اینترنت اشیاء - دکتر محمودی - پارت 1 PDF

‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫تعریف اینترنت اشیاء‪:‬‬ ‫**اینترنت اشیا **)‪ (IoT‬یا **‪ **Internet of Things‬به شبکهای از دستگاهها و اشیاء فیزیکی‬ ‫اشاره دارد...

‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫تعریف اینترنت اشیاء‪:‬‬ ‫**اینترنت اشیا **)‪ (IoT‬یا **‪ **Internet of Things‬به شبکهای از دستگاهها و اشیاء فیزیکی‬ ‫اشاره دارد که از طریق اینترنت به یکدیگر متصل هستند و با استفاده از حسگرها‪ ،‬نرمافزارها و سایر‬ ‫فناوریها‪ ،‬دادهها را جمعآوری‪ ،‬پردازش و مبادله میکنند‪.‬این دستگاهها میتوانند شامل اشیایی مانند‬ ‫وسایل خانگی هوشمند‪ ،‬ماشینها‪ ،‬تجهیزات صنعتی‪ ،‬ابزارهای پوشیدنی و حتی اشیاء روزمره مانند‬ ‫المپها‪ ،‬ساعتها و سیستمهای امنیتی باشند‪.‬‬ ‫عناصر کلیدی اینترنت اشیا‪:‬‬ ‫‪**-1‬دستگاهها یا اشیاء متصل**‪ :‬شامل هر شیء فیزیکی که قابلیت اتصال به اینترنت را داشته باشد‪.‬‬ ‫این دستگاهها اغلب به حسگرها و ابزارهای محاسباتی مجهز هستند تا دادههای محیطی‪ ،‬عملکردی یا‬ ‫مکانی را جمعآوری کنند‪.‬‬ ‫‪ **2‬حسگرها و محرکها**‪ :‬حسگرها اطالعات را از محیط فیزیکی (مانند دما‪ ،‬رطوبت‪ ،‬موقعیت و‬ ‫حرکت) جمعآوری میکنند‪ ،‬در حالی که محرکها امکان تعامل با محیط را فراهم میکنند (مانند روشن‬ ‫کردن چراغها یا تنظیم دما)‪.‬‬ ‫‪. **3‬شبکه**‪ :‬دادههای جمعآوریشده توسط دستگاهها از طریق شبکهای (مانند اینترنت یا‬ ‫شبکههای بیسیم) به سرورها یا سیستمهای ابری ارسال میشوند تا مورد پردازش قرار گیرند‪.‬‬ ‫‪ **4‬پردازش و تحلیل دادهها**‪ :‬دادههای دریافتی توسط سیستمهای ابری یا سرورها پردازش و‬ ‫تحلیل میشوند‪.‬این مرحله ممکن است شامل پردازش در زمان واقعی و استفاده از الگوریتمهای‬ ‫یادگیری ماشین یا هوش مصنوعی برای پیشبینیها یا تصمیمگیریهای خودکار باشد‪.‬‬ ‫‪ **5‬کنترل و اتوماسیون**‪ :‬پس از تحلیل دادهها‪ ،‬دستورات یا اقداماتی به دستگاهها ارسال میشود‬ ‫که میتواند به اتوماسیون وظایف منجر شود‪.‬این اقدامات ممکن است به بهبود کارایی‪ ،‬کاهش هزینهها‬ ‫یا افزایش راحتی کمک کنند‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫ویژگیهای اصلی اینترنت اشیا‪:‬‬ ‫**اتصال هوشمند**‪ :‬دستگاهها بهطور خودکار به شبکه متصل شده و دادهها را مبادله میکنند‪.‬‬ ‫**ارتباطات خودکار**‪ :‬دستگاهها بدون نیاز به دخالت انسان با یکدیگر تعامل دارند‪.‬‬ ‫**جمعآوری و پردازش داده**‪ :‬حسگرهای موجود در دستگاهها دادهها را جمعآوری کرده و برای‬ ‫تحلیل و استفادههای مختلف ارسال میکنند‪.‬‬ ‫**کنترل از راه دور**‪ :‬امکان کنترل و نظارت بر دستگاهها از طریق اپلیکیشنهای موبایل یا‬ ‫سیستمهای مدیریت از راه دور فراهم است‪.‬‬ ‫کاربردهای اینترنت اشیا‪:‬‬ ‫‪ **1‬خانههای هوشمند**‪ :‬دستگاههایی مانند ترموستاتهای هوشمند‪ ،‬سیستمهای روشنایی‪،‬‬ ‫دوربینهای امنیتی و لوازم خانگی که از طریق اینترنت کنترل میشوند‪.‬‬ ‫‪ **2‬صنعت **‪ :‬کاربرد ‪ IoT‬در کارخانهها و صنایع برای بهینهسازی فرآیندهای تولید‪ ،‬نگهداری‬ ‫پیشبینانه و افزایش بهرهوری‪.‬‬ ‫‪ **3‬شهرهای هوشمند**‪ :‬مدیریت بهتر منابع شهری مانند سیستمهای حمل و نقل‪ ،‬مدیریت ترافیک‪،‬‬ ‫کاهش مصرف انرژی و بهبود کیفیت زندگی‪.‬‬ ‫‪ **4‬حمل و نقل**‪ :‬خودروهای متصل‪ ،‬سیستمهای مدیریت ناوگان و راهحلهای هوشمند برای حمل‬ ‫و نقل‪.‬‬ ‫‪ **5‬بهداشت و درمان**‪ :‬دستگاههای پوشیدنی و سنسورهای پزشکی برای نظارت بر وضعیت‬ ‫سالمتی بیماران و بهبود خدمات درمانی‪.‬‬ ‫‪ **6‬کشاورزی هوشمند**‪ :‬نظارت بر وضعیت خاک‪ ،‬رطوبت و دما برای بهبود فرآیندهای کشاورزی‬ ‫‪2‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫چالشها و مسائل‪:‬‬ ‫**امنیت و حریم خصوصی**‪ :‬دستگاههای ‪ IoT‬به دلیل اتصال به اینترنت و جمعآوری دادهها‪ ،‬اهدافی‬ ‫برای حمالت سایبری و نقض حریم خصوصی هستند‪.‬‬ ‫**استانداردهای ارتباطی**‪ :‬عدم وجود استانداردهای جهانی و سازگاری بین دستگاههای مختلف‬ ‫میتواند چالشهایی در تعامل آنها ایجاد کند‪.‬‬ ‫**مدیریت دادهها**‪ :‬حجم زیاد دادههایی که توسط دستگاههای ‪ IoT‬تولید میشوند‪ ،‬نیاز به‬ ‫ذخیرهسازی و تحلیل دقیق دارند‪.‬‬ ‫خالصه‪:‬‬ ‫**اینترنت اشیا به شبکهای از دستگاهها و اشیاء متصل به اینترنت اشاره دارد که دادهها را بواسطه‬ ‫سنسورها جمعآوری و مبادله میکنند تا بتوانند تصمیمگیریهای هوشمند و خودکار انجام دهند‪.‬این‬ ‫فناوری در زمینههای مختلفی مانند خانههای هوشمند‪ ،‬صنایع‪ ،‬شهرهای هوشمند و بهداشت کاربرد‬ ‫دارد و با چالشهایی مانند امنیت‪ ،‬استانداردها و مدیریت دادهها مواجه است‪.‬‬ ‫‪3‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫اینترنت اشیا )‪ (IoT‬و سیستمهای سنتی تفاوتهای بسیاری دارند‪ ،‬که این تفاوتها شامل نحوه ارتباط‬ ‫دستگاهها‪ ،‬نحوه مدیریت اطالعات‪ ،‬و میزان هوشمندی سیستمها میشود‪.‬در ادامه‪ ،‬تفاوتهای اصلی‬ ‫بین اینترنت اشیا و سیستمهای سنتی به تفصیل توضیح داده شده است‪:‬‬ ‫** ارتباطات و اتصال**‬ ‫**سیستمهای سنتی**‪ :‬معموالً دستگاهها و تجهیزات در سیستمهای سنتی بهصورت مستقل عمل‬ ‫میکنند و در اغلب موارد هیچگونه اتصال یا ارتباط بین دستگاهها وجود ندارد‪.‬حتی در مواردی که‬ ‫ارتباط وجود داشته باشد‪ ،‬این ارتباط محدود و از طریق پروتکلهای استاندارد شبکههای محلی صورت‬ ‫میگیرد‪.‬‬ ‫**اینترنت اشیا ‪ (IoT)**:‬دستگاهها و اشیاء در ‪ IoT‬از طریق اینترنت به یکدیگر متصل میشوند و با‬ ‫یکدیگر و با سرورها در ارتباط هستند‪.‬این اتصال امکان اشتراکگذاری دادهها بین دستگاههای مختلف‬ ‫و کنترل از راه دور را فراهم میکند‪.‬‬ ‫**سطح هوشمندی**‬ ‫**سیستمهای سنتی**‪ :‬در سیستمهای سنتی‪ ،‬تجهیزات عمدتاً غیرفعال هستند و از دستورات ساده‬ ‫و از پیش تعریفشده پیروی میکنند‪.‬این دستگاهها معموالً دادهها را جمعآوری نمیکنند و نمیتوانند‬ ‫بهطور خودکار رفتار خود را تغییر دهند‪.‬‬ ‫**اینترنت اشیا ‪ (IoT)**:‬دستگاههای ‪ IoT‬به سنسورها و ابزارهای پردازشی مجهز هستند که به آنها‬ ‫امکان میدهد دادهها را جمعآوری‪ ،‬تحلیل و تصمیمگیری کنند‪.‬این دستگاهها به طور هوشمند‬ ‫میتوانند شرایط محیطی را ارزیابی کرده و پاسخ مناسبی به آنها بدهند‪.‬‬ ‫** نظارت و کنترل از راه دور**‬ ‫**سیستمهای سنتی**‪ :‬کنترل و نظارت در سیستمهای سنتی معموالً به صورت دستی و محلی‬ ‫صورت میگیرد‪.‬این به این معنی است که برای کنترل یا نظارت بر تجهیزات باید به محل دستگاهها‬ ‫بروید‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫**اینترنت اشیا ‪ (IoT)**:‬دستگاههای ‪ IoT‬را میتوان از راه دور‪ ،‬از طریق اینترنت یا اپلیکیشنهای‬ ‫موبایل و وب‪ ،‬کنترل و نظارت کرد‪.