Download pdf - Internet inteligentnih uređaja...Aleksandra Labus, Živko Bojović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Fakultet organizacionih nauka. Univerzitet u Beogradu. – Doc. dr Miloš

Internet inteligentnih uređaja

Predavanje 14

Pametna okruženja – deo 2

2

Pametni gradovi

3

Pametni gradovi

– Definicije:

• Grad koji povezuje fizičku, IT i poslovnu infrastrukturu u cilju korišćenja kolektivne

inteligencije grada.

• Grad koji ulaže u ljudski i društveni kapital i tradicionalnu i modernu

komunikacionu infrastrukturu u cilju uticaja na ekonomski rast i kvalitet života, s

pametnim upravljanjem prirodnim resursima.

• Grad čija je zajednica spremna da uči, da se prilagođava i uvodi inovacije.

– Primena širokog spektra IoT aplikacija treba da obezbedi pametnu infrastrukturu u

oblastima kao što su:

• saobraćaj, električna energija, snabdevanje vodom, stambena izgradnja i javni servisi.

4

Pametni gradovi

– Elementi pametnog grada:

1. Pametna ekonomija,

2. Pametno stanovništvo,

3. Pametna uprava,

4. Pametan saobraćaj,

5. Pametna okolina i

6. Pametan život.

5

Pametni gradovi – domeni primene

– Administracija – transparentan, efikasan i racionalan rad svih službi.

• Povezivanje putem informacionih tehnologija, objavljivanje informacija na

internetu, vođenje javne evidencije molbi građana, itd.

– Pametne zgrade – automatizacija sistema unutar jedne zgrade u jedinstvenu celinu.

• Međusobna komunikacija delova zgrade i jedne zgrade sa susednim.

– Javna bezbednost – kamere za nadgledanje objekata

– Programi participacije – IoT rešenja podstiču deljenje ideja i informacija i učešće

građana u donošenju odluka.

6

Pametni gradovi – domeni primene

– Zdravstvo – integracija servisa pametnog zdravstva sa ostalim delovima ekosistema

radi uvećanja efikasnosti, kvaliteta usluga i načina lečenja.

– Obrazovanje – gradovi pružaju obrazovne servise i motivišu građane da se uključe u

obrazovni proces.

– Saobraćaj – regulacija saobraćaja od strateške važnosti. Interaktivno upravljanje iz

centralnog sistema za nadzor i regulaciju; analiza i unapređenje saobraćajnih tokova.

– Energetika – povezivanje različitih energetskih sistema u jedinstvenu mrežu,

jednostavan pristup sistemu za distribuciju energije.

– Životna sredina – upravljanje energijom i otpadom i smanjenje emisije štetnih gasova.7

Pametni gradovi – višeslojna arhitektura

1. Sloj za merenje i očitavanje (sensing):

• Uređaji koji prikupljaju i obrađuju podatke iz okruženja

2. Mrežni sloj za pristup iot infrastrukturi (network-centric iot):

• Komunikacioni kanal od senzora do interneta. Ključni izazovi interoperabilnost i koegzistencija.

3. Cloud orijentisana komponenta iot infrastrukture (cloud-centric iot):

• Obrada i distribucija podataka; stavlja podatke i servise na raspolaganje korisnicima.

4. Aplikativni sloj iot infrastrukture (data-centric iot):

• Aplikacije koje koriste podatke prikupljene na senzorskom sloju, na osnovu kojih upravljaju

različitim uređajima i objektima u pametnom gradu.

8

9

Pametni gradovi – servisi

– Pristup podacima o kvalitetu vazduha, rezultatima građevinske inspekcije i sl.

– Parking aplikacije koje vozačima pokazuju gde je najbliže slobodno mesto, čime se

štedi vreme, gorivo, novac, smanjuje emisija štetnih gasova i gužve.

– Aplikacije pomoću kojih korisnici sami mogu da upravljaju gradskom imovinom, kao

što su kante za smeće, telefonske govornice i sl.

10


– Sistemi za odbacivanje tehnološkog otpada, kao što je Pay-As-You-Throw, koji

podstiče građane da ga u većoj meri šalju na reciklažu, da koriste tehnologije kao što

je RFID da bi poboljšali razvrstavanje i sl.

