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 ساده‎ترين 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 اندرويد 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 رايگان 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 كرده است. یکی از آزمايش‌های 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 رايگان 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 ذخيره 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 نياز به مدیریت یک بانک ‎اطلاعاتی کامل داده‎های خود را ذخيره 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 نياز 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-16x2-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 تقريباً 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، بتوانيد 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 مغناطيسی 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