ÚVOD / Studijní obory / Sylaby / Analýza dat a jejich vizualizace

Internet věcí

Cílem předmětu je seznámit studenty s Internetem věcí (IoT). Zaměříme se na  IoT jako na zdroj dat a budeme probírat různé způsoby práce s tímto zdrojem. Předměr představí na případových studiích způsoby využití včetně dopadů na softwarovou architekturu systémů. V průběhu předmětu budou studenti řešit formou projektu praktickou úlohu z oblasti IoT. Předmět bude také obsahovat úvod do měření a fyzikálních charakteristik studovaných systémů.

Sylabus předmětu

  1. Elektronika a bezpečnost  - základy elektroniky pro potřeby IT: definice základních veličin, 
    Ohmův zákon, sériové a paralelní řazení rezistorů, přehled základních metod řešení lineárních obvodů, voltový dělič, zásady bezpečnosti práce s elektrickým proudem
  2. Základy technických měření a zpracování dat - návrh a příprava měření. Přesnost a optimalizace měření, zpracování naměřených hodnot. Chyby, resp. nejistoty měření. Regresní metody, interpolace atd.
  3. Senzory a jejich fyzikální principy, základní aspekty přenosu dat mezi zařízeními - principy převodníků fyzikálních veličin, nejčastěji používané senzory v technické praxi : měření teplot, měření tlaků, měření průtoků, měření koncentrací atd. Kontaktní a bezkontaktní čidla, způsoby přenosu signálů - hardwarová rozhraní, měření s dálkovým přístupem: Wi-fi, RF, GSM a další způsoby přenosu
  4. DAQ systémy - návrh měřicího řetězce a jeho komponent pro ASSD - automatizované systémy sběru dat.  Komunikace DAQ systémů s řidicími systémy /DCS - Distributed Control System/ a jejich typickými realizacemi
  5. Mikrokontroléry - typická architektura a základní prvky mikrokontrolérů, typy pamětí, interakce s analagovými a digitálními signály, nízkoúrovňové programování mikrokontrolérů v C, tvorba driverů, práce s přerušeními, ošetření paralelního zpracování procesů, vývojové nástroje.
  6. Komunikační protokoly a technologie - přehled nejčastěji používaných komunikačních protokolů a technologií v IoT (např. Zigbee, Z-Wave, Bluetooth LE, MQTT, AMQP, COAP). Základní principy fungování protokolů, typické příklady použití, programová podpora pro implementaci protokolů.
  7. IoT Node - požadavky na IoT Node (energetická náročnost, drátový / bezdrátový přenos dat, zabezpečení, ...), typické architektonické řešení IoT Node, HW požadavky.
  8. Programování IoT Node - přehled nejčastěji používaných programovacích jazyků pro programování IoT Node, základy programovácího jazyka Python, představení typických zástupců mikropočítačů používaných v hobby úlohách jako IoT Node, interkace s digitálními signály, propojení IoT Node s okolním světem.
  9. Komunikace IoT Node s cloudem - architektonické řešení komunikace IoT Node s cloudem, představení různých přístupů včetně jejich slabých a silných stránek
  10. Komunikační sítě IoT - základní principy fungování a omezení sítí LoRa, SigFox, příklady použtí jednotlivých sití v praxi.
  11. Přehled IoT platforem - seznámení se s vybranými platformami pro IoT, např. MS Azure, IBM Bluemix a jiné.
  12. IoT pro hobby účely vs. průmyslové využití - odlišnosti na úrovni architektury řešení, HW, SW, komunikační protokoly, bezpečnost, aj.

Organizace výuky

Prezenční forma

Výuka probíhá ve 12 přednáškách po 3 hodinách a 12 seminářích po 3 hodinách.

Doporučená literatura

Základní:
  • CHOU, T.: Precision: Principles, Practices and Solutions for the Internet of Things, lulu.com, 2016
  • MCEWEN, A.: Designing the Internet of Things, Wiley, 2013
  • WAHER, P.: Learning Internet of Things, Packt Publishing, 2015
Doporučená:
  • KRANZ, M.: Building the Internet of Things: Implement New Business Models, Disrupt Competitors, Transform Your Industry, Wiley, 2016
  • ERL, T.: Cloud Computing Design Patterns, Prentice Hall, 2015