أجهزة إنترنت الأشياء - إنترنت الأشياء - ثاني ثانوي

الدرس الثاني أجهزة إنترنت الأشياء ما المقصود "بالأشياء" ؟ "What is a "Thing الكائنات الذكية The Smart Objects www.er.edu.su إن " الأشياء" أو "الكائنات الذكية" هي اللبنات الأساسية لإنترنت الأشياء. فهي أجهزة محوسبة صغيرة منخفضة التكلفة تتفاعل مع بيئتها المادية المحيطة بها. وذلك بجمع البيانات من المستشعرات. والتفاعل الفوري مع هذه البيانات عبر المشغلات تقوم المستشعرات والمشغلات بتحويل الأشياء اليومية إلى كائنات ذكية قادرة على الحصول على المعلومات من بيئتها وتتفاعل معها بطريقة مفيدة. وتكمن القوة الحقيقية للكائنات الذكية في حلول إنترنت الأشياء التي تربطها ببعضها. بدلا من عملها بشكل مستقل كأجهزة قائمة بذاتها. تشغل الكائنات الذكية بواسطة مصدر للطاقة مثل الشبكة الكهربائية أو البطارية، أو بمصدر للطاقة الذاتية من خلال الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح يعد استهلاك هذه الكائنات للطاقة متحفضا جدا لدرجة أنه في بعض الأحيان يمكن تشغيل الكائن الذكي لأشهر أو سنوات باستخدام البطاريات، يوحد جبل جديد من الكائنات ( المستشعرات) الدكية الخاصة بالصحة، والتي يمكن تشغيلها بالتيار الكهربائي المنبعث من جسم الإنسان. يحتوي كل كائن ذكي على جهاز اتصال يرسل البيانات التي تجمع من المستشعرات ويتلقى التعليمات اللازمة للمشغلات. ويقوم جهاز الاتصال بتوصيل الكائن الذكي بالتخزين السحابي. حاسب فقير ملخفض التكلفة يدمج في الكائنات لحملها وقية ويمكن تنظيمها في شبكات. الكل كل عل غير متكتفي الكلية المكون المتمرك هو وحدة المعالجة على هيئة جهاز التحكم الدقيق. يقوم جهاز التحكم الدقيق بالتنسيق بين المستشعرات والمشغلات وجهاز الاتصال، إن أجهزة التحكم الدقيقة المستخدمة في التطوير أو الأغراض الأكاديمية مثل الأردوينو (Arduino) أو رازييري باي ( Raspberry Pi) . هي عبارة عن حواسيب صغيرة. تستخدم تطبيقات انترنت الأشياء الفعلية وحدات تحكم دقيقة صغيرة الحجم يصل حجمها أحيانا إلى 2×2 ملم. أحد الأمثلة على ذللك شبكة الغبار الذكي (Smart dust)، وهي شبكة لاسلكية المنصات حوسبة واستشعار لا يتجاوز حجمها حبة الرمل الواحدة والتي يسكنها أن تعمل بمفردها، يمكن لشبكة الغبار الذكي أن تشعر أشياء مثل الإضاءة ودرجة الحرارة والحوت ووجود السموم أو الاهتزازات ثم نجل هذه المعلومات وترسلها لاسلكيا. إلى أنظمة الحاب المركزية. ارة التعليم 11

