IoT staat voor ‘Internet of Things’, ofwel het internet der dingen. IoT komt wereldwijd steeds meer in opmars. Zelf studeerde ik Embedded Systems and Automation. In 2019 heb ik mijn minor ‘Internet of Things’ met succes mogen afronden op Windesheim. Hier heb ik ontzettend veel van geleerd. Voornamelijk op het softwareontwikkelgebied.
Inhoudsopgave
Wat is nou eigenlijk ‘internet of things’?
De dingen der internet. Eigenlijk is het alles smart, ofwel slim, gaan maken. We zullen later in dit artikel een aantal voordelen benoemen. Het Internet of Things groeit ontzettend hard. Op dit moment zijn er 27,1 miljard IoT apparaten aangesloten op het netwerk.
Als je een pizza besteld zie je soms de live locatie van de bezorger. Ook dit is meestal een Internet of Things apparaatje die eens in de zoveel tijd zijn GPS-locatie verstuurd naar een centrale server. Vervolgens gaat het slimme apparaatje weer ‘slapen’ voor enige tijd. Zo is hij ontzettend energiezuinig.
Geen wonder dat alle IPv4 adressen opraken en we straks massaal over moeten stappen op IPv6. Dat kan voor sommige ondernemingen natuurlijk best risico’s met zich meebrengen.
Bruisende verlichting met Slimme lampen
Je kent ze wellicht al: de slimme Phillips Hue lampen van, en de naam zegt het al, Phillips. Zo zijn er nog wel andere merken die slimme lampen produceren, maar Phillips is op dit moment de grootste speler.
Lampen aan en uit kunnen zetten met je telefoon, of er een aantal sensoren op aansluiten. Sommige gaan zelfs zo ver dat ze kunnen meten of iemand thuis is en zo niet dan het licht uit te zetten.
Dynamische opslag met Slimme containers
Slimme internet of things zeecontainers zijn ook ontzettend handig. Zo weet je precies waar hij is, hoe vol ze zijn, waar ze naar toe moeten en hoelang dat nog zal duren.
Project mogen waarnemen die een meetinstallatie in een zeecontainer hadden gebouwd die de kubieke inhoud konden berekenen van zo’n container. De operator kreeg dan via de app een notificatie wanneer de container voor meer dan 70% was gevuld.
Evenwichtig gevult met een Slimme koelkast
Een slimme internet of things koelkast die weet wanneer je kaas op is. Handig voor wanneer je een kaasfeestje organiseert met al je vrienden – als het weer mag – en je vergeten hebt om kaas op te halen.
Er zijn al verscheiden experimenten gedaan met Albert Heijn. Zij krijgen een pushbericht – of eigenlijk een API-call – binnen van de koelkast met alle boodschappen die ze moeten bezorgen. Aan het einde worden de kosten van alle producten in rekening gebracht aan de klant. Dan moet je alleen wel alles op de juiste plek neerzetten.
Waarom IoT de toekomst is
We veel data heeft, heeft in principe veel macht. Kijk maar naar onze Mark van Facebook. Met veel data kan je veel analyses uitvoeren, zodat je betere en snellere keuzes kan maken. Wanneer een apparaat eenmaal ontwikkeld is, is het ook echt ontzettend goedkoop in de productie. Voor tientallen centen of een paar euro heb je al een apparaatje. Vaak zelfs met behuizing.
Het genereert en analyseert snel veel data
Een Internet of Things apparaat is als een soort brug tussen de analoge – ofwel de fysieke – en de digitale wereld. Zo neemt de sensor analoge waarden waar en stuurt hij deze vervolgens digitaal naar een server. Een IoT apparaat bestaat uit een vijftal onderdelen:
- Radio-ontvanger/zender
- Microcontroller
- Sensor/actuator
- Opslag
- Stroombron
Meer data betekend betere keuzes
Hoe meer data je hebt over een specifiek onderwerk, hoe betere – of eigenlijk meer weloverwogen – keuzes je kan maken. Big data speelt hier ook een belangrijke rol in. Big data is eigenlijk een grote verzameling aan gegevens die te groot zijn en niet echt gestructureerd zijn. Daardoor kan je niet onderhouden of beheren met een standaard databasemanagementsystemen.
De wet over transistoren: Moore’s law
Het internet groeit razendsnel. Er verschijnen steeds meer computers en internet of things apparaten op het netwerk. Moore’s Law is een voorspelling uit 1965 van Gordon Moore. Moore zei dat het aantal transistors per computerchip elk jaar zal verdubbelen. Moore merkte op dat het aantal transistors op een computerchip ongeveer elke 18–24 maanden verdubbelde. Dat is zeker waar en tegenwoordig gaat het nog veel sneller. De lijn neemt exponentieel toe.
Communicatie tussen de apparaten
Er zijn een aantal belangrijke en interessante protocollen waarmee de internet of things apparaten onderling met elkaar communiceren. Meestal wordt dit geregeld vanaf een subtaak die draait op een RTOS.
Zigbee
Zigbee wordt gebruikt voor veel draadloze lampen en systemen. Denk bijvoorbeeld aan de Phillips Hue, Amazon Echo, Honeywell en de Homey. Het Zigbee protocol maakt gebruik van een coördinator. Deze zit aangesloten op het netwerk. Denk bij Phillips Hue aan de welbekende hub. Apparaten aangesloten op het netwerk kunnen zo met de hub communiceren. Hierdoor is het ontzettend schaalbaar.
Als ik het goed heb kunnen er (2^16)-1 apparaten worden aangesloten op het netwerk. Dat zijn 65535 apparaten. De adressen zijn namelijk 16 bits en de controller is zelf ook een adres nodig. Dan moet je wel heel veel licht in je huis willen.
LoRaWAN
LoRaWAN staat voor ‘Long Range Wide Area Network’, ofwel lange afstand en groot bereik netwerk. LoRa gebruikt radiofrequenties zoals 433 MHz, 868 MHz – voornamelijk in Europa, 915 MHz. Door deze relatief lage frequentie kan LoRa transmissies maken over grote afstanden. Dat gaat gepaard met een laag stroomverbruik.
Bluetooth
Bluetooth is een ontzettend fascinerend protocol. Frequentie hoppen, ofwel springen. Daarom heet het ook wel ‘Frequency Hopping Spread Spectrum’ – ofwel FHSS – methode. Dit maakt het ontzettend lastig om af te luisteren. De zender stuurt eens in de aantal milliseconden – over een versleutelde verbinding – het volgende frequentie niveau mee. Doordat ze steeds veranderen is het ontzettend lastig om het af te luisteren.
MQTT
Beter bekend als Message Queuing Telemetry Transport. Of helemaal niet bekend, dat kan natuurlijk ook. Het MQTT werkt volgens het broker principe. Daar is er een server – ofwel broker – en een client die zowel pubisher kan zijn of subscriber. Als publisher kan het apparaat informatie sturen naar de server – ofwel broker. Als subscriber kan een apparaat gegevens krijgen van de server. Het voordeel is dat het ontzettend schaalbaar is en de internet of things apparaten niet met elkaar in contact staan.