– Aplikacije koje policiji omogućuju prikupljanje podataka u realnom vremenu u cilju

povećanja bezbednosti.

– Primena aplikacija za usmeravanje saobraćaja koje proračunavaju najbolju rutu s

ciljem da se ubrza saobraćaj i smanji emisija štetnih gasova.

11


12Strawberry Tree Sistemi za merenje buke i zagađenja


13

„Crack“ senzoriUltrazvučni senzori nivoa

otpada u kantama


– Aplikacije s digitalnim mapama i informacijama za građane i turiste o spomenicima,

muzejima, restoranima, gužvama u saobraćaju i drugim.

– Infokiosci sa informacijama za turiste i za pružanje usluga, npr. za:

• kupovinu karata za gradski prevoz.

– Bežični pristup internetu u gradskom prevozu i podzemnoj železnici.

14


– Aplikacije na društvenim mrežama za efikasno i pravovremeno dostavljanje

informacija o hitnim i kriznim situacijama.

– Efikasan sistem osvetljenja u gradovima.

– Stanice za punjenje mobilnih uređaja korišćenjem solarne energije.

– Samouslužno iznajmljivanje bicikala u gradu.

– Internet pristup za sve građane kako bi se podstakao ekonomski razvoj.

15

Pametan saobraćaj

16

Problemi sa saobraćajnom infrastrukturom

– Saobraćajna zagušenja su u porastu širom sveta kao rezultat povećane motorizacije,

urbanizacije, rasta populacije i promene u gustini naseljenosti.

– Zagušenja smanjuju efikasnost saobraćajne infrastrukture i povećavaju vreme

putovanja, zagađenje, potrošnju goriva, zastoje i broj saobraćajnih nezgoda.

– Eksploatacijom putne infrastrukture povećava se potreba za njenom rekonstrukcijom i

redovnim održavanjem.

– Veliki troškovi izgradnje novih i održavanje, popravke i obnove postojećih puteva.

17

Pametan saobraćaj – rešenje

– Rešenje su projekti zasnovani na upotrebi računarskih sistema i simulacije različitih

saobraćajnih slučajeva:

• odnosno objedinjavanje informatičkih i saobraćajnih infrastruktura.

– Novu infrastrukturu čine mreže:

• puteva, pruga, aerodroma, stanica i luka povezanih sistemima zasnovanim na

internetu.

– Inteligentni sistemi obezbeđuju:

• proaktivno održavanje i bržu i kvalitetniju dijagnostiku;

• poboljšavaju mobilnost i bezbednost učesnika u saobraćaju, skraćuju vreme

putovanja i smanjuju zagađenje životne sredine.

18

Inteligentni transportni sistemi (ITS)

– Automatizovani sistem za obaveštavanje i upravljanje saobraćajem, sastavljen od

namenskog hardvera i softvera.

– Identifikuju trenutno stanje u saobraćaju prikupljanjem podataka od značaja za

saobraćaj, u realnom vremenu.

– Omogućuju:

• automatsko upravljanje saobraćajem,

• informisanje učesnika o stanju na putevima,

• podršku u rešavanju hitnih slučajeva,

• elektronsku naplatu putarine.

19


– Čine ih:

1. inteligentna infrastruktura i

2. inteligentna vozila.

– U infrastrukturu spadaju:

a) centralni server (ili severi) sa specijalizovanim softverom;

b) senzori povezani s centralnim serverom;

c) saobraćajni znaci promenljivog sadržaja (daljinski kontrolisane semafor table);

d) video kamere povezane s centralnim serverom putem bežičnog ili žičanog

prenosa;

e) žičani i bežični prenos podataka.

20


– Čine ih:

1. inteligentna infrastruktura i

2. inteligentna vozila.

– Sastavni deo su i:

a) saobraćajni sistemi (raskrsnice, ulice, koridori, zone i autoputevi);

b) primene IoT (detekcija incidenata, dinamičko rutiranje saobraćaja, automatska);

c) optimizacioni modeli i upravljački algoritmi;

d) sistemi vrednovanja koji uključuju različite modele i procedure vrednovanja.

21


– Podatke prikupljaju senzori koji:

• Snimaju tok saobraćaja,

• beleže prekoračenje brzine,

• Registruju promene magnetnog polja,

• Mere težinu i međusobno rastojanje vozila, itd.

