این بخش تجزیه و تحلیل نهایی نتایج شناسایی شده توسط روش ما را ارائه می دهد. این تحلیل به شیوهای سه گانه انجام میشود. در ابتدا، IOT و کاربردهای نزدیک به IOT در بخش های مختلف شبکه هوشمند تجزیه و تحلیل شوند، که در آن چنین راه حل هایی را می توان، با تمرکز بر روی خانه هوشمند اعمال کرد. پس از آن، یک تعمیم از راه حلهای موجود در یک چارچوب جامع عمومی جدید ارائه میشود که ویژگی های کلیدی را از بررسی ادبیات به صورت شناسایی شده است.
ادغام IOT در شبکه هوشمند، چشم انداز جدیدی را به مدیریت برق، با سود و منفعت برای همه طرف ها مانند دولت و مردم به ارمغان می آورد. جدول ۲ کاربردهای پتانسیل در رابطه با جنبه های مختلف قطعات شبکه هوشمند را متمایز می کند. بسیاری از تحقیقات پیشگام با چالشهای زیادی به ویژه با سه جنبه: تولید، انتقال و توزیع در شبکه هوشمند سروکار دارند. شرکت آکووکس akuvox یک شرکت چینی فعال در زمینه تولید تجهیزات آکووکس مانند آیفون و تاچ پنل های هوشمند است.
خوشبختانه، بیشتر این چالشها در قسمت چهارم، یعنی مصرف کننده نهایی شبکه هوشمند در حوزه خانه هوشمند وجود ندارد. برای مثال، سنسورها معمولا به لوازم خانگی هوشمند متصل میشوند مشکل عمر باتری به عنوان یک منبع تغذیه ثابت، از بین میرود. علاوه براین، با میدان مغناطیسی قوی یا با زیر ساخت شبکه خانگی مرتبط نیستند. با این حال، IOT برای خانه هوشمند در معرض چالش هایی مانند قابلیت اعتماد بودن، حریم خصوصی و امنیت و مسائلی از این دست است.
خانه های مدرن مجهز به کنتور های هوشمند، لوازم هوشمند، خروجی های برق هوشمند و دستگاه های حسگر باعث ایجاد آگاه از مصرف انرژی میشوند. همانند شکل 3. اگرچه خانه هوشمند یک رویا برای هر دو طرف تولید کننده و مصرف کنندگان است، اما هنوز حضور سرمایه در این بازار بسیار کم است.
از طرف دیگر، بسیاری از راه حلهای تجاری موجود و سیستمهای مدیریت سمت مصرف کننده DSM روی مصرف کنندگان بزرگ متمرکز شده اند. تقریبا همه آنها نمی توانند مصرف کنندگان کوچک مسکونی را نیز در چالش های بزرگ ادغام کنند.
IOT پتانسیل غلبه بر این شکاف را دارد و خدماتی ارائه می کند که توسعه راه حلهای هوشمند برای مردم عادی را تقویت میکند. هدف اصلی IOT پیشبرد یک جامعه بهتر و امن است که در آن، ” همه چیز یک سرویس است ” از امنیت عمومی گرفته تا ، حوزه های بهداشتی، تولید و غیره.
در این بخش ما ارتباط کلیدواژه ها را به صورت عمومی شناسایی توسط روش خودمان ارائه می کنیم. مقالات مورد بحث در اینجا به لحاظ معنایی در دسته مورد نظر راه حل های نزدیک به IOT برای خانه هوشمند، و عمدتا از حوزه های مرتبط با شبکه های حسگر بی سیم، اتوماسیون خانگی و شبکه هوشمند قرار است.
نویسندگان دستورالعمل های طرحی برای جمع آوری و ادغام داده های خانگی را ترویج، و در نتیجه امکان همگام سازی این داده ها را فراهم می کنند. واسط های وب برای افزایش تعامل بین WSN مستقر میشوند و کاربرد های نهایی آن توسعه می یابند. نویسندگان این مقالات راه حلی برای چارچوب انرژی هوشمند مبتنی بر وب که لوازم هوشمند را به داینامیک وب مرتبط میسازد را پیشنهاد میدهند.
