آموزش اینترنت اشیا (IOT) با نرم افزار Node – RED (نود رد)

امروزه اینترنت اشیا موضوع داغی است که همه جا به گوش ما می رسد و به سرعت در حال فراگیر شدن است. تکنولوژی که نه تنها انسان ها، بلکه تمام اشیا را به هم متصل کرده و اجازه می دهد که کامپیوترها کنترل آن ها را به دست گیرند. به طور کلی اینترنت اشیا قابلیت این را دارد که برای هر شی (انسان، حیوان و یا اشیا) یک هویت دیجیتال در نظر بگیرد و ارتباط آن ها را از طریق شبکه های مختلف ارتباطی به صورت اینترنت یا اینترانت برقرار کند.

در کنار پیشرفت روزافزون اینترنت اشیا، ابزارهای بسیاری به وجود آمده اند که استفاده از این تکنولوژی را برای برنامه نویسان و کاربران، ساده تر و امن تر می کنند و همچنین طوری طراحی شده اند که برنامه نویسان جدید اشتباهات برنامه نویسان قبلی را انجام ندهند. یکی از معروف ترین این ابزارها، Node – RED نام دارد.

Node – RED، یک محیط برنامه نویسی گرافیکی Open Source است که توسط شرکت IBM ساخته شده تا به راحتی ارتباط بین اشیا را به صورت هوشمند برقرار کند. انعطاف و ثبات بالای این محیط باعث شده که بتوان برنامه های ساده تا پیچیده را با آن پیاده سازی کرد، همچنین به خاطر سادگی که دارد سرعت برنامه نویسی را به طرز چشمگیری بالا برده و دیگر نیازی نیست با خیلی از مشکلات پیچیده که در زبان های برنامه نویسی دیگر وجود دارند، دست و پنچه نرم کرد.

در این محیط، از زبان برنامه نویسی قدرتمند جاوااسکریپت (JavaScript) استفاده می شود که یادگیری آن بسیار آسان است. Node – RED قابلیت این را نیز دارد که در Cloud های مختلف، از جمله: IBM Cloud و Microsoft Azure اجرا شود و مورد استفاده قرارگیرد.

ما در این فرادرس به آموزش نیازهای یک متخصص اینترنت اشیا می پردازیم، یعنی مفاهیم کلی اینترنت اشیا، نحوه طراحی و ساخت دستگاه های اینترنت اشیا (سرور، الکترونیک و سمت کاربر) با استفاده از محیط برنامه نویسی Node – RED همراه با مثال های کاربردی آموزش داده می شود، همچنین در قسمت پایانی، ساخت سه تا از دستگاه های اتاق هوشمند به صورت کاملا کاربردی آموزش داده خواهد شد.

برخی از زمینه هایی که اینترنت اشیا در آن بسیار کارآمد است عبارت اند از:

• رسانه
• محیط زیست
• مدیریت زیرساخت
• مدریت انرژی و مصرف
• پزشکی و مراقبت های پزشکی
• حمل نقل
• خانه هوشمند

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

• درس یکم: اینترنت اشیا
  • مقدمه
  • تاریخچه اینترنت اشیا
  • آشنایی با اینترنت اشیا
  • کاربردهای اینترنت اشیا
  • مزایا و معایب اینترنت اشیا
  • جایگاه لینوکس (Linux) در اینترنت اشیا
  • سامانه نهفته (Embedded system) و معماری دستگاه های اینترنت اشیا
  • سیستم عامل و برنامه نویسی در اینترنت اشیا
  • اینترنت
  • پروتکل ها
  • معرفی Node – RED و ابزارهای دیگر برای توسعه اینترنت اشیا
  • جاوااسکریپت (javaScript) و نود جی اس (Node.js)
  • کاربردهای Node – RED در اینترنت اشیا
  • معرفی بردهای مخصوص اینترنت اشیا
• درس دوم: راه اندازی Node – RED
  • نصب لینوکس
  • نصب و راه اندازی Node – RED
    • روی سیستم عامل لینوکس
    • روی سیستم عامل ویندوز
    • روی سیستم عامل اندروید
  • تنظیم Node – RED برای بالا آمدن پس از روشن شدن دستگاه به صورت اتوماتیک
  • اجرا کردن Node – RED
• درس سوم: برنامه نویسی با Node – RED
  • آشنایی با محیط Node – RED
  • نصب کردن نودها
  • نحوه برنامه نویسی در Node – RED
  • گرفتن نسخه پشتیبان از برنامه ها
  • تابع ها
  • معرفی نودهای مختلف و کاربرد آن ها
  • استفاده از JSON در Node – RED
  • معرفی Dashboard (سمت کاربر)
  • معرفی نودهای مختلف (ابزارها) Dashboard
  • مثال های مختلف برای استفاده از Dashboard
  • تنظیم کلمه عبور (Password) برای قسمت های مختلف در Node – RED
  • SQLite در Node – RED
  • ارسال و دریافت Email با Node – RED برای کنترل وسایل از طریق ایمیل
  • ارتباط با محیط Node – RED از طریق اینترنت
• درس چهارم: ساخت یک اتاق هوشمند با Node – RED
  • معرفی ابزار برای یک اتاق هوشمند
  • آشنایی با MQTT
  • نصب MQTT Broker روی لینوکس و تنظیمات لازم در Node – RED
  • معرفی برد NodeMCU
  • برنامه نویسی برد NodeMCU با Arduino IDE
  • ارتباط NodeMCU با Node – RED به صورت هوشمند
  • ساخت دما و رطوبت سنج و نمایش آن ها
  • کلید هوشمند برای کنترل وسایل برقی مختلف
  • گرفتن اطلاعات آب هوا از طریق ارتباط با هواشناسی و نمایش آن
  • دستگاه اندازه گیری توان مصرفی (وات)

مفید برای رشته های

• مهندسی برق
• مهندسی فناوری اطلاعات (IT)
• مهندسی پزشکی