IoT szolgáltatások és alkalmazások fejlesztése

Hét

Előadás anyaga

1.

Bevezetés, az IoT világ áttekintése

Az IoT a lehetőségek tárháza. Az IoT definiálása: Érzékelés, Feldolgozás, Beavatkozás. Miért és mire használunk IoT-t? Az IoT kihívásai és lehetőségei. Az IoT platformok felépítése, közös elemei, kulcs komponensei.

Szolgáltatások és alkalmazások kidolgozásának és bevezetésének szempontjai és módszere

    1. Az üzleti érték azonosítása. Az üzleti érték, valamint az IoT eszköz és szolgáltatás közti leképzés.

2. Az IoT termék/eszköz, a szenzorok által gyűjtött adatok strukturálása, az üzleti érték támogatása. MVP (minimum viable product) létrehozás és piacra lépés.

3. Adatok gyűjtése, tettrefogható információ azonosítása.

4. Rendszerek integrálása, automatizálás, ügyfélelégedettség és elkötelezettség növelés, support kialakítás.

2.

Minta IoT keretrendszerek architektúrája, működési, fejlesztési és üzleti modellje, egyedi pontjai: AWS IoT Platform, Azure IoT Suite, Predix, valamint a SensorHUB keretrendszerünk. A keretrendszerek közti választás szempontjai.

IoT referencia architektúra, ennek fejlesztési hangsúlyos pontjai

Adatfolyam, end-to-end IoT, kommunikációs és kapcsolati réteg, adat réteg és analitika, menedzsment réteg, vezérlés réteg, biztonság réteg.

3-4.

IoT megoldások architekturális tervezése

A rendszertervező (software architect) szerepe az IoT megoldások kialakításában, az üzleti igények és a technológia közti megfeleltetés, követelményelemzés, elvárások megértése és modellezése, szoftvertermékek minősége, prioritások kezelése, tervezési döntések, folyamatok kezelése. Tervezési szempontok.

A SensorHUB referencia architektúra építő elemei

-       A platform a kulcs a skálázódó IoT alkalmazások és szolgáltatások fejlesztéséhez. Összekapcsolja a valós és virtuális világot az eszközök, rendszerek és emberek között.

-       Annak érdekében, hogy egy IoT ökoszisztéma álljon össze, ahol rendszerek rendszerei kerülnek interakcióba és állítanak elő értéket változatos adatfolyamokból, az interopabilitás meghatározó alap.

-       Egyetlen IoT platform sem tudja lefedni a létező és potenciálisan felmerülő felhasználási forgatókönyvek összességét. Az IoT kezdeményezések, platformok együttműködésének és integrálásának lehetőségei.

-       Az IoT világ és az IoT platformok igazi értékét a tettre fogható információ (elemzett adat) és az integrált szolgáltatások jelentik.

Az IoT alkalmazások és szolgáltatások fejlesztését lehetővé tevő platform komponensei, felépítése (SensorHUB alapokon)

1. Connectivity & normalization: az eltérő protokollokat és adatformátumokat kínálja fel egységes interfészen, ehhez biztosítja az adatok folyamatosságát, helyességét, valamint az eszközökkel való interakciót.
2. Device management: a hálózatba kapcsolt eszközök helyes működését, távoli szoftvertelepítést és frissítést biztosítja.
3. Database: skálázható adattár
4. Processing & action management: életre kelti az adatokat, egy szabálymotor, mely valós idejű esemény-vezérelt működést biztosít a szenzoradatok alapján.
5. Visualization: a valós idejű szenzoradatok vizuális reprezentálása, vezérlőpultok, trendek elemzése, 2D és 3D modellek
6. Analytics: összetett elemzés, algoritmusok, gépi tanulás segítségével a tettre fogható információ kinyerése
7. Additional tools: további eszközök prototípus készítéshez, riportok készítéséhez, IoT use case-ek teszteléséhez
8. External interfaces: API-k, SDK-k, gateway-ek, mint interfészek a további rendszerek kiszolgálásához

A beépített biztonság egy kötelező eleme minden komponensnek. Nem funkcionális, de az egész architektúrát kötelezően átszövő aspektus.

5.

IoT alkalmazások és szolgáltatások fejlesztését támogató megoldások / eszközök / technológiák

- IoT hardverek: Általános elvárások, tipikus perifériák és kommunikációs kapcsolatok. Mikrovezérlők, minimális áramköri igények, felprogramozás és debuggolási lehetőségek. Dedikált firmware vagy teljes operációs rendszer.

