IoT-Tutorial: Einführung in das Internet der Dinge (IoT-Grundlagen)

By: Bryce Leo Bryce Leo
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Was ist IoT (Internet der Dinge)?

Internet der Dinge (IoT) ist ein Netzwerk aus physischen Objekten oder Personen, die „Dinge“ genannt werden und in die Software, Elektronik, Netzwerke und Sensoren eingebettet sind, die es diesen Objekten ermöglichen, Daten zu sammeln und auszutauschen. Das Ziel des IoT ist es, die Internetkonnektivität von Standardgeräten wie Computern, Mobiltelefonen und Tablets auf relativ einfache Geräte wie Toaster auszuweiten.

IoT macht praktisch alles „intelligent“, indem es Aspekte unseres Lebens mithilfe der Leistungsfähigkeit von Datenerfassung, KI-Algorithmen und Netzwerken verbessert. Das Ding im IoT kann auch eine Person mit einem Diabetes-Monitor-Implantat, ein Tier mit Ortungsgeräten usw. sein. Dieses IoT-Tutorial für Anfänger behandelt alle Grundlagen des IoT.

Internet der Dinge (IoT)
Was ist IoT?

Geschichte des IoT

  • 1970 – Die eigentliche Idee vernetzter Geräte wurde vorgeschlagen
  • 1990 – John Romkey entwickelte einen Toaster, der über das Internet ein- und ausgeschaltet werden konnte
  • 1995 – Siemens stellt das erste für M2M entwickelte Mobilfunkmodul vor
  • 1999 – Der Begriff „Internet der Dinge“ wurde von Kevin Ashton während seiner Arbeit bei P&G verwendet und fand breite Akzeptanz
  • 2004 – Der Begriff wurde in berühmten Publikationen wie dem Guardian, Boston Globe und Scientific American erwähnt
  • 2005 – Die Internationale Fernmeldeunion (ITU) der Vereinten Nationen veröffentlichte ihren ersten Bericht zu diesem Thema.
  • 2008 – Das Internet der Dinge wurde geboren
  • 2011 – Das Marktforschungsunternehmen Gartner bezieht die Technologie „Das Internet der Dinge“ in seine Forschung ein

Wie funktioniert IoT?

Wie IoT funktioniert
Wie IoT funktioniert

Der gesamte IoT-Prozess beginnt mit den Geräten selbst, wie Smartphones, Smartwatches oder elektronischen Geräten wie Fernsehern und Waschmaschinen, die Ihnen die Kommunikation mit der IoT-Plattform ermöglichen.

In diesem IoT-Tutorial lernen wir nun vier grundlegende Komponenten eines IoT-Systems kennen:

1) Sensoren/Geräte: Sensoren oder Geräte sind eine Schlüsselkomponente, die Ihnen hilft, Livedaten aus der Umgebung zu erfassen. Alle diese Daten können unterschiedliche Komplexitätsstufen aufweisen. Es könnte sich um einen einfachen Temperaturüberwachungssensor handeln oder um einen Video-Feed.

Ein Gerät kann über verschiedene Arten von Sensoren verfügen, die mehrere Aufgaben ausführen auseinander vom Spüren. Beispiel: Ein Mobiltelefon ist ein Gerät mit mehreren Sensoren wie GPS und Kamera, Ihr Smartphone ist jedoch nicht in der Lage, diese Dinge zu erkennen.

2) Konnektivität: Alle gesammelten Daten werden an eine Cloud-Infrastruktur gesendet. Die Sensoren sollen über verschiedene Kommunikationsmedien mit der Cloud verbunden werden. Zu diesen Kommunikationsmedien gehören Mobilfunk- oder Satellitennetzwerke, Bluetooth, WLAN, WAN usw.

3) Datenverarbeitung: Sobald die Daten erfasst und in die Cloud übertragen wurden, verarbeitet die Software die gesammelten Daten. Dabei kann es sich um einfache Temperaturmessungen oder das Ablesen von Geräten wie Klimaanlagen oder Heizungen handeln. Manchmal kann es aber auch sehr komplex sein, wie beispielsweise das Identifizieren von Objekten mithilfe von Computer Vision auf Video.