22 تصنيفات الكائنات الذكية Classifications of Smart Objects تعمل بالطاقة الذاتية أو تتصل بمزود للطاقة قد يحتوي الكائن على مصدر الطاقة الذائي الخاص به كالبطارية أو الألواح الشمسية، أو يمكن أن يعمل باستمرار بواسطة مصدر خارجي، يمكن للكائنات التي تعمل بالطاقة الذاتية أن تكون متحركة. أما الكائنات التي تُزود ببطاريات فتكون مقيدة من حيث فترة استخدامها وقدرتها على جمع البيانات وإرسالها . متحرك أو ثابت يمكن للكائن الذكي أن يكون متحركا. ويمكنه أن يبقى ثابتا في مكانه. كما يمكن أن يكون الجسم متحركا إذا تم توصيله بجسم متحرك أكبر. معدل إرسال بيانات منخفض أو مرتفع يمكن أن تكون عمليات إرسال البيانات الخاصة بعمليات المراقبة للكائن الذكي منخفضة أو مرتفعة، فمثلا قد يرسل مستشعر الصدأ الموجود على أحد الجسور القيم المسجلة شهريا. وقد يرسل مستشعر الحركة في السيارة قيم الشارع مئات المرات في الثانية. تؤدي معدلات التقارير المرتفعة إلى ازدياد استهلاك الطاقة مما قد يفرض قيودا على مصدر ا بيانات بسيطة أو معقدة الطاقة. يعتمد هذا التصنيف على كمية البيانات التي تم جمعها وتبادلها خلال كل دورة تقارير. يمكن المستشعر الرطوبة في حقل زراعي تسجيل قيمة يومية غير معقدة. في حين يُسجل مستشعر المحرك مئات القيم، مثل درجة الحرارة والضغط وسرعة الغاز وسرعة الانضغاط يُحدد معدل نقل البيانات بناء على عاملين هما تصنيف البيانات بسيطة أو معقدة). ومعدل إرسال البيانات ( منخفض إلى مرتفع). والنتيجة هنا عبارة عن مقياس مدمج. قد ينقل كائن متوسط الإنتاج بيانات غير معقدة بمعدل مرتفع نسببًا ( في هذه الحالة يظهر مخطط التدفق بصورة متصلة). أو قد ينقل بيانات كثيرة بمعدل منخفض سبيا ( وفي هذه الحالة يبدو مخطط التدفق منقطعا ) . نطاق التقرير تحدد المسافة بين الكائن الذكي وجامع البيانات نطاق التقرير. فبالنسبة للسوار الرياضي الذي يرسل البيانات إلى هاتفك على سبيل المثال. يصل نطاق التقرير إلى بضعة أمتار. وفي المقابل قد يحتاج مستشعر الرطوبة المضمن في سطح الأسفلت في الطريق إلى الاتصال بهوائي يقع على بعد مئات الأمتار أو حتى كيلومترات. كثافة الكائنات في كل خلية يعتمد هذا التصنيف على كمية الكائنات الذكية ذات احتياجات الاتصال المتماثلة والمتصلة بنفس البوابة. قد يستخدم خط أنابيب النفط مستشعرا واحدا كل بضعة أميال. وفي المقابل تستخدم تلسكوبات علم الفلك المئات أو حتى الآلاف من المرايا على مساحة صغيرة يزود كل منها بمقاييس الجايروسكوب ( أداة لتحديد زاوية الاتجاهات والدوران) ومستشعرات للجاذبية والاهتزاز دارة التعليم

المكونات الرئيسة للكائن الذكي The Main Components of a Smart Object إن الكائن الذكي هو جهار يمتلك المكونات الأربعة المدرجة أدناه كحد أدنى قد يحتوى الكائن الذكي على مستشعر واحد فقط أو على مجموعة من المستشعرات وكذلك على مشغل واحد فقط أو على مجموعة من المشغلات وكذلك على مجموعة من المشغلات والمستشعرات معا وذلك حسب الغرض من تطبيق إنترنت الأشياء وحدة المعالجة Processing unit المستشعرات والمشغلات Sensors and Actuators يحتوي الكائن الذكي على وحدة معالجة لجمع البيانات يستطيع الكائن الذكي التفاعل مع العالم المادي عبر ومعالجتها وتحليل معلومات الاستشعار التي يتلقاها المستشعر المستشعرات والمشغلات الخاصة به، فليس ضروريا أن يضم ( أو المستشعرات)، ولتنسيق إشارات التحكم إلى أي مشعل الكائن الذكي كلا من المستشعرات والمشغلات، فقد يحتوي وتشغيل مجموعة متنوعة من العمليات بما فيها أنظمة الاتصالات الكائن الذكي على واحد أو أكثر من المستشعرات والمشغلات والطاقة يمكن أن يختلف نوع وحدة المعالجة المستخدمة بشكل اعتمادا على نوع التطبيق. كبير وذلك اعتمادا على متطلبات المعالجة لتطبيق مجدد تعد أجهزة التحكم الدقيقة الأكثر انتشارا نظرا لحجمها الصغير. وتتعدد استخداماتها لسهولة برمجتها وانتشارها الواسع ولاستهلاكها المنخفض للطاقة وتكلفتها المنخفضة ذاكرة وحدة المعالجة مشغل مصدر الطاقة Power source مصدر الطاقة ل 19 مكونات الكابر الذهبي وحدة التواصلي تحتوي الكائنات الذكية على مكونات تتطلب مصدرا للطاقة. من المثير للاهتمام أن وحدة الاتصال الخاصة بالعنصر الذكي تستهلك عادة أكبر قدر من الطاقة. وكما هو الحال مع العناصر الثلاثة الأخرى للأتساء الذكية. تختلف احتياجات الطاقة بشكل كبير ح التطبيقات. فعادة تعمل الكائنات الذكية وحدة الاتصالات Communication unit بطاقة محدودة. ويعكها الاستمرار لمدة رمنة طويلة. ويشكل وحدة الاتصالات مؤولة عن ربط العنصر الذكي بأشياء خاص عندما يكون من الصعب الوصول إليها. ويتطلب هذا ذكية أخرى وبالعالم الخارجي (بواسطة الشبكة). يمكن أن المزيج كفاءة الطاقة. وإدارتها بفعالية. وتفعيل أوضاع السكون تكون أجهزة اتصالات الكائنات الدكة لكية أو لاسلكية. ووجود أجهزة استهلاك طاقة منخفضة للغاية. وغيرها خاصة وتربط المشاهر الذكية في شبكات إنترنت الأشيا - لا سلكيا عند اعتماد الكائن الذكي على طاقة البطارية عند وجود لعدة أسباب أهمها التكلفة ومحدودية توافر البنية التحتية عناصر ذكية بتركيبات طويلة المدى ولجميع المقاصد والأغراض وسهولة التنفيد . توجد العديد من بروتوكولات الانسان تستخدم عادة مصادر بديلة لتوفير الطاقة. للعناصر الذكية. وزارة التعليم

