IoT ที่ครบถ้วนสมบูรณ์ควรประกอบด้วยองค์ประกอบที่สำคัญ ๆ ดังนี้
1.
Input unit
หน่วยนำเข้าข้อมูล ได้แก่ Sensors ที่มีทั้งแบบ analog
และแบบ digital
Sensors
ที่เป็น analog ได้แก่ เครื่องวัดแสง เสียง อุณหภูมิ ความชื้น ความเร็วลม กระแสการใช้พลังงานไฟฟ้า ความตึง น้ำหนัก ค่าออกซิเจนในน้ำ ความหวาน
ความเค็ม ความเผ็ด ค่าความเป็นกรด ด่างในดินหรือน้ำ (ph) และคุณสมบัติการนำไฟฟ้า
(electrical conductive : EC) เป็นต้น
Sensors
ที่เป็น digital ได้แก่ switch ประเภทต่าง ๆ เช่น micro switch, push button switch, toggle switch, rotary switch, selector switch, slide switch, DIP switch, proximity
switch, op-to switch, สวิทช์วัดแสง, remote control, limit switch, pressure switch, reed switch, switch ลูกลอย วัดระดับน้ำ ฯลฯ
2. MCU : Micro controller unit หรือ Microcomputer Unit
ทำหน้าที่ประมวลผล ที่ต้องเขียนคำสั่งให้ไปเก็บเอาไว้ในหน่วยความจำก่อน เพื่อทำหน้าที่ควบคุม ทั้ง input และ Output ซึ่งชุด MCU จะมีทั้ง Arduino และ
Raspberry Pi
จากภาพจะเห็นว่า จะมีตัว Arduino 2 ตัว เพื่อแสดงให้เห็นว่า ในการใช้งานจริงอาจจะมีอุปกรณ์ที่ต้องรับเข้า (sensor) หลายชนิด หรือหลาย ๆ ตัว หรืออาจจะติดตั้งอยู่ในระยะที่ไกลกัน จำเป็นต้องใช้การสื่อสาร WiFi เพราะว่าบอร์ด arduino รุ่นใหม่มี WiFi อยู่ภายในบอร์ดแล้ว ในขณะที่ราคาถูก 300-500 บาทเท่านั้น
ตัว MCU จะทำหน้าที่เก็บโปรแกรมที่เราเขียนเอาไว้แล้ว มาประมวลผลรับเอาอินพุทมาแล้วส่งต่อไปยัง output เช่น สมมติว่า ระบบเซ็นเซอร์อุณหภูมิภายในห้องแช่แข็งเก็บอาหาร หากอุณหภูมิภายในห้องน้อยกว่า 3 องศาให้ตัดการทำงานของคอมเพรซเซอร์ แต่หากอุณหภูมิสูงกว่า 10 องศาให้คอมเพรซเซอร์ทำงาน เป็นต้น การเขียนโปรแกรมก็เพียงเข้าไปสอบถามว่า อุณหภูมิจากอินพุทเท่าไหร่ ถ้าน้อยกว่า 3 ก็จะส่งให้ output port ส่งสัญญาณดิจิทัล off ไม่ให้ relay ทำงาน ในทางกลับกันหากอุณหภูมิ มากกว่า 10 ก็ส่งให้ขา output port ทำหน้าที่ on ให้รีเลย์สวิทช์ทำงานเพื่อให้เครื่องคอมเพรซเซอร์ทำงาน
ในชุด IoT จะมี MCU ทั้งตัวเล็ก เช่น arduino ที่เป็น micro controller ขนาดเล็ก และ Raspberry Pi ที่ถือได้ว่าเป็นทั้ง Micro controller และ Microcomputer เพราะข้างในนั้นสามารถลง OS และ application ได้มากมาย แม้แต่ลง LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) ก็ยังได้ จัดทำเป็น Server ขนาดเล็กก็ยังได้
ในภาพจะเห็นว่า ตัว arduino ยังส่งข้อมูลไปหา Raspberry Pi ได้ด้วย ดังนั้น ในตัว arduino จัดว่าเป็นตัว input หนึ่งของ raspberry Pi ด้วย แต่ในกรณีที่รับอินพุทจำนวนไม่มากนัก เราสามารถใช้เฉพาะ raspberry Pi เพียงตัวเดียวก็ได้ เพราะในตัว raspberry Pi มี IO ที่เรียกว่าขา GPIO มีจำนวนมากพออยู่แล้ว แต่ถ้าสำหรับใช้ในโรงงานขนาดใหญ่เราจำเป็นต้องมีให้ครบชุด เพื่อการใช้งานเป็นระบบอินเทอร์เน็ตสมบูรณ์แบบ