4)Benutzeroberfläche: Die Informationen müssen dem Endbenutzer auf irgendeine Weise zur Verfügung stehen, was durch Auslösen von Alarmen auf seinen Telefonen oder durch Senden von Benachrichtigungen per E-Mail oder SMS erreicht werden kann. Der Benutzer benötigt manchmal eine Schnittstelle, die sein IoT-System aktiv überprüft. Beispiel: Der Benutzer hat zu Hause eine Kamera installiert. Er möchte mithilfe eines Webservers auf die Videoaufzeichnung und alle Feeds zugreifen.

Allerdings handelt es sich nicht immer um eine einseitige Kommunikation. Je nach IoT-Anwendung und Komplexität des Systems kann der Benutzer möglicherweise auch eine Aktion ausführen, die kaskadierende Effekte erzeugen kann.

Wenn ein Benutzer beispielsweise Änderungen in der Temperatur des Kühlschranks feststellt, sollte er mithilfe der IoT-Technologie die Temperatur mithilfe seines Mobiltelefons anpassen können.

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IoT-Anwendungen

In diesem IoT-Tutorial werden wir nun verschiedene IoT-Anwendungen sehen:

IoT-Anwendungen

IoT-Anwendungen

IoT-Lösungen sind in zahlreichen Unternehmen branchenübergreifend weit verbreitet. Nachfolgend sind einige der häufigsten IoT-Anwendungen aufgeführt:

Anwendungstyp Beschreibung
Smart Thermostate Hilft Ihnen, Heizkosten einzusparen, indem Sie Ihre Verbrauchsmuster kennen.
Verbundene Autos IoT hilft Automobilunternehmen dabei, Abrechnung, Parken, Versicherung und andere damit verbundene Dinge automatisch abzuwickeln.
Aktivitäts-Tracker Hilft Ihnen, Herzfrequenzmuster, Kalorienverbrauch, Aktivitätsniveau und Hauttemperatur an Ihrem Handgelenk zu erfassen.
Intelligente Outlets Schalten Sie jedes Gerät aus der Ferne ein oder aus. Außerdem können Sie damit den Energiestand eines Geräts verfolgen und benutzerdefinierte Benachrichtigungen direkt auf Ihrem Smartphone erhalten.
Parksensoren Mithilfe der IoT-Technologie können Benutzer die Verfügbarkeit von Parkplätzen in Echtzeit auf ihrem Telefon ermitteln.
Gesundheit verbinden Das Konzept eines vernetzten Gesundheitssystems ermöglicht eine Gesundheitsüberwachung und Patientenversorgung in Echtzeit. Es trägt zu einer verbesserten medizinischen Entscheidungsfindung auf der Grundlage von Patientendaten bei.
Smart City Smart City bietet alle Arten von Anwendungsfällen, die vom Verkehrsmanagement über die Wasserverteilung bis hin zur Abfallentsorgung usw. reichen.
Intelligentes Zuhause Smart Home umfasst die Konnektivität innerhalb Ihres Zuhauses. Dazu gehören Rauchmelder, Haushaltsgeräte, Glühbirnen, Fenster, Türschlösser usw.
Intelligente Lieferkette Hilft Ihnen, Waren unterwegs in Echtzeit zu verfolgen oder Lieferanten dazu zu bringen, Bestandsinformationen auszutauschen.