– Informacije se od senzora do centralnog servera najčešće prenose bežično:

• rezervisani opsezi radio-frekvencija na kojima je zabranjeno emitovanje drugih sadržaja.

– Prikupljeni podaci se dinamički obrađuju na serverima da bi se moglo predvideti

kakvo je stanje u saobraćaju.

– Informacije se prosleđuju vozačima i osoblju u operativnim centrima.22


– Arhitektura ITS-ova:

• Tehnički aspekti;

• Pravna pitanja i

• Poslovna pitanja.

– Arhitektura može biti na:

• Nacionalnom,

• Regionalnom,

• Gradskom ili drugom nivou.

– Za puno iskorišćenje potrebni:

• Koordinacija i

• Usaglašavanje s međunarodnom transportnom mrežom. 23


– Primene:

• Automatsko praćenje saobraćaja:

– Vremenske prilike;

– Stanje na kolovozima;

– Obaveštavanje vozača kroz:

» Uređaje u vozilu ili

» Znakove iznad puta.

– Kompatibilnost i interoperabilnost sa informacionim sistemima drugih zemalja radi:

• Realizacije međunarodnih putovanja:

– Putarina,

– Interni propisi i sl.24


– Primene:

1. Automatska rampa koja reguliše prilaz autoputevima.

2. Kontrola brzine na autoputevima da bi se uravnotežio protok vozila.

3. Sistemi za otkrivanje nesreća koji automatski šalju poruke:

• centrima za kontrolu saobraćaja i

• neposredno upozoravaju vozača.

25


– Primene:

1. Sistemi za inteligentno prilagođavanje brzine kojima se ograničenja menjaju zavisno

od stanja na putu ili vremenskih prilika.

2. Automatska naplata putarine bez zadržavanja na naplatnim rampama.

3. Automatsko pozivanje pomoći u slučaju nesreće, instalirano u vozilu.

26

ITS primena

– Upravljanje drumskim prevozom u izuzetnim uslovima (prolazak kamiona sa

opasnom robom, nadziranje na mostovima i u tunelima, itd.).

– Automatsko otkrivanje saobraćajnih prekršaja:

• Prebrza vožnja,

• Nepoštovanje signalizacije.

27

– Dinamičko informisanje putnika u vezi s

javnim prevozom:

• Vreme polaska ili dolaska u neku stanicu,

• Kašnjenje, alternativna rešenja u slučaju kvara,

• Obaveštenja za invalide, cene i načini naplate i dr.

Pametan parking

– Cilj da se prevaziđu:

• Dugo traženje slobodnog mesta,

• Stvaranje gužve u saobraćaju,

• Parkiranje na nedozvoljenim mestima i slično.

– Smanjuje mogućnost kršenja saobraćajnih propisa i stvaranja gužve u saobraćaju.

28

Pametan parking

– Mogućnosti:

• Strateška kontrola puta:

– Praćenje i kontrola zagušenja puteva,

– Sprečavanje nelegalnog parkiranja i dr.

• Upravljanje slobodnim prostorom u određenoj zoni:

– Prognoza slobodnih parking mesta,

– Rezervacija parking mesta,

– Praćenje podataka:

» O objektu,

» O pristiglim vozilima,

» O vozilima koja su napustila objekat.29

Pametan parking

– Mogućnosti:

• Smernice za parkiranje:

– Broj i lokacija objekata za parking,

– Dostupnost parkinga,

– Korišćenje panela za prikazivanje različitih poruka i dr.

• Operativna kontrola objekata:

– Kontrola uplata automatski izdatih karata,

– Identifikacija vozila i korisnika.

30

Pametna vozila

31

Pametna vozila

– Usavršavanjem elektronskih delova i njihovom integracijom u jedinstveni pametni

računarski sistem omogućuje se:

• udobno,

• efikasno i

• bezbedno upravljanje vozilom.

– Prvi koraci u razvoju:

• elektronsko ubrizgavanje goriva,

• kontrola raspodele snage za svaki točak,

• računarska dijagnostika,

• napredni air-bag sistemi,

• satelitska navigacija.

32

Pametna vozila

– Aktuelni trendovi:

• Komandni računar sa touchscreen interfejsom,

• Hibridni (potpuno kontrolisan motor) gde računar:

– Nadgleda,

– Određuje i

– Prilagođava snagu motora.