3. Output
ตัว output จะเป็นขาออกของพอร์ตในตัว arduino และ raspberry Pi ขา output เหล่านี้จะต่อไปขับวงจรอิเล็คทรอนิกส์เพื่อไปควบคุม relay หรือ วงจรอื่น ๆ ให้ทำหน้าที่ on หรือ off ในขณะที่เป็น analog จะไปเร่งหรือหรี่กระแสไฟฟ้าได้ เช่น เร่ง LED ให้สีสว่างเข้ม หรือลดความความสว่างของ LED ลง หรือการผสมสีของ LED ประเภทผสมสีได้ คือ Red Green Blue ผสมเป็น 16.7 ล้านสีได้output ที่นำไปใช้งานส่วนใหญ่จะเป็นงานทางด้าน on-off เครื่องใช้ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า การขับเคลื่อนกลไก ต่าง ๆ อุปกรณ์ประเภท driver เหล่านี้จะมีชุดสำเร็จขายเรียบร้อยแล้ว มีสายขั้วต่อที่ออกแบบมาพร้อมกับชุดเพื่อทดสอบการทำงานเบื้องต้นได้ เช่น
มี LED ทดสอบการทำงาน on-off
มี relay ทดสอบการ on-off พร้อมมีเสียง และต่อวงจรไฟฟ้า 220 volt ได้เลย
มี solid state relay หรือ transistor drive สำหรับขับมอเตอร์แบบ stepping เป็นต้น
4. Internet
แน่นอนว่า internet of things จำเป็นจะต้องมี internet หากขาดสิ่งนี้ไป มันจะเป็นเพียง embedded หรือระบบสมองฝังตัว เท่านั้น
ดังนั้น การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ส่วนใหญ่มักจะใช้ WiFi ที่มีอยู่ในตัวของ arduino และ raspberry pi (โดยเฉพาะ version 3 มี WiFi/ Bluetooth มาด้วย) เข้ากับ Access point ที่เรามีอยู่แล้วก็ได้ หรือสามารถให้ raspberry pi config ให้เป็น access point ได้ด้วย ดังนั้น เราสามารถเขียนโปรแกรมให้เป็น web server ให้ผู้ใช้สามารถมองเห็นสถานะการทำงานของ arduino หรือ raspberry pi ผ่านทาง browser ในอินเทอร์เน็ต หรือจาก application ใน smart phone ได้ และเราสามารถสั่งงานผ่านทางโปรแกรมเว็บ application ได้โดยตรงด้วย
นอกจากนี้ ยังมีโปรโตคอลบนอินเทอร์เน็ตที่ชื่อ MQTT เพื่อใช้ในการสื่อสารข้อมูลสั้น ๆ ระหว่างอุปกรณ์แต่ละชุดได้ด้วย ทำให้การเขียนโปรแกรมทำได้ง่ายและสั้นลง
นอกจากนี้ MQTT protocol ยังมีให้ใช้ใน cloud computing จึงถือได้ว่า IoT มีความสมบูรณ์แบบที่สุดในขณะนี้ สามารถนำไปใช้กับทุก ๆ วงการ เช่น ธุรกิจ logistics, smart factory, smart room, smart classroom เป็นต้น
สุดท้าย ถ้าหากเราเก็บข้อมูลสถานะการทำงานของแต่ละอุปกรณ์ไว้ในฐานข้อมูล เราก็สามารถนำเอาข้อมูลเหล่านั้นมาวิเคราะห์เพื่อใช้เป็น decision support system หรือทำเป็น data warehouse, data-mart, หรือ big data ได้
จะเห็นว่า IoT มีอิทธิพลต่อการนำมาใช้ในทุกวงการในอนาคตอันใกล้นี้แน่นอน ใครรู้ก่อน ทำก่อนย่อมได้เปรียบเหนือกว่าคู่แข่ง ทั้งในแง่กลยุทธ์ และในแง่ของการลดต้นทุน รวมทั้งในแง่ของการตัดสินใจ
ในตอนที่ 3 จะได้ลองเขียนโปรแกรมเพื่อสั่งงานอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าให้ดูเป็นตัวอย่าง โปรดติดตาม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น