‬این امکان میتواند به مدیریت بهتر‪ ،‬افزایش کارایی‪ ،‬و کاهش‬ ‫هزینههای عملیاتی کمک کند‪.‬‬ ‫**تحلیل دادهها**‬ ‫**سیستمهای سنتی**‪ :‬دستگاههای سنتی معموالً دادههای محدودی را تولید میکنند و به ندرت‬ ‫امکان تحلیل این دادهها وجود دارد‪.‬دادهها معموالً به صورت دستی و در مقاطع زمانی مشخص‬ ‫جمعآوری و پردازش میشوند‪.‬‬ ‫** اینترنت اشیا ‪ (IoT)**:‬دادههای زیادی از سنسورهای مختلف جمعآوری میشوند و با استفاده از‬ ‫تحلیل دادهها و الگوریتمهای یادگیری ماشین‪ ،‬این دادهها میتوانند تحلیل شوند تا الگوهای مختلف‬ ‫شناسایی و تصمیمات بهینه اتخاذ شوند‪.‬‬ ‫**تعامل بین دستگاهها**‬ ‫** سیستمهای سنتی**‪ :‬دستگاهها در سیستمهای سنتی معموالً تعامل محدودی با یکدیگر دارند و‬ ‫برای ایجاد چنین ارتباطاتی نیاز به برنامهریزی و پیادهسازی پیچیده وجود دارد‪.‬‬ ‫**اینترنت اشیا ‪ (IoT)**:‬در‪ ، IoT‬دستگاهها بهصورت خودکار با یکدیگر تعامل دارند و از دادههای‬ ‫یکدیگر برای بهینهسازی فرآیندها استفاده میکنند‪.‬برای مثال‪ ،‬یک سیستم گرمایشی ممکن است بر‬ ‫اساس دادههای سنسورهای دما و وضعیت حضور افراد در اتاق‪ ،‬بهطور خودکار عمل کند‪.‬‬ ‫** استفاده از فناوریهای پیشرفته**‬ ‫**سیستمهای سنتی**‪ :‬از فناوریهای قدیمی و ثابت استفاده میکنند که انعطافپذیری کمی دارند‬ ‫و بهروزرسانی یا ارتقاء آنها زمانبر و هزینهبر است‪.‬‬ ‫**اینترنت اشیا ‪ (IoT)**:‬از فناوریهای جدید مانند شبکههای حسگر‪ ،‬پردازش ابری‪ ،‬هوش مصنوعی‬ ‫و یادگیری ماشین بهره میبرد‪.‬این فناوریها باعث میشوند سیستمها نهتنها هوشمندتر شوند بلکه‬ ‫بهروزرسانی و ارتقاء آنها به راحتی امکانپذیر باشد‪.‬‬ ‫‪5‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫** پایداری و اتوماسیون**‬ ‫**سیستمهای سنتی**‪ :‬پایداری در سیستمهای سنتی معموالً وابسته به انسان است و بهطور کامل‬ ‫خودکار نیستند‪.‬‬ ‫**اینترنت اشیا ‪ (IoT)**: IoT‬با استفاده از اتوماسیون و سیستمهای خودکار میتواند پایداری بهتری‬ ‫ایجاد کند و نیاز به نظارت انسانی را کاهش دهد‪.‬دستگاهها میتوانند بر اساس الگوریتمهای از پیش‬ ‫تعریفشده بهصورت خودکار به رویدادها پاسخ دهند‪.‬‬ ‫نتیجهگیری‬ ‫اینترنت اشیا ( )‪IoT‬با اتصال‪ ،‬هوشمندی‪ ،‬اتوماسیون و توانایی پردازش و تحلیل دادهها‪ ،‬به مراتب فراتر‬ ‫از سیستمهای سنتی رفته و امکانات و قابلیتهای بیشتری فراهم میکند‪.‬این تفاوتها باعث میشوند‬ ‫‪ IoT‬در بسیاری از حوزهها مانند مدیریت انرژی‪ ،‬حمل و نقل‪ ،‬کشاورزی و خانههای هوشمند‪ ،‬تغییرات‬ ‫اساسی ایجاد کرده و به بهرهوری بیشتر و کاهش هزینهها منجر شود‪.‬‬ ‫‪6‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫هوشمندسازی باغچه با استفاده از فناوری **اینترنت اشیا **)‪ (IoT‬به شما این امکان را میدهد که‬ ‫بهطور خودکار و هوشمندانه فرآیندهای مربوط به نگهداری گیاهان را مدیریت کنید‪.‬این فرآیند‬ ‫میتواند شامل آبیاری خودکار‪ ،‬نظارت بر شرایط محیطی‪ ،‬کنترل از راه دور و بهبود کارایی منابع باشد‪.‬‬ ‫در ادامه مراحل هوشمندسازی یک باغچه با ‪ IoT‬بهطور خالصه بیان شده است‪:‬‬ ‫‪ **-1‬انتخاب سنسورها و تجهیزات**‬ ‫برای هوشمندسازی باغچه‪ ،‬شما به مجموعهای از سنسورها و تجهیزات ‪ IoT‬نیاز دارید که میتوانند‬ ‫شرایط مختلف باغچه را نظارت و مدیریت کنند‪:‬‬ ‫**سنسور رطوبت خاک**‪ :‬برای اندازهگیری میزان رطوبت خاک و تعیین زمان مناسب برای آبیاری‪.‬‬ ‫**سنسور دما و رطوبت هوا**‪ :‬برای نظارت بر دمای محیط و رطوبت نسبی هوا‪ ،‬که برای سالمت‬ ‫گیاهان مهم است‪.‬‬ ‫**سنسور نور**‪ :‬برای اندازهگیری شدت نور و بررسی نیاز گیاه به نور بیشتر یا کمتر‪.‬‬ ‫**پمپهای آب یا سیستم آبیاری قطرهای**‪ :‬برای آبیاری خودکار گیاهان بر اساس اطالعات‬ ‫سنسورهای رطوبت خاک‪.‬‬ ‫**کنترلر ‪ IoT**:‬مانند‪Raspberry Pi ، Arduino‬یا کنترلرهای اختصاصی برای اتصال و مدیریت‬ ‫سنسورها و سیستمهای آبیاری‪.‬‬ ‫‪ **-2‬اتصال سنسورها به کنترلر**‬ ‫**اتصال سنسورها**‪ :‬سنسورهای رطوبت خاک‪ ،‬دما‪ ،‬رطوبت هوا و نور را به کنترلر( مثالً ‪Arduino‬‬ ‫یا )‪ Raspberry Pi‬متصل کنید‪.‬کنترلر دادههای سنسورها را دریافت میکند و میتواند با توجه به‬ ‫اطالعات دریافت شده‪ ،‬تصمیمات هوشمندانه بگیرد‪.‬‬ ‫**پیکربندی نرمافزار**‪ :‬باید نرمافزار یا کدی بنویسید که دادههای دریافت شده از سنسورها را‬ ‫پردازش کرده و در زمانهای مشخصی اقدامات الزم را انجام دهد‪.‬این برنامه میتواند تصمیم بگیرد که‬ ‫چه زمانی آبیاری صورت بگیرد یا نور مصنوعی به گیاهان ارائه شود‪.‬‬ ‫‪7‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪ **-3‬کنترل آبیاری هوشمند**‬ ‫** ‪-‬آبیاری خودکار**‪ :‬اگر سنسور رطوبت خاک تشخیص دهد که خاک خشک است‪ ،‬کنترلر میتواند‬ ‫پمپ آب یا سیستم آبیاری قطرهای را فعال کند تا آب به گیاهان رسانده شود‪.‬‬ ‫** ‪-‬آبیاری زمانبندیشده**‪ :‬عالوه بر دادههای سنسورها‪ ،‬میتوانید زمانبندی خاصی برای آبیاری‬ ‫تنظیم کنید تا در زمانهای مشخص و بر اساس برنامه از پیش تعیین شده‪ ،‬آبیاری انجام شود‪.‬‬ ‫‪**-4‬اتصال به اینترنت و کنترل از راه دور**‬ ‫**اتصال به اینترنت**‪ :‬از طریق ماژولهای ‪ Wi-Fi‬یا سیمکارت‪ ، GSM‬سیستم باغچه هوشمند را به‬ ‫اینترنت متصل کنید‪.‬این کار به شما امکان میدهد از طریق اپلیکیشن موبایل یا وب‪ ،‬شرایط باغچه‬ ‫خود را بررسی کرده و سیستم را کنترل کنید‪.‬‬ ‫**کنترل از راه دور**‪ :‬با استفاده از یک اپلیکیشن یا رابط کاربری مبتنی بر وب‪ ،‬میتوانید از هر جای‬ ‫دنیا وضعیت رطوبت‪ ،‬دما و آبیاری باغچه خود را نظارت و کنترل کنید‪.‬‬ ‫‪** -5‬جمعآوری و تحلیل دادهها**‬ ‫**ذخیره و تحلیل دادهها**‪ :‬دادههای جمعآوری شده از سنسورها را میتوان در یک پایگاه داده‬ ‫ذخیره کرد و از آنها برای تحلیل و بهینهسازی روند نگهداری گیاهان استفاده کرد‪.‬به عنوان مثال‪ ،‬با‬ ‫تحلیل الگوهای رطوبت خاک‪ ،‬میتوان زمانهای بهینه آبیاری را مشخص کرد‪.‬‬ ‫**هشدارها و اعالنها**‪ :‬میتوانید تنظیمات هشدار برای موقعیتهای بحرانی (مانند خشکی شدید‬ ‫خاک یا تغییرات ناگهانی دما) ایجاد کنید تا در صورت بروز مشکل‪ ،‬از طریق پیامک یا اپلیکیشن موبایل‬ ‫مطلع شوید‪.‬‬ ‫‪**-6‬افزودن قابلیتهای اضافی**‬ ‫**کنترل نور مصنوعی**‪ :‬با استفاده از سنسور نور و المپهای‪ ، LED‬میتوانید نور مناسب برای‬ ‫گیاهان را در ساعات مختلف روز فراهم کنید‪.