5 องค์ประกอบของระบบนิเวศ IoT

ทุกวันนี้ Internet of Things (IoT) ไม่ใช่เทรนด์ที่กำลังมาแรงอีกต่อไปแต่มีแนวโน้มดีขึ้นและเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ปัจจุบัน IoT เป็นส่วนหนึ่งของทุกแนวธุรกิจและทุกช่องด้วยอุปกรณ์ 21.5 พันล้านเครื่องที่คาดการณ์ว่าจะเชื่อมต่อภายในปี 2568 ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ในด้านไอที ตั้งแต่อุปกรณ์อุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์ไปจนถึงของเล่นเด็ก ขณะนี้อุปกรณ์หลายพันล้านเครื่องเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตและกำลังแชร์ข้อมูลเพื่อเป็นแนวทางในการดำเนินการ

ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโลกที่ถูกครอบงำด้วยอินเทอร์เน็ต ความต้องการของผู้บริโภคก็เปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์อัจฉริยะเช่นกัน ดูสมาร์ทวอทช์ หุ่นยนต์ดูดฝุ่น ปลอกคอสัตว์เลี้ยงสุดล้ำ ตัวติดตามอัจฉริยะ และอื่นๆ เราทุกคนคาดหวังให้อุปกรณ์และ 'สิ่งของ' ของเราเชื่อมต่อกับเครือข่ายเพื่อทำงานอย่างชาญฉลาดและเข้าถึงได้จากระยะไกล สิ่งนี้ช่วยเสริมประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ของเราอย่างมาก

Internet of Things ทำงานบนเครือข่ายขนาดใหญ่ ส่วนประกอบต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อสร้างระบบที่เหนียวแน่น ตามข้อมูลที่รวบรวมจากผลิตภัณฑ์ที่เชื่อมต่อ อุปกรณ์จะดำเนินการโดยอัตโนมัติ หลายหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในกระบวนการทั้งหมดนี้ร่วมกันเพื่อสร้างระบบนิเวศ IoT ที่ซับซ้อน

การทำความเข้าใจว่าระบบนิเวศ IoT คืออะไร พร้อมด้วยองค์ประกอบต่างๆ ช่วยให้เข้าใจว่า Internet of Things ทำงานอย่างไร

ระบบนิเวศ Internet of Things คืออะไร?

Internet of Things มีสององค์ประกอบหลัก อย่างแรกคือวัตถุหรือ "สิ่งของ" ที่คุณตั้งใจจะทำให้ฉลาดโดยให้การเชื่อมต่อ อีกระบบหนึ่งคือระบบฝังตัวที่ให้การเชื่อมต่อนี้ แม้ว่าสิ่งนี้อาจฟังดูง่าย แต่ส่วนหลังจริง ๆ แล้วเกี่ยวข้องกับระบบที่ซับซ้อนซึ่งอาจประกอบด้วยเซ็นเซอร์หลายตัว แอคทูเอเตอร์ โปรโตคอล เลเยอร์การจัดการข้อมูลและอื่น ๆ การเชื่อมต่อระหว่างกันของสิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการทำให้อ็อบเจ็กต์สามารถตั้งโปรแกรมได้ ฉลาด และสามารถโต้ตอบกับคนอื่นได้เช่นเดียวกับมนุษย์

มาดูตัวอย่างของกริ่งประตูที่เชื่อมต่อกัน เพื่อให้สามารถตรวจจับได้ว่ามีใครบางคนอยู่ที่ประตู แม้ว่าจะไม่ส่งเสียงกริ่งและเพื่อแสดงข้อมูลนี้ในรูปแบบของวิดีโอหรือเสียงต่อผู้ใช้ก็ตาม ต้องมีองค์ประกอบหลายอย่าง การตรวจจับจำเป็นต้องเกิดขึ้นและจำเป็นต้องส่ง ถอดรหัส และสื่อสารข้อมูลไปยังผู้ใช้ปลายทาง นอกจากนี้ การเปิดล็อคจากระยะไกลยังเกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมเพิ่มเติมของระบบนิเวศ IoT

ระบบนิเวศ IoT กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว และทำให้ยากต่อการกำหนด ทุกองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องในการเชื่อมต่อธุรกิจและผู้ใช้เข้ากับอุปกรณ์เป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศนี้ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นส่วนประกอบที่มองเห็นได้ เช่น ส่วนต่อประสานผู้ใช้หรือฮาร์ดแวร์ หรือซอฟต์แวร์และส่วนประกอบการประมวลผล เช่น เครือข่ายและที่เก็บข้อมูล

