مجموعه آموزش اینترنت اشیا و شبکه هوشمند

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. 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.

ما در این فرادرس که به صورت پروژه محور و کاربردی خواهد بود، نحوه کنترل لوازم منزل را با استفاده از دو درگاه ارتباطی شبکه های وایرلس و پیامک آموزش می دهیم. این فرادرس به گونه ای است که برای هر فردی با کمترین دانش نسبت به برنامه نویسی و اینترنت اشیا قابل فهم و انجام باشد و پس از اتمام آموزش، دانشجویان قادر خواهند بود لوازم مورد نظر خود را از طریق شبکه به صورت وایرلس و از طریق پیام کوتاه کنترل کنند و محیط پیرامون خود را مانیتور کنند. لازم به توضیح است در این آموزش از برد آردوینو، ماژول ESP8266 و ماژول های سری SIM استفاده خواهیم کرد و نحوه پیکربندی و راه اندازی این ماژول ها را توضیح خواهیم داد.

اینترنت اشیا (Internet of things) یا به اختصار IoT، یکی از جدیدترین حوزه های علم روز است که دانش رشته های مختلف را به منظور بخشیدن هویت دیجیتالی به تمام اشیا و ارتباط آن ها با همدیگر از طریق شبکه های مختلف مخابراتی به کار می گیرد. اینترنت اشیا در حال حاضر یکی از موضوعاتی است که جدیدترین و بیشترین نشر مقاله در IEEE را به خود اختصاص داده است.

در بخش تکمیلی آموزش اینترنت اشیا (Internet of things) ابتدا به بیان مفاهیم مقدماتی در اینترنت اشیا و نیز الکترونیک لازم برای آن می پردازیم و سپس به معرفی یکی از نرم افزارهای مناسب برای برنامه نویسی اینترنت اشیا با نام Wyliodrin می پردازیم. Wyliodrin یک IDE مبتنی بر وب است و برای برنامه نویسی اینترنت اشیا بسیار مناسب است و قسمت هایی از آن از Node-RED الهام گرفته است.

در این آموزش، به بیان موضوعات مطرح شده در این درس پرداخته می شود و بر همین اساس، موضوعات متعددی که وابسته به مفهوم شبکه هوشمند است مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. به طور کلی راجع به مباحث: زیرساخت اندازه گیری پیشرفته، خانه هوشمند، خودروی الکتریکی قابل اتصال به شبکه، تولید پراکنده انعطاف پذیر و واحد اندازه گیری فازور (PMU) صحبت خواهد شد. مطالب حاضر در این آموزش به گونه ای است که دانشجویان کارشناسی علاقه مند می توانند از آن استفاده نمایند و این نکته را باید عنوان نمود که سابقه این درس به کمتر از ده سال برمی گردد و از این حیث درس جدیدی در بسیاری از دانشگاه های کشور به شمار می رود. مراجعی که در تهیه این آموزش از آن استفاده شده است، کتاب های انگلیسی، فارسی، مقالات و مجلاتی است که در سالیان اخیر به چاپ رسیده اند.

این درس، ادامه مباحث درس شبکه های هوشمند انرژی الکتریکی لینک (+) با رویکرد معرفی و بررسی ریز شبکه ها است که اخیرا در فرادرس منتشر شده است. بر همین اساس در سه درس، موضوعات متعددی که وابسته به مفهوم ریز شبکه ها در شبکه هوشمند است مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. در این آموزش به طور کلی در مورد مباحث معرفی ریز شبکه ها، مزایا و مشکلات مطرح شده در این زمینه، انواع ریز شبکه ها، کنترل ریز شبکه ها و حفاظت ریز شبکه ها صحبت خواهد شد.

در این آموزش ابتدا به شرح دقیق برق ساختمان سنتی و هوشمند می‌پردازیم. فرض ما این است که شما یک دانشجو ترم یک برق، معماری، عمران و... هستید، به ‌گونه‌ای که در مواجه با یک ساختمان صفر به چه‌ صورت برنامه‌ریزی کنید و عمل کنید. سپس با راهکارهای متنوع طبق سلیقه کارفرما و رعایت مقررات ملی ساختمان، سیستم مورد نظر را پیاده‌سازی کنید. هدف اصلی ما آگاه‌سازی از تجهیزات پرکاربرد و نحوه عملکرد و سناریوهای مختلف یک ساختمان هوشمند است.