ÚVOD / Studijní obory / Sylaby / Internet věcí

Internet věcí

Cílem předmětu je seznámit studenty s Internetem věcí (IoT) a pochopením základních principů fungování IoT. Studenti se naučí navrhovat a stavět vlastní IoT řešení s využitím dostupných platforem jako jsou populární hobby řešení Arduino, Raspberry, přes poloprofesionální řešení, např. BigClown, až po profesionální řešení typu PLC, které svým zaměřením mají přesah až do řešení označovaných jako Industry 4.0 Na případových studiích studentům předmět představí reálné využití IoT v praxi. Předmět studenty rovněž seznámí se základy návrhu 3D modelů a 3D tisku. 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. Základní představení elektrických součástek.
  2. Základy technických měření a zpracování dat - návrh a příprava měření. Přesnost a optimalizace měření, zpracování naměřených hodnot. Chyby, resp. nejistoty měření. 
  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. Mikrokontroléry - typická architektura a základní prvky mikrokontrolerů, typy pamětí, interakce s analogovými a digitálními signály, nízko úrovňové programování mikrokontrolerů v C, tvorba driverů, práce s přerušeními, ošetření paralelního zpracování procesů, vývojové nástroje.
  5. 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. 
  6. IoT Node - požadavky na IoT Node (energetická náročnost, drátový / bezdrátový přenos dat, zabezpečení, ...), typické architektonické řešení IoT Node, HW požadavky.
  7. 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, interaKce s digitálními signály, propojení IoT Node s okolním světem.
  8. Komunikační sítě IoT - základní principy fungování a omezení sítí LoRa, SigFox, IQRF, MESH. Příklady použití jednotlivých sítí v praxi. 
  9. Přehled IoT platforem - seznámení se s vybranými platformami pro IoT, např. MS Azure, IBM Cloud, Unicorn Application Framework a jiné.
  10. 3D tisk - přehled technologií 3D tisku, základní terminologie, příprava tiskových dat, typy filamentů a jejich použití, multimateriálový tisk, kalibrace 3D tiskárny.
  11. 3D modely - přehled nástrojů pro tvorbu 3D modelů, základní principy tvorby 3D modelů, tvorba 3D modelů pomocí programování, příprava modelu pro tisk a pokročilé slicování.
  12. IoT pro hobby účely vs. průmyslové využití - Využití PLC v průmyslu. Základní přístupy v návrhu. Odlišnosti na úrovni architektury řešení, HW, SW, komunikační protokoly, bezpečnost, aj. 

Doporučená literatura

Základní učební texty a pomůcky

  1. MALÝ, M. Hradla, volty, jednočipy (Úvod do bastlení), 1. vydání, Praha 2017, Edice CZ.NIC, ISBN 978-80-88168-26-3 (v pdf), ISBN 978-80-88168-23-2 (tištěná verze), 510 stran
  2. CHOU, T. Precision: Principles, Practices and Solutions for the Internet of Things, Crowdstory, Edition 1.4, 2016
  3. MCEWEN, A. a CASSIMALLY., H. Designing the internet of things. Chichester, England: Wiley, 2014. ISBN 9781118430651.
  4. HORNE, R. a HAUSMAN K. K. 3D Printing For Dummies. For Dummies, 2017. ISBN: 1119386314.