Návrh a realizácia IoT Simulátora

Diplomová práca

Bc. Tomáš Lörinc

Dosiahnuté výsledky

Teoreticka časť práce

  1. Definovaný pojem IoT na základe odporúčaní medzinárodných organizácii
  2. Stanovené kritéria pre klasifikáciu IoT zariadeni
  3. Prehľad vybraných dostupných protokolov pre IoT

Prakticka časť práce

  1. Zrealizovaný IoT simulátor
  2. Navrhnuté dve samostatné SW platformy

Ďalšie kroky

  1. Rozšírovanie simulátora
  2. Vytvorenie podkladov pre výuku s využitim simulátora

IoT simulátor

IoT simulátor

IoT simulátor

IoT brána

  • ATMEGA2560
  • ESP8266
  • OLED
  • 53 GPIO
  • 16 ADC
  • UART
  • I2C
  • SPI
  • WiFi
  • MQTT

IoT brána

Senzoricka doska

  • Teplota
  • Vlhkosť
  • Pohyb
  • Osvetlenie
  • Potenciometer
  • Srdečný tep

Inteligentné relé

  • ESP8266
  • OLED
  • 4 RELAY
  • Teplota
  • Vlhkosť
  • WiFi
  • MQTT

AQS senzor

  • ESP8266
  • OLED
  • CO2
  • Teplota
  • Vlhkosť
  • Prach
  • Dym
  • WiFi
  • MQTT

HMI displej

  • UART
  • Dotyk
  • 4.3"

Nextion HMI

Server

  • Raspberry Pi 3B+
  • BCM2837B0
  • Cortex A-53
  • 1GB RAM
  • WiFi
  • BT a BLE
  • 35USD

Použité technológie

Node.RED

Node.RED Dashboard

Home Assistant

Home Assistant

Návrh obvodu

Návrh PCB

Návrh 3D modelu

Technicky výkres

3D Tlač

Reprezentácia

Title Text

Ďakujem za pozornosť

Otázky školiteľa

Ktorý komunikačný protokol v IoT oblasti je podľa Vášho názoru najlepší?

MQTT

LPWAN siete

Otázky školiteľa

Aké sú minimálne hardvérové nároky servera (embedded systému) pre plynule fungovanie Home Assistanta?

Otázky oponenta

Ako nedostatky práce vidím neodkazovanie sa na zdroje, najmä pri faktických tvrdeniach a tým nemožnosť overiť si poniektoré tvrdenia, ktoré študent uvádza (napr. s.26 ), kde ako negatívum WiFi je uvádzané „krátky dosah“ a pri Bluetooth je ako pozitívum uvádzané „dosah až stovky metrov“, pričom bežný človek má skúr opačné skúsenosti (s kratším dosahom v prípade Bluetooth oproti WiFi). Avšak je ťažké porovnávať relatívnu hodnotu „krátky dosah“ s konkrétnou hodnotou „stovky metrov“.

Otázky oponenta

https://www.bluetooth.com/blog/exploring-bluetooth-5-going-the-distance/

Otázky oponenta

https://www.feasybeacon.com/long-life-bluetooth-5-0-up-to-500m-long-range-beacon-fully-programmable-works-with-android-ios.html

Otázky oponenta

1. Na str.18 spomínate architektúru IoT v 3 vrstvách. Štandardný OSI reference model je 7 vrstvový. Odvodený TCP/IP model je 4 vrstvový. Je možné toto 3 vrstvové rozdelenie (podľa IEEE) chápať ako nový OSI model pre IoT?

Otázky oponenta

Vo vašich definíciách (kapitola 1.4) definujete „vec“ ako „ človek, zviera, stena, stroj alebo akákoľvek hmotná vec, vybavená minimálne jedným senzorom alebo aktorom, schopná komunikovať prostredníctvom IP protokolu.“.
a. Prečo teda smartfón nespĺňa definíciu „veci“? (str. 23: „smartfón je vo svojej podstate prenosný univerzálny počítač a nejde teda o vec“)

Otázky oponenta

Vo vašich definíciách (kapitola 1.4) definujete „vec“ ako „ človek, zviera, stena, stroj alebo akákoľvek hmotná vec, vybavená minimálne jedným senzorom alebo aktorom, schopná komunikovať prostredníctvom IP protokolu.“.

V práci spomínate že ak by teda práčka autonómne komunikovala (napr. firmware update), bolo by možné ju chápať ako IoT(?). Prečo teda ak smartfón autonómne komunikuje (totožne stiahnutím nového firmware), už to nie je chápané ako autonómna komunikácia?