- Szoftverfejlesztést nem igénylő megoldások: Weben keresztül konfigurálható eszközök, amikor gyári firmware a készen kapható hardverre töltve webes interfészen keresztül elérhetővé teszi a mért adatokat, script írási lehetőségek.

- Firmware szintű megoldások

- Esettanulmányok: Raspberry Pi és Linux, valamint Raspberry Pi és Win10 IoT

- Tipikus kommunikációs lehetőségek IoT környezetben.

- Mobil készülékekkel kiegészített IoT környezetek, mobil készülék, mint szenzor. Android Things.

6.

Adatküldés és fogadás IoT környezetben, adat transzformáció, adat streamek, fast data megoldások.

Gyakran használt kommunikációs technológiák és protokollok. Szenzor adatok leképzése hatékonyan feldolgozható formátumokra. Adat konzisztencia ellenőrzése és fenntartása.

Üzleti intelligencia eszközök felhasználása

Az IoT ETL folyamatainak tervezési alapjai, adatmozgatási, ütemezés és felügyeleti feladatok. Több szenzorból / forrásból érkező adatok hatékony feldolgozása. Transzformációs feladatok adatbetöltés és adatmozgatás során.

7.

Adattárolási lehetőségek IoT környezetben

BigData és felhő megoldások IoT platformok esetén

Hadoop alapú eszközök IoT környezet kialakítására. Tipikus BigData alapú IoT architektúrák. IoT alapú felhő megoldások (pl. SAP HANA IoT, Amazon IoT).

Telepítési és üzemeltetési feladatok.

8.

IoT és a hordható eszközök

Okos eszközök a mindennapokban. Egészségügyi eszközök. Esettanulmány: szoftver illesztés a platformokhoz.

Hordható eszközök a munkahelyen

VR, AR, Mixed reality, esettanulmányok.

9-10.

IoT megoldások fejlesztésének módszertana

Az IoT megoldások sokszínűsége, valamint a változó és variálódó elvárások alapján érezhető, hogy nem létezik EGY darab mindent megoldó módszer (one-size-fits-all). Ugyanakkor, egy konzisztens módszertan hatékony segítséget ad az IoT megoldások kidolgozásának folyamatára.

IoT projektek megvalósítása során gyűjtött gyakorlati tapasztalatainkat mutatjuk be, melyek lefedik az IoT megoldások tervezését, fejlesztését, karbantartását támogató strukturált, projekt szemléletet és kivitelezést biztosító megközelítést.

A számos rendszerrel történő integrálódás köszönhetően, valamint az end-to-end IoT szemléletet (IoT eszközök, kommunikáció, felhő alapú szolgáltatások, alkalmazások, biztonság) megvalósító célok miatt az IoT rendszerek magas komplexitásúak. Ezen összetett működés kezelésének projekttapasztalatokból származó bevált gyakorlatait ismertetjük.

11.

IoT rendszerek környezete, kitekintés: Rendszermonitoring és rendszerfelügyelet

Alapvető felügyeleti komponensek: felderítés, nyilvántartás, teljesítmény monitorozás, hiba felügyelet, konfigurálás.

Rendszerfelügyelet az egyes piaci szegmensekben: lakossági, üzleti/intézményi, ipari.

Gyári infrastruktúra felügyelete.

12-13.

Alkalmazási területek: IoT az autóiparban. Átmenet az autonóm járművek felé.

A szoftver által definiált jövő a közlekedésben: szolgáltatások és appok; közlekedési platform; flottakezelés; navigáció; autóelektronika (hardver) hozzáférés.

Alkalmazási területek: IoT az okosotthonban. SmartHome, Smart Office

További esettanulmányok bemutatása, tapasztalataik áttekintése, legjobb gyakorlatok kifejtése, kihívások átbeszélése.

Az esettanulmányok alapját valódi projektek képezik, a tapasztalatok a megvalósítások során felmerült igényekből, kihívásokból, valamint kidolgozott és üzemeltetett megoldásokból kerülnek tárgyalásra. Alkalmanként 2-2 esettanulmányt tekintünk át a következő területekről:

- Smart City

- Production line (Industry 4.0)

- Agriculture

- Healthcare and wellbeing

- Smart buildings / smart spaces

14.

Összefoglaló és kitekintés

Az IoT által kínált lehetőségekre alapozott jövőképünk.

A digitalizáció ereje és hatása a társadalomra és az iparra.