24 المستشعرات The Sensors يُنفذ المستشعر ما يشير إليه أسمه، فهو يستشعر، فعلى وجه التحديد، يقيس المستشعر كمية فيزيائية ويحولها إلى بيانات يمررها لتستخدم بواسطة الأجهزة الذكية أو الإنسان لا تقتصر وظيفة المستشعرات على جمع البيانات الحسية المشابهة لحواس الإنسان، فهي توفر مجموعة واسعة من بيانات القياس وبدقة أكبر من الحواس البشرية. يمكن تضمين المستشعرات في أي كائن مادي وتوصيلها بالإنترنت عن طريق الشبكات السلكية أو اللاسلكية تحتوي السيارة الحديثة على مجموعة متنوعة من المستشعرات التي توفر كما هائلا من البيانات يمكن استخدامها في أنظمة ذكية، أو مشاركتها مع المركبات الأخرى على الطريق، يمكن للسائق شكل 110 سم فحص كل شيء بالسيارة والتحكم بها باستخدام مجموعة متنوعة من المستشعرات مثل قياس يعي المسالات ويرسلها من درجة حرارة الماء والزيت والموقع وضغط الإطارات والسرعة، والتي توفر البيانات ذات العلاقة أمين السلت الى نظام التحسين السلامة وصيانة السيارة. ارك الأشياء شكر 14 و العلم السيارة تصنيف المستشعرات Classification of Sensors نشطة أو سلبية يمكن تصنيف المستشعرات بناءً على مصدر الطاقة، فإذا كانت تتطلب مصدر طاقة خارجي للعمل وتنقل الطاقة وتكتشفها في نفس الوقت فهي مستشعرات (نشطة)، وإذا كانت لا تتطلب توفر أي طاقة خارجي ولا تنقل الطاقة، ولكن تكتشفها فقط فهي مستشعرات ( سلبية). مصدر توغلية أو غير توغلية يمكن أن تكون المستشعرات جزءاً من البيئة التي تقيسها (توغلية)، أو قد تكون مكونا خارجيا ( غير توغلية). تلامسية أو غير تلامسية قد تتطلب المستشعرات ملامسة مادية للجسم الذي يتم قياسه ( تلامسية) وقد لا تتطلب ذلك ( غير تلامسية). مطلقة أو نسبية يمكن للمستشعرات جمع البيانات وفق مقياس مطلق، أو نسية إلى قيمة مرجعية. مجال التطبيق يمكن تصنيف المستشعرات وفقا للتطبيق المحدد الذي تستخدم به.. D O≤1 التعليم