آنها یک رابط کاربری گرافیکی برای سهولت تعامل ایجاد کرده اند. ارزیابی از راه حل آنها با استفاده از یک WSN سازماندهی شده در توپولوژی ستاره ای و همچنین توپولوژی multihop تا سه جهش را (برای آپارتمانهای بزرگ) در خانه های هوشمند حدود 100 متر مربع پیشنهاد میدهند.
این مدل های شبیه سازی شده حرارتی با استفاده از وضعیت داخلی و خارجی ساختمان WSN، دمای هوا و آب ، تابش اشعه خورشید، شرایط جوی و اطلاعات مصرف انرژی ( بهبود می یابند. با استفاده از مدل مقاومت خازنی- خازن ) RC ( حداکثر خطای پیش بینی بدست آمده C1.790 است. استاندارد IEEE 802.15.4 در 2.4 GHz برای ارتباطات داخلی استفاده می شود.تعیین پارامتر مدل با روش تخمین جعبه خاکستری انجام میشود. برای نظارت بر گلخانه گیاهی نصب شده است و یک سیستم کنترل برای کشاورزی توسعه یافته است.
این سیستم به کشاورزان کمک میکند تا تولید محصول و کیفیت را با کنترل از راه دور قسمت های مختلف ۹ گلخانه مانند آبیاری قطره ای و تجهیزات پنکه افزایش دهند. مولفان چارچوبی برای تنظیم دما درون ساختمان های تجاری و اداری ، با تمرکز بر طراحی و پیاده سازی توپولوژی های شبکه خاص و مکانیابی گره درون سیستم ارائه میدهند.
چارچوب جامع مبتنی بر IOT برای خانه هوشمند
انتظار می رود که اشیا هوشمند در چند سال آینده در بازار غالب ودر خانوار حاضر شوند ، که نیاز به خدمات جدید و بهبود یافته برای خانه های هوشمند را تحمیل خواهد کرد. به این دلایل ، نیاز به راه حل های مبتنی بر IOT ، عدم قطعیت خواهد بود. بسیاری از نشریات اخیر بر توسعه یک چارچوب کلی IOT که برای طیف گسترده ای از حوزه های کاربردی مناسب است متمرکز هستند.
نویسندگان پنج تکنولوژی IOT برای ساخت راه حل های موفق IOT : شناسایی فرکانس رادیویی، شبکه های حسگر بی سیم ، مین افزار ، رایانش ابری و نرم افزار برای توسعه برنامه بیان می کنند. آن ها همچنین سه دسته IOT را برای کاربردهای شرکت شناسایی می کنند: نظارت و کنترل، داده های بزرگ و تجزیه و تحلیل تجاری، و اشتراک اطلاعات و همکاری.
فهرست فناوری های توانمند سازی با ارتباطات میدان نزدیک، خدمات مبتنی بر مکان و شبکه های اجتماعی افزایش می یابد. آن ها یک معماری چهار لایه ساخته شده از: درک ، شبکه سازی ، خدمات و رابط پیشنهاد میکنند. نقش ابر از بین رفته است.
بنابراین مشخص نیست که چگونه خدمات ممکن است فعال شوند. لیو یک میان افزار را نشان میدهد که از نامگذاری، آدرس دهی ، ذخیره سازی و بالابردن خدمات پشتیبانی میکند. این ایده برای ایجاد یک میان افزار در بالای سیستم های موجود است، بنابراین به یکپارچه سازی آسان تر برنامه های کاربردی موجود در محیط های IOT دست می یابد.
یک بار دیگر ، ابر به عنوان یک تکنولوژی فعال که باید تمام این خدمات را پشتیبانی کند. نظارت بر فرآیندهای تولید در صنعت بررسی شده است. مولفان یک چارچوب مفصل را که بر مدیریت انرژی متمرکز است، با احتمالات در خانه یا داده های مبتنی بر ابر و تصمیم گیری پیشنهاد می کنند.