ส่วนประกอบของระบบนิเวศ IoT

ต่อไปนี้คือองค์ประกอบหลักที่อิงตามการทำงานของระบบนิเวศของอินเทอร์เน็ต

1. การตรวจจับและการฝังส่วนประกอบ

นี่เป็นระดับแรกของระบบนิเวศ IoT และเป็นแกนหลักของเครือข่าย Internet of Things ทั้งหมด ข้อมูลเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับ IoT และเซ็นเซอร์เป็นปัจจัยสำคัญในการรับรองความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของข้อมูล เลเยอร์ที่จำเป็นนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ทางกายภาพขนาดเล็กที่ฝังอยู่ในอุปกรณ์ IoT ซึ่งมีหน้าที่ในการรวบรวมข้อมูลหรือควบคุมกลไก

เซนเซอร์

เซ็นเซอร์ทำงานเพื่อรวบรวมข้อมูลเล็กน้อยจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ บางครั้งเรียกอีกอย่างว่า 'เครื่องตรวจจับ' เนื่องจากหน้าที่หลักของเซ็นเซอร์คือการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อยในสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ IoT สามารถบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องแบบเรียลไทม์หรือหลังการประมวลผล

ฮาร์ดแวร์ชิ้นเล็กชิ้นนี้สามารถวัดได้ทุกอย่างทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์ นี่อาจเป็นควัน การเคลื่อนไหว หรือแม้แต่ความดันโลหิต ในขณะที่เซ็นเซอร์ขั้นสูงสามารถวัดความซับซ้อนได้หลากหลาย แต่อุปกรณ์ IoT บางตัวมีเซ็นเซอร์หลายตัวที่รวมเข้าด้วยกันเพื่อให้สามารถรวบรวมข้อมูลช่วงต่างๆ หรือทำหน้าที่หลายอย่าง ตัวอย่างเช่น สมาร์ทโฟนของเรามี GPS, ลายนิ้วมือ, กล้อง, การเอียง, การเคลื่อนไหว และเซ็นเซอร์อื่นๆ อีกมากมาย ทั้งหมดนี้รวมอยู่ในเครื่องเดียว

เครื่องปรับอากาศอัจฉริยะหรือตัวควบคุมอุณหภูมิสามารถตรวจจับอุณหภูมิห้องและระดับความชื้นได้ในเวลาเดียวกัน ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และกรณีการใช้งาน การใช้งานที่แตกต่างกันต้องการเซนเซอร์ประเภทต่างๆ

เซ็นเซอร์เป็นส่วนสำคัญเพื่อให้เกิดการทำงานอัตโนมัติตามทริกเกอร์บางตัว เมื่อพิจารณาจากตัวอย่างของ AC อัจฉริยะแล้ว ผู้ที่ใช้ฟังก์ชันโหมดอัตโนมัติอาจตั้งค่าอุณหภูมิห้องได้ระหว่าง 73 ถึง 77 องศาฟาเรนไฮต์ ทันทีที่ตรวจพบอุณหภูมิห้องสูงกว่า 77 องศา อุปกรณ์จะส่งคำสั่งไปยังเครื่องปรับอากาศเพื่อให้ทำงานตามการตั้งค่าที่กำหนด ทันทีที่ห้องเย็นกว่า 73 องศา อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงและสัญญาณจะถูกส่งไปยัง AC เพื่อปิด

ในภาพด้านล่าง ตัวควบคุม AC อัจฉริยะที่เปิดใช้งาน IoT ถูกใช้เพื่อทำให้เครื่องปรับอากาศทั่วไปฉลาดขึ้น ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับสภาวะอุณหภูมิห้องพร้อมกับเครื่องส่งสัญญาณเพื่อส่งสัญญาณและรับการตอบสนอง ระบบนิเวศ IOT ทั้งหมดอยู่ในการเล่นเพื่อเป็นแนวทางในการดำเนินการอัตโนมัติ

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เซ็นเซอร์ในปัจจุบันจึงเล็ก ฉลาด และราคาถูก! การเลือกเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ที่คุณต้องการบรรลุ คุณอาจต้องการให้เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว อุณหภูมิ ความดัน ควันหรือทริกเกอร์อื่นๆ การเลือกเซ็นเซอร์ยังขึ้นอยู่กับความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ ช่วงที่ควรทำงาน ความละเอียดและระดับสติปัญญา ซึ่งหมายถึงความสามารถในการจัดการกับสัญญาณรบกวนและการรบกวน