‬‬ ‫**کنترل دما**‪ :‬اگر دمای هوا برای گیاهان مناسب نباشد‪ ،‬میتوانید با سیستمهای گرمایش یا‬ ‫سرمایش‪ ،‬دما را تنظیم کنید‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫**تشخیص بیماریها**‪ :‬با نصب دوربینها و استفاده از الگوریتمهای هوش مصنوعی میتوانید‬ ‫وضعیت سالمت گیاهان را بررسی کرده و در صورت تشخیص عالئم بیماری‪ ،‬اقدامات الزم را انجام‬ ‫دهید‪.‬‬ ‫خالصه مراحل‪:‬‬ ‫‪ **1‬انتخاب سنسورها**‪ :‬سنسورهای رطوبت خاک‪ ،‬دما‪ ،‬رطوبت و نور‪.‬‬ ‫‪ **2‬اتصال سنسورها به کنترلر**‪ :‬با استفاده از کنترلرهایی مانند ‪ Arduino‬یا‪Raspberry Pi.‬‬ ‫‪ **3‬سیستم آبیاری هوشمند**‪ :‬فعالسازی آبیاری بر اساس دادههای سنسورها‪.‬‬ ‫‪ **4‬کنترل از راه دور**‪ :‬از طریق اینترنت و اپلیکیشن موبایل یا وب‪.‬‬ ‫‪ **5‬جمعآوری و تحلیل دادهها**‪ :‬بهینهسازی و ارسال هشدارها‪.‬‬ ‫‪ **6‬قابلیتهای اضافی**‪ :‬مانند نور مصنوعی و کنترل دما‪.‬‬ ‫با استفاده از این فناوریها‪ ،‬میتوانید باغچه خود را هوشمند کرده و با کمترین دخالت دستی‪ ،‬بهترین‬ ‫شرایط را برای رشد گیاهان فراهم کنید‪.‬‬ ‫اینترنت اشیا )‪ (IoT‬در حوزه امنیت نقشی بسیار حیاتی و همزمان چالشبرانگیز دارد‪.‬دستگاههای‬ ‫‪IoT‬به دلیل اتصال گسترده و استفاده در محیطهای مختلف‪ ،‬تأثیرات زیادی بر امنیت دارند‪.‬نقش ‪IoT‬‬ ‫در امنیت شامل موارد زیر است‪:‬‬ ‫‪-1‬افزایش نقاط دسترسی و تهدیدات امنیتی‬ ‫هر دستگاه ‪ IoT‬یک نقطه ورود جدید برای مهاجمان به شبکهها و سیستمها ایجاد میکند‪.‬این‬ ‫دستگاهها معموالً با منابع محدود (مثل قدرت پردازش و حافظه کم) طراحی شدهاند و بسیاری از آنها‬ ‫فاقد سیستمهای امنیتی قدرتمند هستند‪.‬این امر به مهاجمان فرصت میدهد تا از ضعفهای امنیتی‬ ‫سوءاستفاده کنند‪.‬‬ ‫‪9‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪ -2‬تجمیع و پردازش دادهها‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬حجم بزرگی از دادهها را جمعآوری و منتقل میکنند‪.‬مدیریت امنیت دادهها‪ ،‬بهویژه‬ ‫در رابطه با حفظ حریم خصوصی کاربران‪ ،‬چالشی اساسی است‪.‬اطالعات حساس نظیر موقعیت مکانی‪،‬‬ ‫اطالعات سالمتی یا عادات روزانه افراد میتواند در معرض خطر باشد‪.‬‬ ‫‪-3‬ارتباطات ناامن‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬از پروتکلهای ارتباطی ناامن استفاده میکنند‪.‬استفاده از ارتباطات‬ ‫رمزنگاری نشده یا استفاده از پروتکلهای قدیمی که آسیبپذیر هستند‪ ،‬باعث میشود این دستگاهها‬ ‫به راحتی مورد حمله قرار گیرند‪.‬‬ ‫‪-4‬نقش در حمالت‪DDoS‬‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬میتوانند در حمالت توزیع شده انکار سرویس )‪ (DDoS‬نقش داشته باشند‪.‬به دلیل‬ ‫اینکه بسیاری از دستگاهها به طور پیشفرض تنظیمات امنیتی ضعیفی دارند‪ ،‬مهاجمان میتوانند آنها‬ ‫را برای ایجاد شبکههای بوتنت )‪ (Botnet‬آلوده کرده و حمالت گستردهای را انجام دهند‪.‬مثالً‪ ،‬در‬ ‫حمله ‪ Mirai‬در سال ‪ ،2016‬از هزاران دستگاه ‪ IoT‬برای انجام حمله ‪ DDoS‬استفاده شد‪.‬‬ ‫‪ -5‬احراز هویت و کنترل دسترسی ضعیف‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬با اعتبارسنجیهای پیشفرض یا ضعیف عرضه میشوند‪.‬کاربران ممکن‬ ‫است نتوانند رمزهای عبور پیشفرض را تغییر دهند یا سیستمهای احراز هویت قوی را پیکربندی‬ ‫کنند‪.‬این امر به مهاجمان امکان میدهد تا به دستگاهها بهراحتی دسترسی پیدا کنند‪.‬‬ ‫‪ -6‬پایش و نظارت امنیتی‬ ‫در کنار این چالشها‪IoT ،‬میتواند در افزایش امنیت نیز نقش ایفا کند‪.‬دستگاههای ‪ IoT‬میتوانند‬ ‫برای نظارت بر محیطها‪ ،‬جمعآوری دادههای امنیتی‪ ،‬تشخیص نفوذ و ارائه اطالعات بالدرنگ در مورد‬ ‫تهدیدات امنیتی استفاده شوند‪.‬برای مثال‪:‬‬ ‫دوربینهای امنیتی متصل به اینترنت میتوانند نظارت بیشتری بر محیطهای فیزیکی ایجاد‬ ‫‪‬‬ ‫کنند‪.‬‬ ‫‪10‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫حسگرهای هوشمند میتوانند تغییرات غیرعادی در شبکه یا سیستمهای فیزیکی را شناسایی‬ ‫‪‬‬ ‫کرده و اخطار دهند‪.‬‬ ‫‪-7‬امنیت در ‪ IoT‬صنعتی)‪(IIoT‬‬ ‫در محیطهای صنعتی‪IoT ،‬نقش حیاتی در کنترل و نظارت بر تجهیزات دارد‪.‬اما در عین حال‪ ،‬افزایش‬ ‫تعداد دستگاههای متصل به شبکه باعث میشود تهدیدات سایبری بیشتری متوجه زیرساختهای‬ ‫حیاتی مانند کارخانهها و نیروگاهها شود‪.‬ایجاد استانداردها و پروتکلهای امنیتی برای این دستگاهها‬ ‫بسیار ضروری است‪.‬‬ ‫اقدامات امنیتی پیشنهادی برای‪IoT‬‬ ‫رمزنگاری ارتباطات ‪:‬استفاده از پروتکلهای امن نظیر ‪ TLS‬برای رمزنگاری دادههای انتقالی‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫بهروزرسانی منظم نرمافزارها ‪:‬اعمال بهروزرسانیهای امنیتی و رفع آسیبپذیریها به صورت‬ ‫‪‬‬ ‫منظم‪.‬‬ ‫احراز هویت چندعاملی ‪ (MFA):‬استفاده از روشهای احراز هویت قویتر مانند ‪ MFA‬برای‬ ‫‪‬‬ ‫افزایش امنیت‪.‬‬ ‫مانیتورینگ و تشخیص تهدیدات ‪:‬پیادهسازی سیستمهای مانیتورینگ امنیتی برای شناسایی‬ ‫‪‬‬ ‫تهدیدات بالقوه‪.‬با توجه به رشد سریع دستگاههای‪ ، IoT‬امنیت در این حوزه باید در اولویت‬ ‫باشد تا از تهدیدات سایبری جلوگیری شود و استفاده از این تکنولوژیها به شکل ایمنتری‬ ‫صورت گیرد‪.‬‬ ‫چالشهای اصلی اینترنت اشیا )‪ (IoT‬در حوزه امنیت به دلیل ماهیت توزیعشده و گسترده آن‪ ،‬بسیار‬ ‫متنوع و پیچیده است‪.‬برخی از مهمترین چالشها شامل موارد زیر است‪:‬‬ ‫‪-1‬تعداد زیاد دستگاهها و گستردگی شبکه‬ ‫تعداد زیاد دستگاههای متصل به شبکه باعث افزایش نقاط ضعف امنیتی میشود‪.‬با اتصال میلیاردها‬ ‫دستگاه به اینترنت‪ ،‬هر کدام از این دستگاهها یک نقطه ورودی جدید برای مهاجمان است‪.‬مدیریت‬ ‫امنیت تعداد باالی این دستگاهها با سیستمهای امنیتی سنتی دشوار است‪.‬‬ ‫‪11‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪-2‬امنیت ضعیف در طراحی دستگاهها‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬با تمرکز بیشتر بر کارایی و هزینه کمتر طراحی میشوند و امنیت معموالً‬ ‫در اولویت قرار نمیگیرد‪.‬تولیدکنندگان معموالً از سختافزار و نرمافزارهایی استفاده میکنند که به‬ ‫دلیل محدودیتهای منابع‪ ،‬امکان پشتیبانی از پروتکلهای امنیتی قوی مانند رمزنگاری پیچیده را‬ ‫ندارند‪.‬‬ ‫‪ -3‬بهروزرسانی و مدیریت وصلهها)‪(Patch Management‬‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬به صورت دستی یا به ندرت بهروزرسانی میشوند و یا اصالً از بهروزرسانی‬ ‫پشتیبانی نمیکنند‪.‬این باعث میشود آسیبپذیریهای امنیتی موجود در دستگاهها به مرور زمان‬ ‫بیشتر و بیشتر شوند و فرصتی برای مهاجمان ایجاد کنند تا از این آسیبپذیریها سوءاستفاده کنند‪.