Co je to Internet Věcí od A do Z

Pojem Internet věcí (Internet of Things) je velmi používaný pojem v oblasti informačních a komunikačních technologií (ICT). Problematika Internetu věcí je nicméně rozsahlá a není lehké ji do důsledků pochopit. Proto se zde pokusím „stručně“ a srozumitelně shrnout nejdůležitější poznatky týkající se tohoto konceptu. Článek vás seznámí s tím, jak IoT mění moderní podnikání a proč je dnes nezbytnou součástí technologické strategie každé firmy.

Definice

Existuje mnoho definic pojmu internetu věcí ale v zásadě se vždy jedná o toto:

Internet věcí (IoT) je síť vzájemně propojených věcí (zařízení), které umožňují vzájemně komunikovat a sdílet data a informace mezi sebou a s centrálním prvkem, jejichž analýzou bude možné docílit vyšší přidané hodnoty (nových funkčností, složitějších úloh, apod.) nebo interakce s prostředím.

Síť – bližší vysvětlení

Slovo síť nemusí představovat pouze Internet (jak evokuje pojem Internet věcí) – tedy celosvětový systém navzájem propojených počítačových sítí, ve kterých mezi sebou počítače komunikují pomocí rodiny protokolů TCP/IP, ale může znamenat i lokální síť (LAN), v rámci které jsou věci jednoznačně adresovatelné s tím, že tato síť je založena na standardizovaných komunikačních protokolech umožňující výměnu a sdílení dat a informací.

Věc – bližší vysvětlení

Věc z pohledu IoT představuje neživý objekt (fyzický nebo virtuální) obsahující elektroniku, software a senzory, pomocí kterých snímá určitou veličinu nebo veličiny a poskytuje schopnost sloužit k danému účelu popřípadě ovlivňovat svoje okolí. Jedná se tedy o zařízení (systém), které autonomně poskytuje data (osobní počítač, který neposkytuje data nepředstavuje věc z pohledu IoT), která jsou kabelově nebo bezdrátově sdílena s dalšími věcmi nebo systémy. Paradoxem však je, že v rámci Internetu věcí nejsou základem věci, ale data, která tyto věci poskytují.

Směry vývoje IoT

IoT se rozdělil na dvě hlavní oblasti:

• Průmyslový internet věcí (IIoT): Zaměřuje se na klíčové nebo kritické úlohy. Vychází z M2M a rozšiřuje ho o možnost analýzy dat např. v cloudu (viz Cloud computing). Jedná se o IoT zařízení a systémy, které jsou používány v průmyslových odvětvích, jako jsou: 
  • průmyslová automatizace, 
  • dopravní průmysl, 
  • energetický průmysl, 
  • zdravotnictví,
  • chytrá města.

• Spotřebitelský internet věcí (Consumer IoT): Soustředí se na spotřebitele. Zejména na spotřebitelská zařízení, spotřebiče, IT a telekomunikační zařízení a další jiná. Jsou zde využívána elektronická zařízení, která umožní zjednodušit každodenní život pomocí automatizace v domácnosti, chytrých zařízení (pračky, televize, lednice, osvětlení) nebo pomocí nositelné elektroniky.

Průmyslový internet věcí (IIoT) je převládající segment IoT.

Co je hlavním cílem IoT?

Cílem IoT je propojení zařízení, systémů a služeb za účelem poskytnutí více dat, která mohou být převedena na informace a informace na znalosti, které lze následně aplikovat. IoT systémy tak mohou na základě získaných znalostí vytvářet rozhodnutí a autonomně provádět činnosti.

To znamená, čím více budou zařízení schopna poskytovat data o reálném světě, tím budeme mít k dispozici více dat, která lze analyzovat, a tím více znalostí bude možné využít.

Hlavní cíle IoT se liší podle segmentu.