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Herausforderungen des Internets der Dinge (IoT)

Das Internet der Dinge steht derzeit vor vielen Herausforderungen, wie zum Beispiel:

Vorteile des IoT

Vorteile des IoT

Die wichtigsten Vorteile der IoT-Technologie sind folgende:

  • Technische Optimierung: Die IoT-Technologie trägt wesentlich dazu bei, Technologien zu verbessern und besser zu machen. Mit IoT ist ein Hersteller beispielsweise in der Lage, Daten von verschiedenen Fahrzeugsensoren zu sammeln. Der Hersteller analysiert sie, um sein Design zu verbessern und effizienter zu machen.
  • Verbesserte Datenerfassung: Die traditionelle Datenerfassung hat ihre Grenzen und ist auf die passive Nutzung ausgelegt. IoT ermöglicht sofortiges Handeln auf Daten.
  • Weniger Abfall: IoT bietet Echtzeitinformationen, die zu einer effektiven Entscheidungsfindung und Ressourcenverwaltung führen. Wenn ein Hersteller beispielsweise ein Problem bei mehreren Automotoren feststellt, kann er den Fertigungsplan dieser Motoren verfolgen und dieses Problem mit dem Fertigungsband lösen.
  • Verbesserte Kundenbindung: Mit IoT können Sie das Kundenerlebnis verbessern, indem Sie Probleme erkennen und den Prozess verbessern.

Nachteile IoT

Sehen wir uns nun in diesem Tutorial zum Internet der Dinge einige der Nachteile des IoT an:

  • Sicherheit: Durch IoT-Technologie entsteht ein Ökosystem vernetzter Geräte. Dabei kann es jedoch sein, dass das System trotz ausreichender Sicherheitsmaßnahmen nur eine geringe Authentifizierungskontrolle bietet.
  • Datenschutz: Durch die Nutzung des IoT werden erhebliche Mengen an personenbezogenen Daten in äußerster Detailliertheit offengelegt, ohne dass der Benutzer aktiv daran teilnehmen muss. Dies führt zu vielen Datenschutzproblemen.
  • Flexibilität: Es bestehen große Bedenken hinsichtlich der Flexibilität eines IoT-Systems. Dabei geht es vor allem um die Integration in ein anderes System, da an dem Prozess viele unterschiedliche Systeme beteiligt sind.
  • Komplexität: Auch der Aufbau des IoT-Systems ist recht kompliziert. Darüber hinaus ist die Bereitstellung und Wartung auch nicht sehr einfach.
  • Kundenbindung: Für das IoT gelten eigene Regeln und Vorschriften. Aufgrund der Komplexität dieser Vorschriften ist die Einhaltung jedoch eine große Herausforderung.

Best Practices für IoT

In diesem Tutorial zum Internet der Dinge lernen wir jetzt die Best Practices für IoT kennen.

  • Entwerfen Sie Produkte für Zuverlässigkeit und Sicherheit
  • Verwenden Sie starke Authentifizierungs- und Sicherheitsprotokolle
  • Deaktivieren Sie nicht unbedingt erforderliche Dienste
  • Stellen Sie sicher, dass Internet-verwaltete und IoT-Verwaltungs-Hubs und -Dienste gesichert sind
  • Damit das System länger aktiv ist, sollten energieeffiziente Algorithmen entwickelt werden.

Zusammenfassung

  • Einführung in das Internet der Dinge (IoT): Das Internet der Dinge (IoT) ist ein Netzwerk aus physischen Objekten oder Personen, sogenannten „Dingen“, in die Software, Elektronik, Netzwerke und Sensoren eingebettet sind, wodurch diese Objekte Daten erfassen und austauschen können.
  • Die eigentliche Idee vernetzter Geräte wurde 1970 vorgeschlagen
  • Vier Schlüsselkomponenten des IoT-Frameworks sind 1) Sensoren/Geräte, 2) Konnektivität, 3) Datenverarbeitung, 4) Benutzeroberfläche
  • Verschiedene Anwendungen des IoT sind intelligente Thermostate, vernetzte Autos, Aktivitätstracker, intelligente Steckdosen, Connect Health usw.
  • Technische Optimierung, verbesserte Datenerfassung, weniger Abfall und verbesserte Kundenbindung sind die wichtigsten Vorteile des IoT
  • Sicherheit, Datenschutz, Komplexität und Compliance sind die wichtigsten Herausforderungen des IoT

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