‬‬ ‫‪ -4‬اعتبارسنجی و احراز هویت ضعیف‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬از رمزهای عبور پیشفرض یا سیستمهای احراز هویت ضعیف استفاده‬ ‫میکنند‪.‬کاربران ممکن است نتوانند یا نخواهند این رمزها را تغییر دهند‪ ،‬که این مسئله مهاجمان را‬ ‫قادر میسازد با استفاده از اعتبارنامههای پیشفرض به دستگاهها دسترسی پیدا کنند‪.‬‬ ‫‪ -5‬ارتباطات ناامن‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬از پروتکلهای ارتباطی ناامن و غیررمزنگاریشده استفاده میکنند که به‬ ‫مهاجمان اجازه میدهد دادههای ارسال و دریافتشده را رهگیری یا دستکاری کنند‪.‬این چالش بهویژه‬ ‫در محیطهای حیاتی مانند سیستمهای بهداشت و درمان یا ‪ IoT‬صنعتی بسیار خطرناک است‪.‬‬ ‫‪ -6‬حریم خصوصی و حفاظت از دادهها‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬معموالً حجم باالیی از دادههای حساس کاربران‪ ،‬مانند موقعیت مکانی‪ ،‬اطالعات‬ ‫سالمت‪ ،‬و رفتارهای روزمره را جمعآوری میکنند‪.‬چالش حفاظت از این دادهها و اطمینان از اینکه به‬ ‫شکل مناسبی ذخیره و منتقل میشوند‪ ،‬یکی از بزرگترین نگرانیها در حوزه امنیت ‪ IoT‬است‪.‬در‬ ‫صورت عدم امنیت مناسب‪ ،‬این دادهها میتوانند دچار نقض حریم خصوصی شوند‪.‬‬ ‫‪12‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪ -7‬استانداردهای ناهماهنگ‬ ‫در حوزه‪ ، IoT‬استانداردهای امنیتی جهانی یا یکپارچه بهصورت گسترده وجود ندارند‪.‬تولیدکنندگان‬ ‫مختلف از پروتکلها و استانداردهای خاص خود استفاده میکنند که این باعث ناهماهنگی در‬ ‫پیادهسازیهای امنیتی میشود‪.‬عدم وجود یک استاندارد مشترک میتواند به کاهش امنیت در سطح‬ ‫کل شبکه منجر شود‪.‬‬ ‫‪ -8‬پیشبینی و شناسایی تهدیدات‬ ‫تشخیص و مقابله با تهدیدات در ‪ IoT‬به دلیل تعداد زیاد دستگاهها و تنوع محیطهای استفاده‪،‬‬ ‫چالشبرانگیز است‪.‬بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬فاقد قابلیتهای داخلی برای شناسایی تهدیدات یا‬ ‫پاسخ سریع به حمالت هستند و به این ترتیب‪ ،‬شبکهها به سادگی در معرض تهدیدات جدید قرار‬ ‫میگیرند‪.‬‬ ‫‪ -9‬حمالت ‪ DDoS‬و استفاده از‪ Botnet‬ها‬ ‫یکی از بزرگترین چالشهای امنیتی‪ ، IoT‬سوءاستفاده از دستگاههای ضعیف و آسیبپذیر برای‬ ‫راهاندازی حمالت توزیع شده انکار سرویس )‪ (DDoS‬است‪.‬مهاجمان میتوانند دستگاههای ‪ IoT‬ناامن‬ ‫را آلوده کرده و از آنها برای حمالت گسترده علیه اهداف دیگر استفاده کنند‪.‬حمله ‪Mirai Botnet‬‬ ‫نمونه بارز این نوع حمالت بود که در آن از دستگاههای ‪ IoT‬برای راهاندازی حمالت ‪ DDoS‬استفاده‬ ‫شد‪.‬‬ ‫‪-10‬وابستگی به فضای ابری و نگرانیهای مرتبط با آن‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬برای پردازش و ذخیره دادهها به سرویسهای ابری وابسته هستند‪.‬این امر‬ ‫باعث میشود امنیت این سرویسهای ابری برای اطمینان از حفاظت از دادههای دستگاههای ‪ IoT‬بسیار‬ ‫مهم باشد‪.‬هرگونه نقص امنیتی در فضای ابری میتواند به افشای دادههای حساس منجر شود‪.‬‬ ‫‪-11‬محدودیتهای سختافزاری‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬به دلیل طراحی کوچک و منابع محدود‪ ،‬نمیتوانند از پروتکلهای امنیتی پیچیده و‬ ‫پرقدرت استفاده کنند‪.‬این محدودیتهای سختافزاری باعث میشود که بسیاری از دستگاهها نتوانند‬ ‫بهطور موثر از حمالت پیشرفته جلوگیری کنند‪.‬‬ ‫‪13‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪-12‬افزایش حمالت سایبری هدفمند‬ ‫با افزایش تعداد دستگاههای ‪ IoT‬و افزایش وابستگی صنایع و افراد به این دستگاهها‪ ،‬حمالت سایبری‬ ‫هدفمندتر و پیچیدهتری علیه این سیستمها انجام میشود‪.‬مهاجمان میتوانند از آسیبپذیریهای‬ ‫موجود برای کنترل دستگاهها‪ ،‬سرقت دادهها و حتی تخریب زیرساختهای حیاتی استفاده کنند‪.‬با‬ ‫افزایش آگاهی و اعمال اقدامات پیشگیرانه‪ ،‬میتوان چالشهای امنیتی اینترنت اشیا را بهطور مؤثری‬ ‫مدیریت کرد‪.‬‬ ‫راهحلهای پیشنهادی‪ :‬برای مقابله با این چالشها‪ ،‬برخی از راهحلهای اصلی عبارتند از‪:‬‬ ‫توسعه استانداردهای امنیتی جهانی برای دستگاههای‪IoT.‬‬ ‫‪‬‬ ‫آموزش کاربران و تولیدکنندگان در مورد اهمیت تغییر رمزهای عبور پیشفرض و استفاده از‬ ‫‪‬‬ ‫تنظیمات امنیتی قویتر‪.‬‬ ‫پشتیبانی از بهروزرسانی منظم برای رفع آسیبپذیریها‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫رمزنگاری ارتباطات و استفاده از پروتکلهای امن‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫تقویت احراز هویت و کنترل دسترسی به دستگاهها‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫اینترنت اشیا )‪ (IoT‬به دلیل گسترش وسیع و تنوع دستگاههای متصل‪ ،‬به یکی از اهداف اصلی حمالت‬ ‫سایبری تبدیل شده است‪.‬دستگاههای ‪ IoT‬معموالً دارای ضعفهای امنیتی متعددی هستند که‬ ‫مهاجمان میتوانند از آنها سوءاستفاده کنند‪.‬برخی از حمالت رایج که بیشتر ‪ IoT‬را تهدید میکنند‬ ‫عبارتند از‪:‬‬ ‫‪. 1‬حمالت بدافزار و باتنت)‪(Botnet‬‬ ‫حمالت ‪ Botnet‬یکی از بزرگترین تهدیدات برای دستگاههای ‪ IoT‬است‪.‬در این نوع حمله‪ ،‬مهاجمان‬ ‫دستگاههای ناامن و آسیبپذیر ‪ IoT‬را با استفاده از بدافزار آلوده کرده و آنها را به شبکههای بزرگی‬ ‫از دستگاههای آلوده (باتنت) تبدیل میکنند‪.‬این شبکهها میتوانند برای انجام حمالت گستردهای‬ ‫مانند حمالت توزیعشده انکار سرویس )‪ (DDoS‬استفاده شوند‪.‬حمله معروف ‪ Mirai‬که در سال ‪2016‬‬ ‫رخ داد‪ ،‬از هزاران دستگاه ‪ IoT‬آلوده برای انجام حمالت ‪ DDoS‬به سایتهای بزرگ استفاده کرد‪.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪. 2‬حمالت)‪DDoS (Distributed Denial of Service‬‬ ‫در حمالت‪ ، DDoS‬مهاجمان از تعداد زیادی دستگاه ‪ IoT‬آلوده برای ارسال حجم عظیمی از‬ ‫درخواستها به یک سرور یا شبکه استفاده میکنند تا آن را از کار بیندازند‪.‬دستگاههای ‪ IoT‬به دلیل‬ ‫امنیت ضعیف‪ ،‬اهداف آسانی برای آلوده شدن و تبدیل به بخشی از یک حمله ‪ DDoS‬هستند‪.‬‬ ‫‪. 3‬حمالت)‪Man-in-the-Middle (MITM‬‬ ‫در این نوع حمله‪ ،‬مهاجم بین دو دستگاه ‪ IoT‬یا بین دستگاه ‪ IoT‬و سرور واسطه میشود و به صورت‬ ‫پنهانی ارتباطات را رهگیری و تغییر میدهد‪.‬دستگاههای ‪ IoT‬که از پروتکلهای ارتباطی ناامن یا بدون‬ ‫رمزنگاری استفاده میکنند‪ ،‬بیشتر در معرض این حمالت قرار دارند‪.‬این حمالت میتوانند منجر به‬ ‫سرقت دادههای حساس‪ ،‬تغییر در دستورات کنترلی و حتی کنترل کامل دستگاه شوند‪.‬‬ ‫‪. 4‬حمالت رمزگشایی)‪(Brute Force Attacks‬‬ ‫بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬از رمزهای عبور پیشفرض و ضعیف استفاده میکنند‪.