نقش طراحان راه حل شخص سوم در چارچوب مشخص نشده است. با توجه به این نشریات، چارچوب ارائه شده در این مقاله می تواند یک نسخه اصلاح شده از عمومی ترین مدلی باشد که ما در ادبیات پیدا کردیم. با ابری در وسط و با یک حوزه کاربردی خاص سازگار است یعنی خانه هوشمند.
این چارچوب سلسله مراتبی چند سطحی مبتنی بر اینترنت، به عنوان پوششی یا تعمیم از تمام ویژگی های کلیدی راه حل های IOT برای خانه های هوشمند که در ادبیات شناسایی شده اند، استفاده می شود. نمایش گرافیکی چارچوب در شکل 4 نشان داده شده است. در چارچوب داده ها به صورت بی سیم ارسال می شود و با استفاده از خطوط نقطه چین نشان داده شده است. خطوط زرد مربوط به جریان برق دو سویه هستند. پاراگراف های زیر هر سطح از چارچوب را خلاصه میکنند.
wsn و خانه هوشمند
در خانه هوشمند تمام وسایل خانگی هوشمند مجهز سیستم های ارتباطی بی سیم ، WSN خانه را تشکیل میدهند. هر خانه دارای یک WSN است و داده های حسی هر دستگاه به یک ایستگاه مرکزی فرستاده میشود، که ما به عنوان سینک خانه یا هاب یا کنترل کننده مرکزی از آن استفاده میکنیم.
هر بخش از یک خانه هوشمند یک ابزار هوشمند محسوب می شود و قابلیت های محاسبات و ارتباطات سطح متوسط دارد. مرکز خانه میتواند هر دستگاهی باشد ( کنتور هوشمند ، کامپیوتر ، تبلت یا گوشی هوشمند) که ظرفیت ذخیره سازی داده ها را دارد، می تواند پردازش محلی را انجام دهد و میتواند با وسایل خارج از WSN خانگی ارتباط برقرار کند. همچنین میتوان این پردازش و ذخیره اطلاعات را در فضای ابری نیز انجام داد.
از طرفی در مورد مجتمع های مسکونی هوشمند یا ساختمان های هوشمند ، باید یک بخش مجزا به عنوان مرکز مسکونی تعبیه شود. مرکز در مقایسه با مراکز کنترلی خانه، بخش مرکزی مجتمع های مسکونی باید یک ویژگی اضافی داشته باشد. این ویژگی عبارت از این است که مسئول مدیریت داده ها از منابع تولید توزیع شده / به اشتراک گذاشته شده انرژی بر عهده این مرکز می باشد.
این مساله بسیار مهم است ، چون منابع تجدیدپذیر معمولا بین مصرف کنندگان، برای نمونه، یک ساختمان مسکونی با سیستم پنل فتوولتاییک در سقف، جایی که سیستم PV توسط همه خانوارها در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. در این چارچوب، هر منبع انرژی تجدیدپذیر توزیع شده یک ابزار هوشمند محسوب میشود.
Cloud
Utility
Utility این سطح با بخش های باقیمانده شبکه هوشمند ، جدا از خانه هوشمند در تولید ، انتقال و توزیع متناظر است. هر بخش به طور مستقل داده ها را مستقیما به ابر ها می فرستد. اطلاعات معمول که میتواند با مطلوبیت مبادله شود عبارتند از : قیمت برق ، پیش بینی آب و هوا ، وضعیت خط توزیع / انتقال ، تولید فعلی و آینده یک ریز شبکه ، تولید فعلی و آینده منابع تولیدی توزیع شده مرتبط با یک ریزشبکه ، و غیره.
این به طور ویژه مفید است ،زیرا مصرف کنندگان قادر به یادگیری در مورد وسایل مختلف در خود خواهند بود، به ویژه آن هایی که نمی توانند به طور خودکار کنترل شوند ، مثل دستگاه های غیر انعطاف پذیر ، در نتیجه کاربران را قادر می سازد که به طور مستقیم طبیعت مصرف خود را در نظر بگیرند. کاربردهای طرف سوم باید تلاشی برای توسعه واسط های بصری کاربر برای مصرف کنندگان باشد و اغلب آنها را با استفاده از کیفیت تجربه( QOE) ارزیابی میکنند.