłączone samochody
Na przykład dane z czujników silnika są przesyłane do chmury i analizowane przez aplikacje komputerowe, które wysyłają alert w przypadku wykrycia jakiegokolwiek bieżącego lub możliwego przyszłego problemu, tak jak to się odbywa w przypadku produkcji. Samochód może również zbierać dane dotyczące zdrowia, podobnie jak w przypadku urządzeń wearables, o czym była mowa wcześniej. Takie dane mogą być wykorzystywane do radzenia sobie w sytuacjach krytycznych (na przykład, gdy kierowca ma zawał serca) lub do poprawy bezpieczeństwa i komfortu jazdy jako całości (na przykład, aby zasugerować kierowcy zatrzymanie się w przypadku zmęczenia). Ponadto samochody mogą być podłączone do chmury i dzielić się informacjami, a nawet sama droga może być wyposażona w czujniki. Podłączone samochody i czujniki przydrożne mogą zbierać dane o ruchu drogowym i pogodzie na dużych obszarach, umożliwiając lepsze strategie bazujące na danych.
Inteligentne miasta
Jeśli zastosowane zostaną wszystkie lub większość z omówionych do tej pory technologii, to miasta mogą zostać przekształcone w inteligentne miasta z obsługą IoT. W inteligentnych miastach czujniki i aktuatory są wykorzystywane zarówno w skali mikro, jak i makro. Skala mikro oznacza w obrębie różnych sektorów, w których stosuje się IoT - przykłady zostały omówione w tym rozdziale. Skala makro odnosi się do łączenia tych poszczególnych sektorów ze sobą w celu zbudowania ogólnomiejskiej sieci urządzeń IoT. Inteligentne miasta obejmują urządzenia obsługujące IoT na wielu poziomach, takich jak m. in. inteligentne domy, inteligentne szpitale, inteligentne szkoły, autonomiczna jazda, inteligentne rowery, inteligentny transport, inteligentne zarządzanie odpadami, inteligentne latarnie uliczne i internet w każdym miejscu.
Wraz ze wzrostem liczby i rodzajów podłączonych urządzeń z pewnością pojawi się więcej sektorów i sytuacji, które zostaną ulepszone dzięki IoT. Dlatego tak ważne jest, aby poznawać i śledzić najnowsze wiadomości na temat IoT oraz wykorzystywać te technologie w życiu osobistym i zawodowym.