‬مهاجمان با استفاده‬ ‫از حمالت رمزگشایی‪ ،‬تالش میکنند با امتحان کردن ترکیبهای مختلف رمز عبور به دستگاه دسترسی‬ ‫پیدا کنند‪.‬این حمالت میتوانند به راحتی منجر به کنترل کامل دستگاههای ‪ IoT‬شوند‪.‬‬ ‫‪. 5‬حمالت فیشینگ و مهندسی اجتماعی‬ ‫در حمالت فیشینگ یا مهندسی اجتماعی‪ ،‬مهاجمان با فریب کاربران‪ ،‬اطالعات محرمانه مانند رمزهای‬ ‫عبور یا کلیدهای دسترسی به دستگاههای ‪ IoT‬را سرقت میکنند‪.‬کاربران ممکن است بهطور ناخواسته‬ ‫اطالعات حساس را فاش کنند که میتواند به مهاجمان اجازه دهد به دستگاههای ‪ IoT‬دسترسی پیدا‬ ‫کنند‪.‬‬ ‫‪. 6‬حمالت روز صفر)‪(Zero-Day Attacks‬‬ ‫در این نوع حمله‪ ،‬مهاجمان از آسیبپذیریهایی که هنوز توسط تولیدکنندگان شناسایی یا برطرف‬ ‫نشدهاند‪ ،‬سوءاستفاده میکنند‪.‬با توجه به اینکه بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬بهروزرسانیهای امنیتی‬ ‫منظم دریافت نمیکنند‪ ،‬این نوع حمالت میتواند بسیار موثر باشد و به مهاجمان اجازه دهد بهسرعت‬ ‫آسیبپذیریهای جدید را هدف قرار دهند‪.‬‬ ‫‪15‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪. 7‬حمالت دستکاری دادهها)‪(Data Tampering‬‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬به طور مداوم دادههای مختلفی مانند اطالعات حسگرها‪ ،‬وضعیت دستگاهها و حتی‬ ‫دادههای شخصی را جمعآوری میکنند‪.‬مهاجمان میتوانند با نفوذ به این دستگاهها‪ ،‬دادهها را تغییر‬ ‫داده یا اطالعات نادرستی ارسال کنند‪.‬این میتواند منجر به تصمیمگیریهای غلط در سیستمهای‬ ‫کنترل یا نظارت شود‪.‬‬ ‫‪. 8‬حمالت فیزیکی‬ ‫برخی از دستگاههای ‪ IoT‬در محیطهای غیرامن و عمومی قرار دارند‪ ،‬مانند دوربینهای امنیتی یا‬ ‫حسگرهای شهری‪.‬این دستگاهها به صورت فیزیکی در دسترس هستند و مهاجمان میتوانند بهصورت‬ ‫فیزیکی به آنها دسترسی پیدا کرده‪ ،‬اطالعات آنها را سرقت کنند یا آنها را تغییر دهند‪.‬‬ ‫‪. 9‬حمالت تزریق کد)‪(Code Injection‬‬ ‫در این نوع حمله‪ ،‬مهاجمان کدهای مخرب را به سیستم عامل یا نرمافزارهای اجرایی دستگاههای ‪IoT‬‬ ‫تزریق میکنند‪.‬این کدهای مخرب میتوانند به مهاجمان اجازه دهند به دستگاه دسترسی کامل پیدا‬ ‫کرده و آن را کنترل کنند‪.‬بسیاری از دستگاههای ‪ IoT‬به دلیل نرمافزارهای آسیبپذیر یا استفاده از‬ ‫کتابخانههای قدیمی‪ ،‬در معرض این نوع حمالت قرار دارند‪.‬‬ ‫‪. 10‬حمالت انکار سرویس داخلی)‪(Internal DoS‬‬ ‫برخی از دستگاههای ‪ IoT‬به دلیل محدودیتهای منابع (مانند حافظه و پردازش)‪ ،‬به حمالت داخلی‬ ‫انکار سرویس حساس هستند‪.‬مهاجمان میتوانند با ارسال تعداد زیادی درخواست یا بارگذاری بیش‬ ‫از حد دستگاه‪ ،‬منابع آن را بهطور کامل مشغول کرده و باعث از کار افتادن یا عملکرد ضعیف آن شوند‪.‬‬ ‫‪. 11‬حمالت دسترسی غیرمجاز به شبکهها‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬که به شبکههای محلی متصل هستند‪ ،‬در صورت نفوذ مهاجمان به دستگاه‪ ،‬میتوانند‬ ‫به عنوان نقطه ورودی برای دسترسی به شبکه اصلی مورد استفاده قرار گیرند‪.‬این حملهها به مهاجمان‬ ‫اجازه میدهد تا به منابع حساستر و اطالعات حیاتی دسترسی پیدا کنند‪.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪. 12‬حمالت بر پایه ردیابی مکانی‬ ‫دستگاههای ‪ IoT‬که از ‪ GPS‬یا فناوریهای مشابه برای ردیابی مکان استفاده میکنند‪ ،‬میتوانند مورد‬ ‫حملههایی قرار بگیرند که اطالعات مکانی را جعل یا تغییر دهند‪.‬این نوع حمالت میتواند در صنایع‬ ‫حساس مانند حمل و نقل یا لجستیک تأثیرات مخربی داشته باشد‪.‬‬ ‫‪. 13‬حمالت تهدیدات داخلی)‪(Insider Threats‬‬ ‫در برخی موارد‪ ،‬کاربران داخلی یا کارکنان ناآگاه یا نارضایتی میتوانند باعث حمالت به دستگاههای‬ ‫‪IoT‬شوند‪.‬این نوع تهدیدات معموالً از طریق دسترسیهای مجاز به دستگاهها یا شبکهها انجام میشود‬ ‫و میتواند اطالعات را تخریب یا دستکاری کند‪.‬این اقدامات میتوانند به کاهش خطرات امنیتی و‬ ‫جلوگیری از حمالت متداول در دنیای اینترنت اشیا کمک کنند‪.‬‬ ‫راهکارهای کاهش تهدیدات‪ :‬برای مقابله با این حمالت‪ ،‬برخی از اقدامات امنیتی که میتوان اتخاذ کرد‬ ‫عبارتند از‪:‬‬ ‫‪ ‬استفاده از رمزنگاری قوی برای ارتباطات بین دستگاههای‪IoT.‬‬ ‫‪ ‬تغییر رمزهای عبور پیشفرض و استفاده از رمزهای عبور قوی‪.‬‬ ‫‪ ‬بهروزرسانی منظم نرمافزارها و سیستمعاملهای دستگاههای ‪ IoT‬برای رفع آسیبپذیریها‪.‬‬ ‫‪ ‬احراز هویت چندعاملی )‪ (MFA‬برای افزایش امنیت دسترسی به دستگاهها‪.‬‬ ‫‪ ‬نظارت بر شبکه و دستگاهها برای تشخیص حمالت و تهدیدات در زمان واقعی‪.‬‬ ‫‪17‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫ساختار لباس هوشمند چگونه است؟‬ ‫لباس هوشمند )‪ (Smart Clothing‬یکی از فناوریهای نوین در زمینه اینترنت اشیا )‪ (IoT‬و تکنولوژی‬ ‫پوشیدنی است که دارای حسگرها‪ ،‬الکترونیکها و تکنولوژیهای هوشمند برای اندازهگیری‪ ،‬جمعآوری‬ ‫و پردازش دادههاست‪.‬ساختار لباس هوشمند بهگونهای طراحی شده که این دستگاهها و حسگرها‬ ‫بهطور مستقیم در بافت و ساختار لباس گنجانده میشوند و بدون ایجاد ناراحتی برای کاربر‪ ،‬دادههای‬ ‫الزم را جمعآوری میکنند‪.‬در ادامه‪ ،‬ساختار اصلی لباس هوشمند توضیح داده میشود‪:‬‬ ‫‪. 1‬پارچههای هوشمند‬ ‫پارچههای مورد استفاده در لباس هوشمند‪ ،‬نقش اساسی در عملکرد آن دارند و ممکن است از مواد‬ ‫خاصی ساخته شوند که بتوانند الکترونیک و حسگرها را درون خود جای دهند‪.‬این پارچهها میتوانند‪:‬‬ ‫‪ ‬خاصیت رسانایی الکتریکی داشته باشند تا به انتقال اطالعات و انرژی کمک کنند‪.‬‬ ‫‪ ‬از الیاف ترکیبی ساخته شوند که هم انعطافپذیری دارند و هم مقاوم هستند‪.‬‬ ‫‪ ‬بعضی از این پارچهها میتوانند خودشان نقش حسگر را ایفا کنند (پارچههای هوشمند لمسی‬ ‫یا حساس به فشار)‪.‬‬ ‫‪. 2‬حسگرها‬ ‫یکی از اجزای کلیدی لباس هوشمند‪ ،‬حسگرهای مختلفی است که برای اندازهگیری دادههای‬ ‫بیومتریک یا محیطی استفاده میشوند‪.‬این حسگرها میتوانند به شکلهای مختلف در لباس جاسازی‬ ‫شوند‪:‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای دما‪ :‬برای اندازهگیری دمای بدن یا محیط اطراف‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای ضربان قلب‪ :‬برای اندازهگیری و مانیتور کردن ضربان قلب‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای حرکتی‪ :‬برای تشخیص حرکات بدن‪ ،‬مثل شتابسنج یا ژیروسکوپ‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای تنفس‪ :‬برای اندازهگیری سرعت تنفس و الگوهای تنفسی‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای فشار‪ :‬برای اندازهگیری فشار بر بدن یا محیط‪ ،‬مثالً فشار کف پا یا وضعیت نشستن‪.