Otázky oponenta

Vo vašich definíciách (kapitola 1.4) definujete „vec“ ako „ človek, zviera, stena, stroj alebo akákoľvek hmotná vec, vybavená minimálne jedným senzorom alebo aktorom, schopná komunikovať prostredníctvom IP protokolu.“.

c. str..22/23: (smartfón): „Nie je to však jeho primárny účel pretože mobil je uspôsobený na interakciu s človekom.“.. nebolo by možné ten istý argument použiť pre vylúčenie TV, kávovaru a pod. (všetko, čo má tlačidlá, ktoré môže človek stáčať) z rodiny IoT?

https://www.networkworld.com/article/2378581/8-internet-things-that-are-not-iot.html

Otázky oponenta

3. Na jednej strane popisujete, že zariadenia komunikujúce na iných typoch siete (Bluetooth, BLE, Z-Wave,..) nemožno považovať za IoT zariadenie, maximálne spolu s centrálou (s. 23), na ďalšej strane však píšete „Podobné zariadenia ... sú odkázané na IoT sieť.“. Čo potom chápete pod „IoT sieťou“? V kapitole 2 potom uvádzate tieto typy sietí/protokolov spomínate medzi vybranými protokolmi pre IoT.

Otázky oponenta

3. Na jednej strane popisujete, že zariadenia komunikujúce na iných typoch siete (Bluetooth, BLE, Z-Wave,..) nemožno považovať za IoT zariadenie, maximálne spolu s centrálou (s. 23), na ďalšej strane však píšete „Podobné zariadenia ... sú odkázané na IoT sieť.“. Čo potom chápete pod „IoT sieťou“? V kapitole 2 potom uvádzate tieto typy sietí/protokolov spomínate medzi vybranými protokolmi pre IoT.

Otázky oponenta

3. Na jednej strane popisujete, že zariadenia komunikujúce na iných typoch siete (Bluetooth, BLE, Z-Wave,..) nemožno považovať za IoT zariadenie, maximálne spolu s centrálou (s. 23), na ďalšej strane však píšete „Podobné zariadenia ... sú odkázané na IoT sieť.“. Čo potom chápete pod „IoT sieťou“? V kapitole 2 potom uvádzate tieto typy sietí/protokolov spomínate medzi vybranými protokolmi pre IoT.

Otázky oponenta

4. Ako by ste dali do súvisu IoT vrsty (viď Otázka 1) a vrstvy z Obr. 4.?

1. Na str.18 spomínate architektúru IoT v 3 vrstvách. Štandardný OSI reference model je 7 vrstvový. Odvodený TCP/IP model je 4 vrstvový. Je možné toto 3 vrstvové rozdelenie (podľa IEEE) chápať ako nový OSI model pre IoT?

Otázky oponenta

5. V práci porovnávate energetickú náročnosť MQQT a HTTPS (kapitola 2.5.5). Pokiaľ teda MQQT nepoužíva HTTPS, sú chránené dáta pred odpočúvaním a zneužitím ( a ak áno, akým spôsobom)?

Secure Sockets Layer , SSL je protokol, resp. vrstva vložená medzi vrstvu transportnú (napr. TCP/IP) a aplikačnú (napr. HTTP), ktorá poskytuje zabezpečenie komunikácie šifrovaním a autentizáciou komunikujúcich strán. Protokol SSL sa najčastejšie využíva pre bezpečnú komunikáciu s internetovými servermi pomocou HTTPS, čo je zabezpečená verzia protokolu HTTP. Po vytvorení SSL spojenia (session) je komunikácia medzi serverom a klientom šifrovaná a teda zabezpečená proti odposluchu.

MQTT + SSL = MQTT

HTTP + SSL = HTTPS

Otázky oponenta

6. Kto je Ondrej Macko, ktorého spomínate v 1. kapitole ako etalón „univerzálnych odborníkov na všetky oblasti“?

Ďakujem za pozornosť

Definition 

Description of IoT

IEEE

“A network of items—each embedded with sensors—which are connected to the Internet.”

IEEE,“Internet of Things”, 2014

Sieť predmetov - každý vybavený senzorom - ktoré sú pripojené k internetu.

OASIS

“System where the Internet is connected to the physical world via ubiquitous sensors.”

(OASIS, “Open Protocols”, 2014)

Systém, kde je internet spojený s fyzickým svetom prostredníctvom všadeprítomných senzorov.

Internet of Things

IoT je systém vzájomne prepojených zariadení, strojov, zvierat, ľudi..., ktoré majú unikátne ID a majú schopnosť vymienať dáta prostredníctvom internetu, bez zásahu človeka.

Thing

Človek, zviera, stena, stroj, akákoľvek vec, vybavená senzorom alebo aktuátorom, IP protokolom a schopnosťou komunikovať.

LTE

WiFi

LAN

BLE

433MHz

Centrálna aplikácia

Internet

Internet of Things

Centrála

MQTT

23°

23°

73%

73%

N

By tomaslorinc

N

  • 312