IoT NoT cursus

Welkom

Deze cursus is de handleiding bij de opleiding IoT op 12 maart 2024 van Steven Mertens. Ze dient vooral als een leidraad voor een aantal oefeningen.

Afbakening

IoT of Internet of Things is een enorm studiedomein. Alles wat maar enigszins aan het internet hangt en communiceert met een server kan je al als IoT apparaat bekijken. IoT heeft de potentie om onze huizen, steden, industrieën en zelfs onze gezondheidszorg te transformeren door objecten en apparaten te verbinden en hen in staat te stellen gegevens te verzamelen, te communiceren en te handelen op een manier die voorheen ondenkbaar was. Daarom kijken we naar eens naar een aantal voorbeelden en gaan we een aantal beperkingen toepassen op deze cursus zodat we de bomen door het bos kunnen blijven zien. NoT heb ik zelf uitgevonden en staat voor Netwerk of Things. IoT zonder internet

Waar gaan we niet op ingaan

• monitoring van een fleet

Tegenwoordig zijn bijvoorbeeld (bijna) alle nieuwe auto's verbonden met de servers van hun constructeurs. Naast de simpele (rit)data voor de chauffeurs wordt er ook heel veel andere data meegestuurd. Constructeurs kunnen zo sneller reageren met terugroepacties en de auto's van de toekomst verbeteren. IoT kan ook het gedrag van de fleet beïnvloeden: Tesla heeft met de orkaan Florence in 2018, de capaciteit van de batterijen vergroot zodat de Teslas sneller konden evacueren (artikel). We kennen ook enkele negatieve voorbeelden waar bepaalde oudere toestellen 'kapot' worden gemaakt zodat er nieuwe toestellen moeten gekocht worden (artikel). Normaal gaan contructeurs dit niet bewust doen, maar iedereen kent wel de term 'planned obsolescence'.

• bijhouden van metadata

Metadata speelt een belangrijke rol bij het begrijpen, beheren en gebruiken van de enorme hoeveelheid gegevens die door IoT-apparaten worden gegenereerd. Het biedt een ​​belangrijk kader het gebruik van IoT-gegevens. Zeker als je op de metadata AI kan loslaten. Maar hier gaan we niet op ingaan.

Waar gaan we wel op ingaan

• de micro-elektronica bied de mogelijkheid om eenvoudig inputs en outputs aan een netwerk te koppelen. Inputs zijn analoge en digitale sensoren, outputs kunnen lampen, verwarmingen of programma's zijn die iets doen.
• Hoe verloopt de communicatie:
  • We kunnen de micro-elektronica rechtstreeks tegen elkaar laten praten. (P2P)
  • We kunnen gebruik maken van een eigen server om alles te beheren. (NoT)
  • We kunnen een publieke server gebruiken om alles aan elkaar te binden. (IoT)
• Praktisch een keertje de toestelletjes installeren en iets mee maken.

Theorie

Hoe gaat de communicatie

Zonder een volledige cursus datacommunicatie te schrijven, moeten we wel even stilstaan bij hoe de communicatie verloopt. Hoe je het draait of keert IoT en NoT moet kunnen communiceren. Dit kan gebeuren via verschillende kanalen:

draadloos

We bespreken niet alle protocollen, maar dit zijn denk ik de belangrijkste

• WIFI: recentelijk zijn er verschillende apparaten op de markt gekomen die verbonden worden met Wifi. Voordeel is dat het een gekend en open protocol is. De boodschappen die via wifi worden verstuurd is nog niet standaard. Je moet ook geen extra infrastructuur voorzien, meestal kan je de eigen AP's gebruiken. Je moet wel opletten voor de verschillende WIFI snelheden. Niet elk apparaat ondersteund bijvoorbeeld WIFI6.
• Zigbee: Zigbee is een open standaard voor draadloze verbindingen tussen apparaten op korte afstand. Het is bedoeld als aanvulling op Bluetooth en Wi-Fi. Het wordt gebruikt voor het doorsturen van sensorgegevens bijvoorbeeld betreffende de gezondheid van een patiënt, of beweging/aanwezigheid van mensen in een ruimte en voor besturing van apparaten. Een Zigbee-verbinding is zeer robuust maar de bandbreedte en de transmissiesnelheid zijn in vergelijking met Bluetooth-, Wi-Fi- en andere draadloze verbindingen, gering. Zigbee is ontworpen voor toepassingen in de domotica, bijvoorbeeld om in een woning of een gebouw met minimale middelen op afstand de dimmers en de aan/uit-schakelaars van de verlichting te bedienen.
• Z-wave: Z-Wave is een protocol voor draadloze communicatie dat voornamelijk wordt gebruikt voor domotica. Het is een energiezuinig mesh-netwerk dat gebruik maakt van radiogolven om van apparaat naar apparaat te communiceren waardoor draadloze bediening van huishoudelijke apparaten en andere apparaten mogelijk is, zoals lichtregeling, beveiligingssystemen, thermostaten, ramen, sloten en garagedeuropeners. Net als andere protocollen en systemen die zijn gericht op de markt voor huis- en kantoorautomatisering, kan een Z-Wave-systeem worden bediend via internet vanaf een smartphone, tablet of computer, en lokaal via een slimme luidspreker, draadloze sleutelhanger of een wandschakelaar met een Z-Wave gateway of centraal besturingsapparaat dat zowel als hubcontroller en als portaal naar buiten dient.
• GSM (3G, 4G, 5G):

bedraad

• ethernet:
• KNX:
• OBD/canbus:
• RS486:
• PLC:

boodschappen

• MQTT
• HTTP
• Websocket/API
• SMS
• OCPP

Oefeningen

• Verbind de shelly's met je netwerk
• zorg ervoor dat de ene shelly de andere doet aan en uitgaan
• laat een lamp aangaan als de temperatuur hoger dan 22 graden wordt
• installeer je Home Assistant server
• maak een knop die de lamp laat branden