แอคทูเอเตอร์

แอคทูเอเตอร์ทำงานตรงข้ามกับเซ็นเซอร์ ในขณะที่เซ็นเซอร์ความรู้สึก; แอคทูเอเตอร์ทำหน้าที่ พวกเขารับสัญญาณหรือคำสั่งและทำให้เกิดการกระทำบนพื้นฐานของมัน สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญพอๆ กับเซ็นเซอร์ เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจพบการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมแล้ว แอคทูเอเตอร์จะต้องทำให้บางสิ่งเกิดขึ้นโดยอิงจากทริกเกอร์

ตัวอย่างเช่น แอคทูเอเตอร์อาจควบคุมการทำความร้อนและความเย็นในเครื่องปรับอากาศอัจฉริยะหรือวาล์วในก๊อกอัจฉริยะ ทันทีที่เซ็นเซอร์ตรวจพบว่ามีบุคคลออกจากพื้นที่ แอคทูเอเตอร์จะถูกกระตุ้นเพื่อหยุดการไหลของเครื่องปรับอากาศหรือการไหลของน้ำในกรณีที่มีก๊อก

แอคทูเอเตอร์มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับแนวตั้งและการใช้งาน อาจจำเป็นต้องเปิดหรือปิดบางสิ่ง แต่ยังสามารถควบคุมวาล์วและดำเนินการต่างๆ เช่น การหมุนหรือการยึดจับซึ่งมีประโยชน์อย่างมากในการใช้งานทางอุตสาหกรรม

2. การเชื่อมต่อ

IoT เป็นเครือข่ายที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ เซ็นเซอร์ คลาวด์ และแอคทูเอเตอร์ และความต้องการทั้งหมดนี้ต้องเชื่อมต่อถึงกันเพื่อให้สามารถถอดรหัสข้อมูลและดำเนินการได้ การเชื่อมต่อก่อให้เกิดปริศนาชิ้นที่สองในโลกที่ซับซ้อนของระบบนิเวศ IoT

โปรโตคอล

เมื่อข้อมูลถูกเก็บรวบรวมโดยเซ็นเซอร์แล้ว จะต้องมีสื่อกลางในการขนส่ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง จำเป็นต้องมีช่องทางการสื่อสารระหว่างเซ็นเซอร์กับคลาวด์ โปรโตคอล IoT มีหน้าที่ในการถ่ายโอนข้อมูลในโลกออนไลน์ และการส่งข้อมูลนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออุปกรณ์สองเครื่องเชื่อมต่อกันอย่างปลอดภัย มาตรฐานและโปรโตคอล IoT เกี่ยวข้องกับภาษาที่มองไม่เห็นทำให้วัตถุทางกายภาพสามารถสื่อสารกันได้

การเลือกเครือข่ายขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น การใช้พลังงาน ความเร็วของการถ่ายโอนข้อมูล ช่วง แบนด์วิดท์ และประสิทธิภาพโดยรวม โปรโตคอลและมาตรฐานไร้สาย IoT ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้แก่ Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, LoRaWAN, DDS, MQTT, เซลลูลาร์ ฯลฯ ช่องเหล่านี้และช่องทางอื่นๆ ทำให้การถ่ายโอนและแลกเปลี่ยนข้อมูลไปยังเลเยอร์ IoT ถัดไปทำได้ง่ายและปลอดภัย สำหรับการประมวลผล

เกตเวย์ IoT

ข้อมูลดิบขาเข้าจากเซ็นเซอร์ต้องผ่านเกตเวย์เพื่อเข้าถึงคลาวด์ เกตเวย์แปลโปรโตคอลเครือข่ายเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสื่อสารที่ราบรื่นของอุปกรณ์ทั้งหมดภายในเครือข่าย โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ทำให้เกตเวย์เป็นจุดสื่อสารที่สำคัญและรับผิดชอบในการจัดการทราฟฟิกข้อมูลได้ง่าย

นอกจากนี้ เกตเวย์ยังให้การรักษาความปลอดภัยโดยการปกป้องระบบจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตและการโจมตีที่เป็นอันตราย นอกจากนี้ยังถือได้ว่าเป็นชั้นความปลอดภัยเนื่องจากข้อมูลที่ไหลผ่านนั้นได้รับการปกป้องโดยวิธีปฏิบัติการเข้ารหัสล่าสุด