‬‬ ‫‪18‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪. 3‬مدارهای الکترونیکی انعطافپذیر‬ ‫الکترونیکهای انعطافپذیر و کوچکسازی شده بخش حیاتی دیگر لباس هوشمند هستند که وظیفه‬ ‫انتقال و پردازش اطالعات را بر عهده دارند‪.‬این مدارها معموالً شامل‪:‬‬ ‫‪ ‬پردازندههای کوچک‪ :‬برای پردازش دادههای حسگرها و ارسال آنها به دستگاههای خارجی‪.‬‬ ‫‪ ‬منبع تغذیه‪ :‬شامل باتریهای کوچک و منعطف که انرژی حسگرها و سیستمهای الکترونیکی‬ ‫را تأمین میکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬ماژولهای ارتباطی بیسیم‪ :‬برای ارسال دادهها به دستگاههای دیگر مثل گوشیهای هوشمند‬ ‫یا سرویسهای ابری از طریق پروتکلهای بیسیم نظیر بلوتوث یا‪Wi-Fi.‬‬ ‫‪. 4‬واحد ذخیرهسازی و پردازش دادهها‬ ‫در برخی از لباسهای هوشمند‪ ،‬پردازش دادهها در خود لباس انجام میشود‪ ،‬اما معموالً دادههای‬ ‫جمعآوریشده به دستگاههای خارجی مثل گوشیهای هوشمند منتقل میشود‪.‬این فرآیند شامل‪:‬‬ ‫‪ ‬واحد ذخیرهسازی داخلی‪ :‬برخی از لباسهای هوشمند یک حافظه داخلی کوچک دارند که‬ ‫میتواند دادهها را به طور موقت ذخیره کند‪.‬‬ ‫‪ ‬پردازش دادهها‪ :‬دادههای جمعآوریشده میتوانند در دستگاههای خارجی یا در سرورهای ابری‬ ‫تجزیه و تحلیل شوند‪.‬‬ ‫‪. 5‬ارتباطات بیسیم‬ ‫لباسهای هوشمند معموالً از فناوریهای بیسیم برای ارتباط با دستگاههای دیگر یا سرورها استفاده‬ ‫میکنند‪:‬‬ ‫‪ ‬بلوتوث‪ :‬برای انتقال دادهها به دستگاههای نزدیک‪ ،‬نظیر گوشی هوشمند یا لپتاپ‪.‬‬ ‫‪Wi-Fi:‬برای ارتباط مستقیم با اینترنت و ارسال دادهها به سرورهای ابری‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪NFC‬و ‪ RFID:‬برای برقراری ارتباط با دستگاههای دیگر یا پرداختهای الکترونیکی‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪19‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪. 6‬باتری و منبع انرژی‬ ‫لباسهای هوشمند به یک منبع انرژی نیاز دارند تا حسگرها و الکترونیکها را تغذیه کنند‪.‬باتریهای‬ ‫کوچک و منعطف که بهراحتی در بافت لباس جاسازی میشوند‪ ،‬برای این منظور استفاده میشوند‪.‬‬ ‫همچنین پژوهشهای زیادی برای توسعه باتریهای خورشیدی یا فناوریهای برداشت انرژی از محیط‬ ‫(مثل انرژی حرکتی یا حرارتی) در جریان است تا لباسها بتوانند به صورت مستقل انرژی مورد نیاز‬ ‫خود را تولید کنند‪.‬‬ ‫‪. 7‬نرمافزار و اپلیکیشنهای مدیریت‬ ‫لباسهای هوشمند معموالً با اپلیکیشنهای خاصی در گوشیهای هوشمند یا تبلتها همگامسازی‬ ‫میشوند‪.‬این اپلیکیشنها امکان مشاهده‪ ،‬مدیریت و تحلیل دادهها را به کاربر میدهند‪.‬دادهها ممکن‬ ‫است شامل‪:‬‬ ‫‪ ‬نمایش لحظهای دادههای بیومتریک‪ :‬مثل ضربان قلب‪ ،‬دمای بدن‪ ،‬سطح استرس‪.‬‬ ‫‪ ‬ثبت فعالیتها و الگوهای سالمتی‪ :‬شامل دادههایی مانند مسافت طی شده‪ ،‬کالری مصرفی و‬ ‫تعداد قدمها‪.‬‬ ‫‪ ‬اطالعرسانیها‪ :‬هشدارها و اعالنها بر اساس دادههای جمعآوریشده (مثالً افزایش دمای بدن)‪.‬‬ ‫‪. 8‬لباسهای خودترمیمکننده‬ ‫برخی از لباسهای هوشمند دارای تکنولوژیهای خودترمیمکننده هستند که در صورت بروز آسیب به‬ ‫پارچه یا الکترونیکها‪ ،‬میتوانند خود را ترمیم کنند و عملکرد صحیح را بازیابی کنند‪.‬این قابلیت‬ ‫میتواند طول عمر لباسهای هوشمند را افزایش دهد‪.‬‬ ‫‪. 9‬طراحی ارگونومیک و انعطافپذیر‬ ‫لباسهای هوشمند باید عالوه بر عملکردهای هوشمند‪ ،‬راحتی و قابلیت انعطافپذیری الزم را برای‬ ‫کاربران داشته باشند‪.‬این لباسها به گونهای طراحی میشوند که حسگرها و الکترونیکها در نقاطی از‬ ‫بدن قرار گیرند که نه تنها عملکرد صحیح داشته باشند‪ ،‬بلکه ناراحتی برای کاربر ایجاد نکنند‪.‬‬ ‫‪20‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫کاربردهای لباس هوشمند‬ ‫‪ ‬پایش سالمتی و فعالیتهای ورزشی‪ :‬اندازهگیری ضربان قلب‪ ،‬تنفس‪ ،‬کالریسوزی و‬ ‫مانیتورینگ سالمت کاربران‪.‬‬ ‫‪ ‬استفادههای پزشکی‪ :‬کمک به بیماران برای مانیتورینگ عالئم حیاتی و ارائه اطالعات به‬ ‫پزشکان‪.‬‬ ‫‪ ‬کاربردهای نظامی و صنعتی‪ :‬لباسهای هوشمند برای کنترل وضعیت جسمی سربازان یا‬ ‫کارگران در محیطهای پرخطر‪.‬‬ ‫‪ ‬کاربردهای تفریحی و خالقانه‪ :‬لباسهایی که با محیط اطراف تعامل دارند یا طراحیهای متغیر‬ ‫دارند‪.‬لباسهای هوشمند با ترکیب فناوریهای نوین در زمینه مواد‪ ،‬الکترونیک و ارتباطات‪ ،‬به‬ ‫عنوان بخشی از آینده پوشاک و تکنولوژی شناخته میشوند و پتانسیل زیادی برای تغییر‬ ‫زندگی روزمره دارند‪.‬‬ ‫چه برندهایی لباس هوشمند دارند؟‬ ‫چندین برند در حوزه فناوری و پوشاک وارد صنعت لباسهای هوشمند شدهاند و محصوالت متنوعی را‬ ‫ارائه میدهند که در بخشهای مختلف از جمله ورزش‪ ،‬سالمت و مد کاربرد دارند‪.‬برخی از برندهای‬ ‫معروف که در این زمینه فعالیت میکنند عبارتند از‪:‬‬ ‫)‪Google (Jacquard by Google‬‬ ‫گوگل در همکاری با برندهای مختلف مد و پوشاک‪ ،‬تکنولوژی ‪ Jacquard‬را توسعه داده است‪.‬این‬ ‫فناوری شامل قرار دادن حسگرها و الکترونیکهای هوشمند در پارچهها است‪.‬به عنوان مثال‪:‬‬ ‫لباس ‪ Levi's Commuter‬یک ژاکت هوشمند که با استفاده از فناوری ‪ Jacquard‬گوگل‪ ،‬امکان‬ ‫کنترل گوشی هوشمند (پاسخ به تماسها‪ ،‬کنترل موسیقی و نقشهها) از طریق حرکات دست روی‬ ‫آستین جاکت را فراهم میکند‪.‬‬ ‫‪21‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪Under Armour‬‬ ‫این برند معروف ورزشی نیز در حوزه لباسهای هوشمند فعالیت دارد و محصوالتی با قابلیت ردیابی‬ ‫فعالیتهای ورزشی تولید میکند‪:‬‬ ‫‪ Under Armour HealthBox‬یک اکوسیستم هوشمند شامل سنسورهای سالمتی‪ ،‬کفشهای‬ ‫هوشمند و لباسهای ورزشی که دادههای مختلفی از جمله ضربان قلب و کالری مصرفی را ردیابی‬ ‫میکند‪.‬‬ ‫‪OMsignal‬‬ ‫این شرکت بهطور خاص در زمینه تولید لباسهای هوشمند متمرکز شده است و محصوالتی نظیر‬ ‫تیشرتها و لباسهای ورزشی با حسگرهای داخلی ارائه میدهد‪:‬‬ ‫‪ OMbra‬یک سوتین هوشمند که میتواند ضربان قلب‪ ،‬تنفس و دیگر دادههای بیومتریک را در‬ ‫زمان واقعی ردیابی کند‪.‬این لباسها برای ورزشکاران حرفهای و افراد عالقهمند به مانیتورینگ سالمت‬ ‫طراحی شدهاند‪.‬‬ ‫‪Athos‬‬ ‫‪Athos‬یکی دیگر از شرکتهایی است که لباسهای ورزشی هوشمند تولید میکند‪.‬این لباسها با‬ ‫استفاده از حسگرهای تعبیه شده در پارچه به ردیابی و تجزیه و تحلیل حرکات عضالنی و فعالیتهای‬ ‫بدنی میپردازند‪:‬‬ ‫‪ Athos Smart Clothing‬شامل شلوار و لباسهای ورزشی هوشمندی که از الکترومایوگرافی‬ ‫)‪(EMG‬برای ردیابی فعالیتهای عضالنی استفاده میکنند‪.