Průmyslový internet věcí (IIoT)

Průmyslový internet věcí (Industrial IoT) má zásadní dopad na moderní průmysl. Hlavním zaměřením tohoto segmentu internetu věcí je podporovat efektivitu a udržitelnost, ale i dlouhodobý růst firem. Jedná se zejména o:

• Efektivnější využívání zdrojů: IoT technologie sledují spotřebu energie a dalších surovin v reálném čase, což pomáhá optimalizovat jejich využití a předcházet plýtvání.
• Snížení provozních nákladů: IoT umožňuje prediktivní údržbu, která pomáhá předcházet poruchám. To snižuje náklady na opravy a neplánované výpadky zařízení, což přináší značné úspory. Dále automatické řízení spotřeby energie, například optimalizací vytápění nebo osvětlení podle potřeby, což vede k energetickým úsporám a nižším nákladům.
• Zvýšení pracovní produktivity: Automatizace procesů zlepšuje produktivitu pracovníků, kteří mohou soustředit svou pozornost na úkoly s vyšší přidanou hodnotou.
• Bezpečnost pracovníků: Senzory a IoT zařízení monitorují pracovní prostředí v reálném čase, což pomáhá zlepšovat bezpečnost a předcházet nehodám.
• Předcházení výpadkům pomocí včasné údržby: Průmyslové senzory analyzují stav strojů a umožňují údržbu dříve, než dojde k selhání, což snižuje prostoje.
• Optimalizaci dodavatelského řetězce: IoT data umožňují sledovat materiály a zásoby v reálném čase, což pomáhá zefektivnit logistiku a snižovat náklady.

Spotřebitelský internet věcí (CIoT)

Spotřebitelský internet věcí (Consumer IoT) představuje technologie, které usnadňují každodenní život jednotlivců, zvyšují jejich komfort a zlepšují uživatelský zážitek. IoT se v tomto segmentu zaměřuje především na automatizaci, personalizaci a pohodlí v domácnostech. Jedná se zejména o:

• Zvýšení uživatelského komfortu: Smart domácnosti a chytrá zařízení, jako jsou termostaty, pračky či osvětlení, umožňují uživatelům pohodlně řídit každodenní činnosti. Systémy IoT zajišťují optimalizaci prostředí podle preferencí uživatele.
• Úspora času: Automatizace rutinních úkolů, jako je řízení spotřebičů, zjednodušuje život a šetří čas. Například chytré zavlažovací systémy v domácnosti samy regulují množství vody podle aktuálních podmínek. Chytré vysavače samy vysávají a chytré sekačky samy sekají trávník.
• Úspora energie: Chytré spotřebiče umožňují automatické řízení spotřeby energie, například optimalizací vytápění nebo osvětlení podle potřeby, což vede k energetickým úsporám a nižším nákladům.
• Zlepšení bezpečnosti: Spotřebitelský IoT zahrnuje chytré bezpečnostní systémy, jako jsou kamery, chytré zámky a senzory, které umožňují neustálý dohled nad majetkem a zajišťují vyšší úroveň zabezpečení domácností.
• Personalizace služeb: Chytré spotřebiče a nositelná elektronika mohou shromažďovat data o uživatelských preferencích a zdravotním stavu. Na základě těchto údajů jsou pak schopny poskytovat personalizované služby, například doporučení pro zlepšení zdraví či efektivnější řízení domácích aktivit.

Jak to funguje?

IoT (Internet věcí) funguje na základě sběru, analýzy a sdílení DAT mezi propojenými věcmi (viz kapitola Definice) a s okolním světem pomocí Internetu.

Základní principy IoT

Základní principy IoT zahrnují:

• Senzory a zařízení: Tyto komponenty sbírají data z prostředí, například teplotu, tlak nebo polohu. Senzory a zařízení (věci) umožňují sběr dat.
• Připojení: Data jsou odesílána přes různé sítě (Wi-Fi, Bluetooth, 5G) do ostatních zařízení nebo do vhodného uzlu sítě pro uložení a zpracování. Síť zabezpečuje vzájemné propojení věcí a uzlů sítě pro uložení, zpracování a analýzu dat.
• Zpracování dat: Na vhodném uzlu sítě jsou data analyzována, aby poskytla užitečné informace. To může být v cloudu (cloud computing), nebo i blíže seznzorům a zařízením (edge computing), čímž se snižuje latence a je umožněna okamžitá reakce na změny.
• Akce na základě dat: Na základě výsledků analyzovaných dat (nové informace a znalosti), které jsou sdíleny s ostatními uzly sítě, mohou zařízení provádět automatizované akce, jako je zapnutí klimatizace nebo odeslání upozornění na potřebu údržby.