เกตเวย์ยังสามารถประมวลผลข้อมูลล่วงหน้าจากเซ็นเซอร์ก่อนที่จะส่งไปยังคลาวด์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือลดปริมาณข้อมูลที่ 'รับรู้' จำนวนมากในขั้นตอนก่อนหน้า ไม่ใช่ทั้งหมด แต่เกตเวย์ IoT อัจฉริยะบางตัวมีความสามารถในการวิเคราะห์และเฉลี่ยข้อมูลเพื่อถ่ายโอนเฉพาะข้อมูลที่เกี่ยวข้องไปยังคลาวด์

3. IoT คลาวด์

เมื่อรวบรวมข้อมูลและเดินทางไปยังคลาวด์แล้ว จะต้องมีการประมวลผล คลาวด์เป็นที่ที่ "สิ่งที่ชาญฉลาด" เกิดขึ้น! สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีประสิทธิภาพสูงนี้เชื่อมโยงส่วนประกอบกับระบบนิเวศ IoT เข้าด้วยกันเป็นสำคัญ จะจัดการข้อมูล จัดเก็บ และตัดสินใจทำหรือทำลายข้อตกลง ทั้งหมดนี้ดำเนินการสำหรับข้อมูลจำนวนมหาศาลในเวลาไม่ถึงมิลลิวินาที – เวลาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ IoT โดยเฉพาะอย่างยิ่งในข้อกังวลที่สำคัญ เช่น สุขภาพและความปลอดภัย เวลาแฝงไม่สามารถลดทอนลงได้

แม้ว่าจุดประสงค์หลักของโซลูชัน IoT คือการจัดเตรียมและดำเนินการกับข้อมูลแบบเรียลไทม์ แต่จำเป็นต้องมีองค์ประกอบที่สามารถจัดการข้อมูลจำนวนมหาศาลเพื่อรองรับลักษณะที่อ่อนไหวต่อเวลาของโมเดล IoT นี่คือจุดเริ่มต้นของระบบคลาวด์ พวกเขาสร้างสมองของระบบนิเวศ IoT เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วพวกเขามีหน้าที่ในการประมวลผล สั่งการ หรือนำการวิเคราะห์มาพิจารณาสำหรับข้อมูลที่เก็บรวบรวม อุปกรณ์ โปรโตคอล เกตเวย์ และพื้นที่เก็บข้อมูลถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อการวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่มีประสิทธิภาพ

ด้วยพลังการประมวลผลมหาศาล ความสามารถในการจัดเก็บ ตัวเลือกเครือข่าย การวิเคราะห์ และส่วนประกอบบริการอื่นๆ ระบบคลาวด์ทำให้ข้อมูลพร้อมใช้งานสำหรับผู้บริโภคอย่างมีประสิทธิภาพ

แม้ว่าคลาวด์จะไม่จำเป็นสำหรับ IoT เนื่องจากการประมวลผลในพื้นที่ด้วย Edge หรือ Fog Computing ก็เป็นทางเลือกเช่นกัน ระบบคลาวด์อาจต้องการสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีประสิทธิภาพสูงที่ให้ความสามารถในการปรับขนาดได้มหาศาลและลดต้นทุนการดำเนินงาน ในทางกลับกัน การประมวลผลแบบ Edge นั้นต้องการเมื่อต้องการการประมวลผลข้อมูลและการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากในองค์กร

4. การวิเคราะห์ IoT และการจัดการข้อมูล

ข้อมูลอาจเป็นคำเล็กๆ น้อยๆ แต่มีพลังมหาศาลที่อาจส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อธุรกิจใดๆ IoT Analytics ใช้เพื่อทำความเข้าใจข้อมูลแอนะล็อกจำนวนมหาศาล ตัวอย่างเช่น อาจรวมถึงการกำหนดตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักในแอปพลิเคชันบางอย่างที่อาจสนใจในการดูข้อผิดพลาดหรือสิ่งผิดปกติในแบบเรียลไทม์

เมื่อระบุแล้ว จะต้องดำเนินการทันทีเพื่อป้องกันสถานการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ใดๆ เพื่อให้แตกต่างออกไป การวิเคราะห์เกี่ยวข้องกับการแปลงข้อมูลดิบเป็นข้อมูลเชิงลึกที่มีประโยชน์ซึ่งจะถูกตีความหรือวิเคราะห์ในภายหลังเพื่อขับเคลื่อนการตัดสินใจ