‬‬ ‫‪Sensoria‬‬ ‫‪Sensoria‬یک شرکت پیشرو در حوزه فناوریهای پوشیدنی است که تمرکز اصلی آن بر روی‬ ‫لباسهای هوشمند برای ورزش و مانیتورینگ سالمت است‪:‬‬ ‫‪ Sensoria Smart Socks‬جورابهای هوشمندی که با حسگرهای فشار و شتابسنج داخلی‬ ‫میتوانند الگوی دویدن و فشار وارد بر پاها را اندازهگیری کنند‪.‬‬ ‫‪22‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪ Sensoria Fitness Shirts‬لباسهای هوشمندی که به اندازهگیری ضربان قلب و فعالیتهای‬ ‫ورزشی کمک میکنند‪.‬‬ ‫‪Xenoma‬‬ ‫‪Xenoma‬شرکتی است که لباسهای هوشمند با فناوری ‪ e-skin‬تولید میکند‪.‬این لباسها شامل‬ ‫حسگرهای تعبیه شده در پارچه برای ردیابی حرکات بدن هستند و در حوزههای مختلفی مانند‬ ‫بازیهای ویدئویی‪ ،‬مراقبتهای بهداشتی و ورزش کاربرد دارند‪:‬‬ ‫‪ e-skin‬پیراهنها و شلوارهای هوشمندی که با فناوری حسگرهای انعطافپذیر‪ ،‬حرکات بدن را در‬ ‫زمان واقعی تجزیه و تحلیل میکنند‪.‬‬ ‫‪Levi's‬‬ ‫عالوه بر همکاری با گوگل در زمینه‪Levi's ، Jacquard‬به طور مستقل نیز در زمینه لباسهای هوشمند‬ ‫فعالیت دارد‪.‬جاکتهای هوشمند ‪ Levi's‬برای دوچرخهسواران و افراد فعال طراحی شدهاند و امکان‬ ‫کنترلهای ساده مثل پخش موسیقی و تماسها را از طریق لباس فراهم میکنند‪.‬‬ ‫‪Ralph Lauren‬‬ ‫‪Ralph Lauren‬نیز به عنوان یکی از برندهای لوکس پوشاک‪ ،‬لباسهای هوشمند تولید کرده است‪:‬‬ ‫‪ Ralph Lauren PoloTech Shirt‬یک تیشرت هوشمند که با استفاده از حسگرهای تعبیه شده‬ ‫در پارچه ضربان قلب‪ ،‬تنفس و میزان کالری مصرف شده را اندازهگیری میکند‪.‬این محصول بیشتر‬ ‫برای ورزشکاران طراحی شده است‪.‬‬ ‫‪Hexoskin‬‬ ‫‪Hexoskin‬یکی از شرکتهای پیشرو در زمینه لباسهای هوشمند برای ردیابی دادههای بیومتریک و‬ ‫سالمتی است‪:‬‬ ‫‪ Hexoskin Smart Shirt‬یک تیشرت هوشمند که میتواند دادههای ضربان قلب‪ ،‬تنفس‪ ،‬فعالیت‬ ‫بدنی و خواب را جمعآوری کند و به ورزشکاران و پزشکان در تحلیل وضعیت بدنی کمک کند‪.‬‬ ‫‪23‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪Adidas‬‬ ‫‪Adidas‬نیز به عنوان یکی از غولهای صنعت پوشاک ورزشی‪ ،‬وارد حوزه لباسهای هوشمند شده‬ ‫است‪:‬‬ ‫‪ Adidas miCoach‬یک سیستم هوشمند که شامل لباسهای ورزشی هوشمند و حسگرهای ضربان‬ ‫قلب است‪.‬این سیستم به ورزشکاران کمک میکند تا تمرینات خود را بهینهسازی کنند و دادههای‬ ‫ورزشی خود را پیگیری کنند‪.‬‬ ‫‪Myant‬‬ ‫‪Myant‬یکی دیگر از شرکتهای فعال در حوزه فناوری نساجی و لباسهای هوشمند است‪.‬این شرکت‬ ‫بر روی توسعه الیاف رسانا کار میکند و لباسهای هوشمندی با قابلیت ردیابی دادههای سالمتی تولید‬ ‫میکند‪:‬‬ ‫‪ Skiin Smart Clothing‬لباسهای هوشمندی که با سنسورهای جاسازیشده در بافت پارچه‪،‬‬ ‫دادههای مربوط به سالمتی را جمعآوری میکنند‪.‬‬ ‫این برندها بخشی از شرکتهای پیشرو در زمینه لباسهای هوشمند هستند و هر کدام با رویکردهای‬ ‫متفاوتی در این حوزه فعالیت میکنند‪.‬این صنعت با سرعت زیادی در حال رشد است و برندهای‬ ‫بیشتری به دنبال ارائه محصوالت جدیدتر و کارآمدتر هستند تا تجربه کاربری را بهبود دهند‪.‬‬ ‫‪24‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫عمر باتری لباسهای هوشمند؟‬ ‫عمر باتری لباسهای هوشمند به عوامل مختلفی بستگی دارد‪ ،‬از جمله نوع حسگرها‪ ،‬میزان استفاده‬ ‫از آنها‪ ،‬اندازه باتری و نوع تکنولوژی مورد استفاده برای انتقال دادهها( مثل بلوتوث یا ‪ Wi-Fi).‬به طور‬ ‫کلی‪ ،‬عمر باتری لباسهای هوشمند میتواند بین چند ساعت تا چند روز متفاوت باشد‪.‬در ادامه برخی‬ ‫از جزئیات مهم مربوط به عمر باتری لباسهای هوشمند آورده شده است‪:‬‬ ‫‪. 1‬نوع حسگرها و تعداد آنها‬ ‫لباسهای هوشمند ممکن است شامل حسگرهایی برای مانیتورینگ ضربان قلب‪ ،‬حرکات بدن‪ ،‬دما‪،‬‬ ‫فشار خون و غیره باشند‪.‬هرچه تعداد حسگرها بیشتر باشد و یا دادههای بیشتری جمعآوری شود‪،‬‬ ‫مصرف انرژی بیشتر خواهد بود‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای ساده مانند سنسورهای دما و فشار نسبتاً کممصرف هستند‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای پیشرفتهتر مانند الکترومایوگرافی )‪ (EMG‬یا ‪ ECG‬که دادههای پیچیدهتری از بدن‬ ‫میگیرند‪ ،‬بیشتر انرژی مصرف میکنند‪.‬‬ ‫‪. 2‬نوع اتصال بیسیم‬ ‫فناوریهای مختلفی برای انتقال دادهها از لباسهای هوشمند به دستگاههای خارجی مانند گوشیهای‬ ‫هوشمند یا سرورها استفاده میشوند‪:‬‬ ‫‪ ‬بلوتوث‪ :‬معموالً کممصرفترین گزینه است و برای بیشتر لباسهای هوشمند استفاده میشود‪.‬‬ ‫در این حالت عمر باتری بیشتر خواهد بود‪.‬‬ ‫‪Wi-Fi:‬مصرف انرژی بیشتری دارد و اگر لباس به شبکه ‪ Wi-Fi‬متصل باشد‪ ،‬باتری ممکن است‬ ‫‪‬‬ ‫سریعتر تخلیه شود‪.‬‬ ‫‪. 3‬اندازه و نوع باتری‬ ‫بسته به اندازه باتری که در لباس هوشمند قرار میگیرد‪ ،‬عمر آن متفاوت است‪:‬‬ ‫‪25‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪ ‬باتریهای کوچکتر معموالً برای سبک بودن لباس استفاده میشوند و ممکن است بین ‪ 8‬تا ‪12‬‬ ‫ساعت دوام بیاورند‪.‬‬ ‫‪ ‬باتریهای بزرگتر که مخصوص لباسهایی با کاربردهای پیشرفتهتر هستند‪ ،‬میتوانند عمر‬ ‫باتری بیشتری داشته باشند و تا ‪ 24‬ساعت یا بیشتر کار کنند‪.‬‬ ‫‪. 4‬الگوهای مصرف‬ ‫اگر لباس هوشمند برای فعالیتهای پرمصرف‪ ،‬مانند مانیتورینگ مداوم سالمتی یا ورزش حرفهای‬ ‫استفاده شود‪ ،‬مصرف انرژی افزایش مییابد‪:‬‬ ‫‪ ‬مصرف پیوسته‪ :‬در لباسهایی که به طور مداوم دادهها را جمعآوری و ارسال میکنند‪ ،‬عمر‬ ‫باتری کاهش مییابد و ممکن است فقط چند ساعت دوام بیاورد‪.‬‬ ‫‪ ‬مصرف دورهای‪ :‬برخی لباسها فقط در زمانهای خاصی فعال میشوند یا دادهها را جمعآوری‬ ‫میکنند و به همین دلیل عمر باتری بیشتری دارند‪.‬‬ ‫‪. 5‬فناوریهای برداشت انرژی‬ ‫بعضی از لباسهای هوشمند از فناوریهای برداشت انرژی استفاده میکنند که میتوانند عمر باتری را‬ ‫بهبود دهند یا حتی نیاز به باتری را کاهش دهند‪:‬‬ ‫‪ ‬سلولهای خورشیدی‪ :‬در برخی از لباسهای هوشمند‪ ،‬از پنلهای خورشیدی کوچک برای‬ ‫تأمین انرژی استفاده میشود‪.‬‬ ‫‪ ‬برداشت انرژی از حرکت یا گرمای بدن‪ :‬برخی از فناوریها میتوانند انرژی مورد نیاز را از‬ ‫حرکات بدن یا گرمای تولید شده توسط کاربر به دست آورند‪ ،‬که میتواند عمر باتری را افزایش‬ ‫دهد‪.‬‬ ‫‪. 6‬لباسهای قابل شارژ‬ ‫بسیاری از لباسهای هوشمند قابلیت شارژ مجدد دارند و به کاربر این امکان را میدهند که بعد از‬ ‫تخلیه باتری‪ ،‬لباس را از طریق پورت ‪ USB‬یا شارژرهای بیسیم شارژ کنند‪.