Architektura IoT

IoT architektura je tvořena třemi základnímí stavebními bloky, které společně zajišťují fungování celého IoT systému. Jedná se o:

• Hardware,
• Middleware,
• Software.

Jako hardware lze označit všechna fyzická zařízení, která generují data, například senzory a zařízení, ale také komunikační infrastrukturu a datová úložiště (mohou být privátní, veřejná, hybridní nebo komunitní).

Middleware je softwarová vrstva, která umožňuje propojení různých prvků IoT systému. Zajišťuje sběr, ukládání a sdílení dat mezi různými systémy, a to i když jsou postaveny na odlišných technologiích a komunikačních protokolech. Middleware zajišťuje jednotné rozhraní a integraci napříč platformami a zařízeními, čímž umožňuje hladkou komunikaci a sdílení dat v rámci IoT.

Software slouží k analýze dat získaných z hardwarových zařízení. Přeměňuje data na užitečné informace a znalosti, které mohou být využity pro rozhodování nebo automatizaci procesů. Zároveň zajišťuje sdílení a prezentaci výsledků, často prostřednictvím cloudových služeb, které jsou klíčové pro většinu IoT řešení.

Způsoby nasazení v rámci IoT

Propojení jednotlivých prvků IoT architektury závisí na různých způsobech propojení základních stavebních bloků IoT systémů, jako jsou hardware, middleware a software. Hlavní způsoby propojení zahrnují Fog Computing a Cloud Computing, které spolu často koexistují v různých IoT řešeních.

• Fog Computing: Tento decentralizovaný přístup umožňuje, aby zařízení a jejich data byla zpracovávána blíže k místu, kde jsou generována. Základní funkce, jako je sběr, ukládání, analýza a sdílení dat, probíhají lokálně, čímž se snižuje potřeba odesílat velké objemy dat do vzdáleného Cloudu. To je ideální pro průmyslové aplikace (Industrial IoT), kde je důležitá rychlá odezva, spolehlivost a minimalizace nákladů na přenos dat.
• Cloud Computing: Tento centralizovaný přístup je klíčový pro řešení, která vyžadují vysokou výpočetní kapacitu a neomezené úložiště. Data se přenášejí z jednotlivých zařízení do centrálního Cloudu, kde jsou zpracována a uložena. Cloudové služby jsou běžné v spotřebitelském IoT (Consumer IoT), kde časová latence a výpadky připojení nepředstavují kritický problém.

V mnoha případech oba přístupy spolupracují, přičemž Fog Computing řeší okamžité potřeby zpracování dat na lokální úrovni a Cloud Computing poskytuje rozsáhlejší, dlouhodobé úložiště a výpočetní kapacity pro složitější analýzy a sdílení mezi různými systémy.

Aplikace IoT v praxi

Aplikace IoT se uplatňují v mnoha různých odvětvích, přičemž nové technologie a systémy neustále vznikají. Některé z hlavních příkladů IoT v praxi zahrnují:

Průmyslový internet věcí (IIoT)