الجدول 1.3: أنواع المستشعرات وأمثلتها النوع جليلي ليلة الوصف يقي هذا المشعر موضع الجسم فيمكن أن يكون القيا أمثلة بشكل مطلو اولين هناك ثلاثة أنواع من مقياس الجيد ومقاس الميل ومستشعر القرب. الموجع مستشعرات الموضع حطية وراوية ومتعددة المحاور تكشف استعارات الأشغال وحمل الأسعاض والحيوانات المنطقة الترقراقيا الكت برات الحركة حركة الأشخاص الأشياء وقت مستعرات ين فرحانة رادار الاشغال تختي ما يكون الشخص خامات على الاطفال والحركة ع مستشعرات الحركة. قد تكون مستشعرات السرعة خطية أو راوية مما يشير إلى مدى سرعة تحرك الجسم به خط مستقيم أو مدى سرعة دور الم. وتقيس مستشعرات الشارع مقباس الشارع والحان وسكون تغيرات السرعة. الرعة والتارع تحدد مستشعرات السوة الحالة التي تطبق بها قوة مات الوة مقياس المروحة عريائية عمته القوة تشعر اللمن على غرار مستشعرات القوة تقبل مستشعرات الضغط القوة الناجمة عن ضغط السوائل أو العارات. بارات بیروت الضغط الممل تكتب مشعرات الشغل معدل تدفق الوائل قياس حداد المربع تلافي الكتلة الحرارة اعداد المناك وزارة التعليم

26 النوع طلوبة 1 مؤترات حماية الوصف أمثلة المستشعرات الصوتية مستويات الصوت الموجودة مکرومون محل أصوات تحت الأرض مسجل أصوات تحت الماء. سعرات المرطة كمية المطرية في الهواء أو مقاس المطربة شعر الرطوبة مشعر رطوبة السرية تكشف مستشفرات الصوم وجود الضوء بأنواعه مستشعر الأجعة تحت الضراء. كاشف الضوء كانت اللعب ودرجاته المختلفة. كشف مستشعرات الاشعاع او اشعاع في السمنة عد ان حصر مولی کاشف السويد المحطة تحلد مشعراف درجة الحرارة كمية الحرارة أو الرواية داخل النظام يح أن تكون كفرات برجة ميزان الحرارة مقاس السعرات الحرابة الثلامية على اتصال بالجم المستهدف. المعمل متمرات درجة الحرارة غير اللامية على قياس درجة الحرارة من مسافة لعدة الحرارية مقياس درجة الحرارة. عد المستشعرات الكيانية التركير الكسالى داخل جار قاس الكحول كاشف الدحان السقام يمكن للمشعرات الحيوية اكتشاف الخصائص المجينول حية في الكاسات الحة مقلى تخطيط حرارة التعليم

المشغلات The Actuators تعد المشغلات مكملة للمستشعرات تستقبل المشغلات إشارة تحكم، وهي غالبا إشارة كهربائية أو أمر رقمي يؤدي إلى تأثير فيزيائي على النظام. تستشعر البيله اللدية للعالم الحيت ٢٠٠ تقيس ميل عالي اشارات عريليه أعمال مفيدة . تعمل المكر 112 العلاقة بيع الكمرات المشكلات التشابه مع الإنسان Human Analogy يستخدم البشر حواسهم الخمس لاستشعار بيتهم المحيطة وقياسها ، فتقوم أعضاء الحواس بتحويل هذه المعلومات إلى نبضات كهربائية يرسلها الجهاز العصبي إلى الدماغ لمعالجتها، وكذلك فإن مستشعرات إنترنت الأشياء هي أجهزة نستشعر وتقيس العالم الفيزيائي وترسل قياساتها كإشارات كهربائية إلى معالج دقيق أو وحدة تحكم دقيقة من أجل المزيد من المعالجة يتحكم الدماغ البشري بالوظيفة والحركة، ويحمل الجهاز العصبي هذه المعلومات إلى الجزء المناسب من الجهاز العصلي، وفي المقابل، يمكن للمعالج إرسال إشارة كهربائية إلى مشغل يجول الإشارة إلى فعل ذي تأثير قابل للقياس في بيتنه يعد هذا التفاعل بين المستشعرات والمشغلات والمعالجات والوظائف المماثلة في الأنظمة البيولوجية الأساس لمجالات علم الروبوت والمؤشرات الحيوية اشارات الدماغ البشري حواس الإنسان إشارات وحدة المعالجة المستشعرات حرارة التعليم شكل 113 النقابة مع البشر