‬در این حالت‪ ،‬مدت زمان‬ ‫شارژ مجدد معموالً چند ساعت طول میکشد‪.‬‬ ‫‪26‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫خالصه‪:‬‬ ‫‪ ‬لباسهای ورزشی و روزانه با حسگرهای ساده‪ :‬معموالً عمر باتری بین ‪ 8‬تا ‪ 24‬ساعت دارند‪.‬‬ ‫‪ ‬لباسهای پزشکی یا ورزشی پیشرفته‪ :‬ممکن است بسته به نوع حسگرها و میزان مصرف‪ ،‬عمر‬ ‫باتری بین چند ساعت تا یک روز داشته باشند‪.‬‬ ‫‪ ‬لباسهای مجهز به فناوریهای برداشت انرژی‪ :‬میتوانند عمر باتری طوالنیتری داشته باشند‬ ‫یا حتی به صورت مداوم کار کنند‪.‬در کل‪ ،‬عمر باتری لباسهای هوشمند بستگی به استفاده‪،‬‬ ‫طراحی و فناوری آن دارد و با پیشرفت فناوری باتریها و انرژیهای نوین‪ ،‬این مشکل به تدریج‬ ‫بهبود پیدا میکند‪.‬‬ ‫سنسور اکتیو چیست؟‬ ‫سنسور اکتیو )‪ (Active Sensor‬به نوعی از حسگرها گفته میشود که برای عملکرد خود نیاز به یک‬ ‫منبع انرژی خارجی دارند و به طور فعال از این انرژی برای تولید یا ارسال سیگنال به محیط و سپس‬ ‫دریافت بازتاب یا تغییرات آن استفاده میکنند‪.‬در واقع‪ ،‬این حسگرها با ارسال یک سیگنال یا انرژی‬ ‫(مانند امواج الکترومغناطیسی‪ ،‬نور‪ ،‬صدا و ‪ )...‬و سپس اندازهگیری تغییرات آن سیگنال پس از تعامل‬ ‫با محیط‪ ،‬اطالعات مربوط به محیط اطراف یا یک شیء خاص را جمعآوری میکنند‪.‬‬ ‫ویژگیهای کلیدی سنسورهای اکتیو‪:‬‬ ‫‪ ‬نیاز به منبع انرژی خارجی ندارند‪ :‬این حسگرها برای تولید سیگنال و ارسال آن به یک هدف‬ ‫نیاز دارند این سنسورها منبع انرژی در خودشان دارند‪.‬‬ ‫‪ ‬ارسال و دریافت سیگنال‪ :‬سنسورهای اکتیو به صورت فعال امواج یا سیگنالی را به محیط ارسال‬ ‫میکنند و پس از برخورد با اشیا و بازگشت آن سیگنال‪ ،‬دادهها را تحلیل میکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬پردازش بازتاب یا تغییرات‪ :‬این حسگرها به تحلیل تغییرات سیگنال بازگشتی یا بازتابی از‬ ‫محیط میپردازند تا اطالعاتی مانند فاصله‪ ،‬حرکت‪ ،‬شکل و ساختار یک شیء را به دست آورند‪.‬‬ ‫‪27‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫نمونههای رایج سنسورهای اکتیو‪:‬‬ ‫‪ ‬رادار )‪ (Radar‬رادارها امواج رادیویی را به محیط ارسال میکنند و با تحلیل بازتاب امواج از‬ ‫اجسام‪ ،‬میتوانند موقعیت‪ ،‬سرعت و فاصله آنها را تعیین کنند‪.‬‬ ‫‪ ‬سونار )‪ (Sonar‬در این فناوری‪ ،‬امواج صوتی (معموالً در زیر آب) ارسال میشوند و از طریق‬ ‫بازتاب این امواج از اجسام‪ ،‬اطالعات مربوط به عمق‪ ،‬فاصله یا ویژگیهای اجسام را به دست‬ ‫میآورند‪.‬‬ ‫)‪LIDAR (Light Detection and Ranging‬این نوع حسگر با ارسال پالسهای نوری (معموالً‬ ‫‪‬‬ ‫از نوع لیزر) و تحلیل بازگشت آنها‪ ،‬فاصله یا نقشهبرداری دقیق از محیط را انجام میدهد‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای حرارتی فعال‪ :‬این حسگرها اشعه مادون قرمز را به محیط ارسال میکنند و با تحلیل‬ ‫بازگشت اشعه از اجسام‪ ،‬دمای آنها را اندازهگیری میکنند‪.‬‬ ‫تفاوت با سنسورهای پسیو‪:‬‬ ‫‪ ‬سنسورهای اکتیو سیگنالی را به محیط ارسال میکنند و از طریق تحلیل بازتاب سیگنال دادهها‬ ‫را جمعآوری میکنند‪.‬به عنوان مثال‪ ،‬رادار امواج رادیویی ارسال میکند‪.‬‬ ‫‪ ‬سنسورهای پسیو سیگنالی ارسال نمیکنند‪ ،‬بلکه تنها انرژی یا اطالعات محیط را دریافت و‬ ‫تحلیل میکنند‪.‬مانند دوربینهای تصویربرداری که نور محیط را جمعآوری میکنند یا‬ ‫میکروفونها که امواج صوتی را بدون ارسال سیگنال دریافت میکنند‪.‬‬ ‫کاربردهای سنسورهای اکتیو‪:‬‬ ‫‪ ‬خودروهای خودران‪ :‬برای تشخیص موانع‪ ،‬مسافتها و ایمنی در جادهها از حسگرهای ‪LIDAR‬‬ ‫یا رادار استفاده میکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬پهپادها و هواپیماها‪ :‬برای ناوبری‪ ،‬تشخیص موقعیت و ارتفاع از رادارها استفاده میشود‪.‬‬ ‫‪ ‬سیستمهای امنیتی‪ :‬در برخی سیستمهای امنیتی برای تشخیص حرکت از سنسورهای اکتیو‬ ‫استفاده میشود‪.‬‬ ‫‪ ‬کنترل ترافیک‪ :‬رادارهای ترافیکی برای اندازهگیری سرعت خودروها و کنترل ترافیک به کار‬ ‫میروند‪.‬‬ ‫‪28‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫خالصه‪:‬‬ ‫سنسور اکتیو حسگری است که برای عملکرد نیاز به انرژی خارجی دارد و با ارسال سیگنال و تحلیل‬ ‫بازگشت آن‪ ،‬اطالعات محیطی را جمعآوری میکند‪.‬این حسگرها در فناوریهای مختلف مانند رادار‪،‬‬ ‫سونار و ‪ LIDAR‬استفاده میشوند و برای تشخیص فاصله‪ ،‬حرکت و ویژگیهای فیزیکی اجسام به کار‬ ‫میروند‪.‬‬ ‫سنسور پسیو چیست؟‬ ‫سنسور پسیو )‪ (Passive Sensor‬نوعی از حسگرهاست که برای جمعآوری اطالعات از محیط نیازی‬ ‫به منبع انرژی خارجی برای تولید یا ارسال سیگنال ندارد‪.‬این حسگرها بهطور مستقیم انرژیهای‬ ‫موجود در محیط مانند نور‪ ،‬گرما‪ ،‬صدا یا امواج الکترومغناطیسی را دریافت میکنند و آن را به دادههای‬ ‫قابل تحلیل تبدیل میکنند‪.‬‬ ‫ویژگیهای کلیدی سنسورهای پسیو‪:‬‬ ‫‪ ‬عدم نیاز به ارسال سیگنال‪ :‬سنسورهای پسیو خود سیگنالی به محیط ارسال نمیکنند‪.‬آنها‬ ‫فقط انرژیهای طبیعی یا موجود در محیط (مثل نور‪ ،‬گرما یا امواج الکترومغناطیسی) را دریافت‬ ‫و تحلیل میکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬مصرف انرژی کمتر‪ :‬این حسگرها به دلیل عدم نیاز به ارسال سیگنال‪ ،‬معموالً انرژی بسیار‬ ‫کمتری نسبت به سنسورهای اکتیو مصرف میکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬دریافت اطالعات موجود در محیط‪ :‬آنها بر اساس انرژی محیطی یا تابش از سوی اجسام‪،‬‬ ‫دادههای مختلفی را ثبت میکنند‪.‬‬ ‫نمونههای رایج سنسورهای پسیو‪:‬‬ ‫‪ ‬دوربینهای عکاسی و تصویربرداری‪ :‬دوربینها نوری که از محیط منعکس میشود را جمعآوری‬ ‫میکنند و تصویری از آن ایجاد میکنند‪.‬آنها هیچ نور یا سیگنالی به محیط ارسال نمیکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬حسگرهای حرارتی (ترمیستورها و ترموکوپلها)‪ :‬این حسگرها دمای محیط یا اشیا را از طریق‬ ‫دریافت تابش مادون قرمز یا دیگر اشکال گرما اندازهگیری میکنند‪.‬‬ ‫‪29‬‬ ‫دکتر مرجان محمودی‬ ‫حسبی اهلل رب العالمین‬ ‫اینترنت اشیاء‬ ‫‪ ‬میکروفونها‪ :‬میکروفونها امواج صوتی موجود در محیط را دریافت میکنند و آنها را به‬ ‫سیگنالهای الکتریکی تبدیل میکنند‪.‬‬ ‫‪ ‬سنسورهای مادون قرمز پسیو ‪ (PIR):‬این حسگرها تابش مادون قرمز از اجسام گرم در محیط‬ ‫را تشخیص میدهند و بهویژه در سیستمهای امنیتی و تشخیص حرکت استفاده میشوند‪.‬‬ ‫‪ ‬آنتنها‪ :‬آنتنهای رادیویی امواج الکترومغناطیسی را دریافت میکنند و هیچ امواجی به محیط‬ ‫ارسال نمیکنند‪.‬‬ ‫تفاوت سنسور پسیو با سنسور اکتیو‪:‬‬ ‫?