什麼是物聯網(IoT)?從起源、原理到IADIY智慧應用解析

什麼是物聯網(IoT)?

物聯網(Internet of Things, IoT)這個詞彙,對現代人來說應該不陌生。舉凡自動化工廠、智慧城市、智慧家電等,都蘊含著物聯網的元素。
簡單來說,物聯網的核心概念,就是將裝置連接至網路,讓裝置能夠透過網路與其他裝置互相通訊或傳輸資料。

物聯網的概念最早出現於1982年

卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)的學生,組裝了一台符合物聯網概念的機器。
那是一台可口可樂自動販賣機。由於這群學生必須整天待在研究室裡,有時口渴想買一罐可樂,但當他們走到距離較遠的販賣機時,才發現可樂早已售罄。於是,聰明的學生們便將販賣機連接上網路,藉此監控可樂罐的庫存數量,讓他們在研究室裡就能得知販賣機是否還有存貨。此外,因為他們持續記錄著販賣機的銷售狀況,這群學生也因此發現,這台販賣機平均每天大約能賣出120瓶可樂。

IoT一詞最早出現於1999年

「物聯網(Internet of Things)」一詞,最早於1999年出現。
由麻省理工學院(MIT)自動識別中心的凱文·艾希頓(Kevin Ashton)所提出,他運用這個概念來描述:當裝置連接上網路後,「物件」將如何改變我們的生活。隨著時間推移,一直到工業4.0時代來臨,IoT這個名詞才開始被廣泛使用。這句口號自2011年提出至今已有10年之久,而相關技術仍持續在發展與實驗當中。工業4.0特別強調智慧工廠,其中便包含裝置對裝置(device-to-device)的通訊能力,而這正是物聯網的核心概念。

物聯網如何運作?

介紹完物聯網的發展歷史後,接下來讓我們談談物聯網究竟是如何運作的。
如前所述,物聯網的核心概念,就是實現裝置對裝置的通訊。但這究竟是如何做到的呢?讓我們拆解成以下幾個問題來說明:
- 如何接收訊息?
裝置可以透過多種方式接收訊息,這些訊息包括溫度、濕度、壓力、距離、影像等各種資訊。
當裝置搭載了溫度感測器、濕度感測器、壓力感測器、雷射測距感測器、攝影機等元件時,便能夠接收上述這些訊息。
- 如何將訊息傳送給電腦
光是接收訊息還不夠,這些訊息必須被傳送到電腦進行分析與控制,但這又該如何做到呢?
透過有線網路,或是Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)、ZigBee等無線通訊技術,這些訊息就能被傳送至電腦,電腦便能開始針對這些訊息進行分析。
- 電腦接收到訊息後能做什麼?
電腦接收資訊後,便會進行資料分析。
接著,電腦可以將資訊輸出給使用者,就像1982年卡內基美隆大學的可口可樂自動販賣機案例一樣。此外,電腦也能透過網路將控制指令傳送給裝置,例如智慧家電就是很好的例子。

物聯網的架構

物聯網的架構主要可分為三個層次:感知層、網路層,以及應用層。
- 感知層
裝置透過感測器來取得資訊,如同人體的感官系統一般。
- 網路層
透過有線與無線網路技術,將資訊傳送至電腦,如同人體的神經網路一般。
- 應用層
電腦接收訊息並進行運算,接著做出反應並發送指令,如同人體的大腦中樞一般。

IADIY與物聯網

物聯網是由上述三層架構所組成,每一層都缺一不可。IADIY同樣致力於物聯網應用的開發工作。
在物聯網的感知層部分,我們提供多樣化的感測器產品,例如提供裝置影像視覺功能的相機模組,以及提供裝置測距功能的雷射感測器。這些產品廣泛應用於機器人、自動化設備,以及智慧家電等領域。
在應用層部分,我們同樣提供IMX系列嵌入式電腦,能夠接收來自感知層的資訊,並執行運算與控制任務。
使用者可以運用我們的感測器與嵌入式電腦,來實現物聯網應用。此外,我們也提供一整套完整的解決方案服務。如果您有任何需求,歡迎與我們聯繫。

實現物聯網應用的方式有很多種。
除了選購適合的硬體裝置之外,軟體開發同樣是不可或缺的重要環節。在整合開發方面,ROS是其中一項常見且實用的工具。
關於ROS相關內容,請參考ROS介紹文章。