28 تصنيف المشغلات Classification of Actuators نوع الحركة يمكن تصنيف المحركات وفقا لنوع الحركة الصادرة منها. أمثلة خطي، ودوراني، وذو محور واحد، وذو محورين، وذو ثلاثة محاور القوه الناتجة يمكن تصنيف المحركات وفقا للقوة الناتجة. أمثلة طاقة عالية، وطاقة منخفضة وطاقة ضئيلة. نوع الإنتاج يمكن تصنيف المحركات وفقا لطبيعة المخرجات المستقرة. أمثلة ثنائية ومستمرة. مجال التطبيق يمكن تصنيف المحركات وفقا لنوع الصناعة التي تُستخدم فيها المحركات. أمثلة التصنيع والمركبات والطلب نوع الطاقة يمكن تصنيف المحركات بناءً على نوع الطاقة التي تستخدمها. أمثلة كهربائية وكيميائية، وحركية شعر 114 مشغل صغير (متاج) تركة سكاك عليم كل.1 ظلام محمل هوليك الفكر اللالاة النية

الجدول 14: أنواع المشغلات مع أمثلة نوع المشغل مشکل میکانکی أمثلة رافعة، حال لولبي، الساعة اليدوي. تايرستور تر انرتور شافى القطب العصام الثاني مشغل كهربائي محرك تيار متردد محرك تيار مستمر معرلك خطوي مشغل كهروميكانيكي مشعل گھر مغناطیسی 1-> مغناطيس كمرداني، ملك لولبي حطي. إسطوانة حيدر اليكية إسعلوامة هوائية. مكبس صيام التحكم في الضغط مشغل عيدروليكي وهوائي متقلات حرارية ومناطسية مشکلات دقيقة و مشعلات نانوية المواد المحفظة الشريط ساني المعدن، شافي الشكل الكثير واجهادي (piezoelectric bimorph) . محرك الكتروستاتیکی صمام مایکروی ممورك مشطي حرارة التعليم

1 تمرينات حدد الجملة الصحيحة والجملة الخاطئة فيما يلي: 1 الكائنات الذكية هي أجهزة إلكترونية معقدة للغاية لتطلب كميات كبيرة من الطاقة للمعالجة 2. يتم تشغيل الكائنات الدكة حصريا من خلال مصادر الطاقة المتجددة. 3 يمكن للكائنات الذكية إرسال البيانات من خلال مجموعة متنوعة من ترددات الاتصالات. .4. ترسل وحدة المعالجة بيانات المستعمر التي جمعت إلى خدمات خارجية على الإنترنت. 5. يمكن المستشعرات السرعة الكشف عن وجود أي كائن في البيئة المحيطة. . يمكن للمستشعرات الإشعاعية الكشف عن أي قرارات حرارية في البيئة المحيطة. 7. تتماثل العلاقة بين وحدة المعالجة والشغل مع العلاقة بين حواس الإنسان والدماغ 8 يمكن أن تأخذ الشغلات مدخلات بيانات متقطعة فقط 9. يمكن أن تأخذ الشغلات مدخلات من المستشعرات مباشرة دون الحاجة إلى حدمات البيانات الخارجية سحجة خاطف . . مراة البس

(2 عدد صف المكونات الرئيسة للكائن الذكي 3 حلل أنواع التطبيقات التي تتطلب مستشعرات تعمل بالطاقة الثانية. وأيها يتطلب مستشعرات يح تزويدها بالطاقة. أعرض أفكار لك أدناه. 4 مطلب تطبيقات انترنت الأشياء المختلفة أقواها مختلفة من الكاليات الذكية ضع قائمة بالسعات الرئيسة التي ق الكائنات الذكية بناء عليها. وزارة التعليم

5 حديث ثلاثة أنواع من المستشعرات المهمة المستخدمة لقياس البيئة المحيطة وناقش استخدامها. كيف يمكن الدراسة التواصل بين أنظمة جسم الإنار المختلفة أن تساعد المهندسين على إنشاء حلول أكثر ترابطا الأنظمة القرن الأشياء جرات البسة

2 القارن بين أنواع المشعلات الأكثر شيوعا في التطبيقات الروبوتية. 3 عدد المشعلات التي تتطلب بيانات أكثر تعقيدا لإنجاز المهام المطلوبة وضح سبب ذلك وزارة التعليم