การวิเคราะห์อัจฉริยะมีประโยชน์ในหลายสถานการณ์ บทบาทพื้นฐานคือการวิเคราะห์สถานการณ์และกำหนดการตัดสินใจตามสิ่งนี้ สิ่งนี้สามารถเป็นพื้นฐานได้ เช่น การวิเคราะห์ว่าอุณหภูมิของห้องอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้หรือไม่ หรือซับซ้อน ตัวอย่างเช่น หากรถกำลังจะชน การวิเคราะห์ข้อมูลช่วยกำหนดข้อมูลเชิงลึกทางธุรกิจที่สำคัญ โมเดลการเรียนรู้เชิงลึกสามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์เชิงคาดการณ์ การเรียนรู้ต่างๆ สามารถได้มาจากข้อมูลเพื่อคาดการณ์แนวโน้ม วางแผนล่วงหน้า และตัดสินใจทางธุรกิจที่เป็นประโยชน์

การวิเคราะห์ต้องการพลังในการจัดเก็บข้อมูลและการคำนวณอย่างชาญฉลาดเพื่อให้สามารถเข้าใจข้อมูลใดๆ ได้ งานเช่นนี้สามารถโฮสต์บนคลาวด์ได้ ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรม IoT

5. อุปกรณ์สำหรับผู้ใช้ปลายทางและส่วนต่อประสานผู้ใช้

อินเทอร์เฟซผู้ใช้เป็นองค์ประกอบที่มองเห็นได้ซึ่งเข้าถึงได้ง่ายและอยู่ในการควบคุมของผู้ใช้ IoT นี่คือที่ที่ผู้ใช้สามารถควบคุมระบบและตั้งค่ากำหนดได้ ยิ่งองค์ประกอบนี้ของระบบนิเวศ IoT เป็นมิตรกับผู้ใช้มากเท่าใด การโต้ตอบของผู้ใช้ก็จะยิ่งง่ายขึ้นเท่านั้น

ผู้ใช้อาจโต้ตอบกับระบบผ่านตัวอุปกรณ์ หรือโต้ตอบนี้ได้จากระยะไกลผ่านสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และแล็ปท็อป ระบบบ้านอัจฉริยะ เช่น Amazon Alexa หรือ Google Home เป็นต้น ยังอนุญาตให้ผู้ใช้สื่อสารกับ "สิ่งของ" ของตนได้

การออกแบบถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน และอุปกรณ์ IoT หนึ่งเครื่องสามารถแยกตัวออกจากคู่แข่งได้บนพื้นฐานของการออกแบบที่แข็งแกร่ง อินเทอร์เฟซระบบสัมผัส การใช้สี แบบอักษร เสียง และอื่นๆ เป็นปัจจัยบางส่วนที่มาให้คุณเล่นที่นี่ แม้ว่าการออกแบบที่น่าสนใจจะมีความจำเป็น แต่อินเทอร์เฟซควรเป็นมิตรกับผู้ใช้มากพอที่จะหลีกเลี่ยงปัญหาใดๆ สำหรับผู้ใช้

บทสรุป

เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นการเติบโตของ IoT ซึ่งห่างไกลจากพื้นที่ที่น่าเบื่อนี้กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไปและกำลังนำมาใช้ในแนวดิ่งต่างๆ ที่กระจายอยู่ทั่วกรณีการใช้งานขั้นพื้นฐานและที่สำคัญ

ในขณะที่ IoT มีความก้าวหน้าอย่างมากตลอดหลายปีที่ผ่านมา คำจำกัดความของระบบนิเวศ IoT นั้นเป็นสาขาวิชาที่กำลังพัฒนา ส่วนประกอบของระบบยังคงเหมือนเดิม แต่กลไกจะแตกต่างกันไปตามกรณีการใช้งาน อุตสาหกรรม และงบประมาณ ระบบนิเวศ IoT เชื่อมต่อผู้ขายและบริษัทต่างๆ และทำให้การวางแผนโซลูชันง่ายขึ้นสำหรับระบบ IoT ที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และปลอดภัย

ใช้ข้อมูลนี้และซอฟต์แวร์ความปลอดภัย IoT เพื่อให้แน่ใจว่าระบบนิเวศ IoT ของคุณมีความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยที่ยอดเยี่ยม