• Zdravotnictví: IoT senzory monitorují vitální funkce pacientů v nemocnicích i doma, například pomocí nositelných zařízení, která detekují srdeční arytmie nebo pády starších osob. Data se mohou v reálném čase zasílat lékařům, což umožňuje včasné zásahy a lepší péči. IoT také zlepšuje skladování léčiv díky monitorování teploty a vlhkosti v lékárnách či během transportu citlivých léků.
• Chytrá města: Technologie IoT přispívají k efektivnějšímu fungování měst pomocí inteligentního parkování, řízení dopravních toků a monitorování kvality ovzduší. IoT infrastruktura měst zajišťuje lepší koordinaci veřejné dopravy a systémů osvětlení, čímž šetří energii a zlepšuje kvalitu života občanů. Senzory mohou monitorovat zaplnění kontejnerů na odpad a optimalizovat jejich svoz, což snižuje provozní náklady.
• Průmyslová automatizace: Automatická diagnostika a údržba strojů umožňuje sledovat jejich stav v reálném čase. Předvídání poruch a jejich okamžitá oprava minimalizuje výpadky ve výrobě a zvyšuje efektivitu. Průmyslové roboty, využívající IoT senzory a AI, zajišťují přesné a efektivní výrobní procesy, které umožňují snížení zmetkovitosti a zvyšují produktivitu.
• Energetický průmysl: Sledování spotřeby energie v reálném čase pomocí inteligentních měřičů (smart meters) pomáhá efektivněji řídit energetické zdroje a snižovat spotřebu. IoT umožňuje automatické řízení distribučních sítí, což zajišťuje optimalizaci spotřeby energie a zabraňuje přetížení systémů. IoT systémy monitorují stav solárních a větrných elektráren, čímž zvyšují jejich efektivitu a snižují provozní náklady.
• Doprava: IoT zařízení zajišťují sledování a lokalizaci zásilek v reálném čase, což umožňuje lepší řízení logistiky a kvalitnější přepravu zboží. Inteligentní senzory monitorují vibrace, nárazy nebo otevření zásilek, čímž chrání cenný náklad. Dopravní flotily mohou sledovat stav vozidel a trasování dodávek, což zvyšuje spolehlivost a zkracuje dodací lhůty.

Spotřebitelský internet věcí (CIoT)

• Chytré domácnosti: Uživatelé mohou pomocí aplikací ovládat domácí spotřebiče, osvětlení či zabezpečení domova z mobilních zařízení. Dálkové ovládání zařízení jako chytré termostaty a osvětlení vede k úsporám energií.
• Nositelné technologie: Fitness náramky sledují zdraví uživatelů a poskytují data o jejich fyzické aktivitě a spánkových vzorcích. Upozorňují na zdravotní rizika a podporují zdravější životní styl.
• Chytré nakupování: Personalizované aplikace v obchodech dokážou analyzovat nákupní návyky zákazníků a nabízet přizpůsobená doporučení. Kromě toho některé aplikace využívají senzory pro sledování čerstvosti a expirace potravin.
• Chytrá doprava: Aplikace v mobilních zařízeních sledují dopravní podmínky, navrhují nejlepší trasy, a tím šetří čas i pohonné hmoty.
• Chytré zahrady: IoT systémy mohou monitorovat stav zahrad a zavlažovacích systémů, které upravují zavlažování na základě vlhkosti půdy, počasí a typu rostlin.

Výzvy a problémy IoT

IoT přináší řadu výhod, ale také čelí zásadním výzvám, které je nutné řešit, aby byla technologie efektivní a bezpečná. Mezi hlavní problémy patří:

• Bezpečnost: Připojená zařízení jsou často zranitelná vůči kybernetickým útokům, což činí ochranu dat a systémů jednou z klíčových priorit. Kybernetické útoky mohou mít závažné důsledky, jako jsou ztráty dat, narušení provozu a poškození reputace společnosti. Ochrana před těmito hrozbami zahrnuje implementaci robustních bezpečnostních protokolů, šifrování dat a pravidelnou aktualizaci softwaru zařízení.
• Složitost nasazení: Integrace různých zařízení do jednoho systému může být časově i finančně náročná. Podle zprávy „2023 IoT & Edge Commercial Adoption Survey Report“ až 17 % organizací vyjadřuje obavy z vysokých nákladů spojených s implementací IoT řešení. Tato složitost vyplývá z nutnosti koordinace mezi různými technologiemi a standardy, což může vyžadovat značné investice do odborného personálu a infrastruktury.
• Konektivita a interoperabilita: Různé platformy a protokoly IoT ztěžují hladkou integraci, a podle „2023 IoT & Edge Commercial Adoption Survey Report“ až 48 % organizací považuje konektivitu za klíčový faktor při návrhu IoT systémů. Vzájemná interoperabilita mezi prvky systému je zásadní, protože umožňuje různým zařízením a systémům komunikovat a spolupracovat, což je klíčové pro efektivní fungování IoT ekosystémů.
• Shromažďování a analýza dat: Podle „2023 IoT & Edge Commercial Adoption Survey Report“ 19 % organizací má obavy se zpracováním obrovských objemů dat generovaných IoT zařízeními. Tento problém pramení z potřeby zpracovávat a analyzovat data v reálném čase, což vyžaduje výkonnou infrastrukturu a sofistikované analytické nástroje.
• Spotřeba energie: Mnoho IoT zařízení může vyžadovat trvalé napájení, což zvyšuje provozní náklady. Naopak některá zařízení jsou napájená bateriemi a musí tedy efektivně přenášet data a je také zohlednit případnou nutnost výměny baterií.

Tyto výzvy je třeba řešit, aby se plně využil potenciál IoT.

Budoucnost IoT

IoT trh má před sebou masivní růst, s očekávanou tržní hodnotou až 991 miliard USD do roku 2028. State of IoT Summer 2024 zpráva předpovídá, že počet připojených IoT zařízení vzroste o 13 % v roce 2024, čímž se dosáhne 18,8 miliard jednotek do konce roku. Do roku 2030 se očekává zdvojnásobení tohoto čísla na 40 miliard připojených zařízení.

Klíčové faktory pro růst zahrnují:

• 5G a IoT: Mezi roky 2025 a 2028 se 5G technologie stane hlavním motorem růstu IoT aplikací, zejména díky rychlejšímu a stabilnějšímu připojení.
• Konektivita: Z pohledu propojení senzorů a zařízení bude i nadále dominovat mobilní data přes 5G, Low Power Wan sítě a Wifi sítě které dohromady představují téměř 80 % podílu na trhu.
• Elektronika koncových bodů: Elektronika koncových zařízení bude nadále tvořit přes 80 % hodnoty IoT trhu do roku 2028. Jedná se o hardwarové komponenty a zařízení jako jsou senzory, mikrokontrolery a komunikační moduly.
• AI a strojové učení: IoT ve spojení s umělou inteligencí umožní sofistikovanější analýzu dat, prediktivní údržbu v průmyslu a automatizaci rozhodovacích procesů.

Tyto trendy podpoří rozšiřování IoT v odvětvích jako průmyslová automatizace, zdravotnictví, chytrá města a další.

Závěr

Internet věcí (IoT) přináší obrovský potenciál pro rozvoj a inovace v širokém spektru odvětví. S rostoucím počtem připojených zařízení a neustálými technologickými pokroky, jako je rozvoj 5G sítí a využití umělé inteligence, se IoT stále více stává klíčovou součástí digitální transformace.

Je na čase, aby podniky začaly aktivně plánovat své IoT strategie a přizpůsobovaly své operace tak, aby byly připraveny na digitální budoucnost. Zapojte IoT do svého podnikání a začněte těžit z výhod, které tato technologie přináší, než bude příliš pozdě!

Pokud hledáte efektivní způsob, jak integrovat IoT do svého systému, naše společnost nabízí kompletní řešení. Specializujeme se na napojení zařízení na platformu ThingsBoard, která vám umožní vizualizovat data v reálném čase, zjednodušit správu a zefektivnit rozhodovací procesy.

Neváhejte nás kontaktovat, pokud potřebujete napojit svá zařízení na ThingsBoard a začít využívat všechny výhody IoT. Klikněte na tlačítko níže a obraťte se na nás ještě dnes!