• Sistemi za asistenciju pri vožnji:

– Pomoć pri parkiranju,

– Promena brzine.33

Pametna vozila

– Rešenja zasnovana na govornim tehnologijama – Automatic Speech Recognition,

Text to speech:

• koja omogućuju upravljanje funkcionalnostima vozila, vršenje poziva, slanje

poruka glasom.

– Pametna vozila opremljena su velikim brojem senzora koji:

• preko naprednih informacionih tehnologija (LTE, GPS) su povezani sa

aplikacionim serverima na cloud-u,

• nude putnicima bezbednu i udobnu vožnju i zabavu.

– Mreža senzora sastavljena je od velikog broja inteligentnih uređaja sposobnih da

detektuju, obrade i prenesu računarskom sistemu veliki broj različitih informacija.

34

Pametna vozila

– Informacije koje se prenose računarskom sistemu mogu biti:

• lokalnog karaktera – rad pojedinih delova mašine;

• eksternog karaktera – stanje kolovoza, klimatske prilike, odstojanje od susednog

vozila, detekcija saobraćajnih znaka i promena brzine itd.

– Vrste senzora u vozilima:

• biosenzori, hemijski,

• akustički, optički senzori,

• neuronski,

• radari,

• magnetski senzori,

• infracrveni,

• akcelerometri. 35

Pametna vozila

– Vozilo može samostalno da komunicira:

• sa drugim vozilima

(V2V, vehicle-to-vehicle), ili

• sa infrastrukturom

(I2V i V2I, infrastructure-to-vehicle u

oba smera).

– Na ovaj način vozilo može da uspostavi

hitne pozive u određenoj situaciji,

sakupljajući što je moguće više

podataka iz okolnih mreža.

– V2R i R2V (vehicle-to-road i obrnuto)36

Pametna vozila – napredni servisi

– Upravljanje vozilom pomoću ekrana, touchpada ili glasovnim naredbama; primeri:

• Audi MMI touch

• BMW iDrive

• Mercedes COMAND

37


– Head-Up displej na vetrobranskom staklu omogućuje:

• bezbedniju vožnju:

– vozač ne “skida” pogled sa puta (ne gleda u centralni ekran ili mobilni aparat).

• reprodukciju slike sa računara ili mobilnog aparata sa informacijama o:

– brzini, klimi, radu motora

– dolaznom pozivu, mejlu, SMS-u

– navigacionim detaljima i dr.

– Mogu se nabaviti samostalni „hud“ uređaji koji imaju:

• sopstveni ekran ili

• projektuju sliku na staklo.

38


– Message centar – vozaču i putnicima prosleđuje informacije vezane za brojne

sadržaje na odredištu:

• lokacije restorana,

• položaj tržnih centara,

• slobodna parking mesta u zatvorenim i otvorenim parking prostorima u gradu

• navigaciju do objekata od interesa za vozača i putnike.

• opterećenje na saobraćajnicama,

• stanje na raskrsnicama,

• incidente na putevima,

• vremenske prilike duž puta (temperatura, brzina vetra i dr.),

• stanje kolovoza (vlažnost, oštećenost i dr).

39


– Računar povezan sa motorom i internetom:

• Kontinualno prati i izveštava o stanju goriva

• Poseduje informacije i prati udaljenost od okolnih stanica za punjenje gorivom

sugeriše odluke vozaču.

– Parking assistant pruža pomoć pri parkiranju:

• U vidu informacija o zagušenjima na putevima,

• Incidentima u saobraćaju i

• Lokacijama dostupnim za parking.

– Inteligentni sonar:

• Panoramski pogled na ekranu multimedijalnog sistema omogućava da se vozilo

posmatra iz ptičje perspektive i da se „vidi kroz predmete“. 40

Literatura

– Cirani, S., Ferrari, G., Picone, M., & Veltri, L. (2018). Internet of Things: Architectures,

Protocols and Standards. John Wiley & Sons.

– Božidar Radenković, Marijana Despotović-Zrakić, Zorica Bogdanović, Dušan Barać,

Aleksandra Labus, Živko Bojović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Fakultet

organizacionih nauka. Univerzitet u Beogradu.

– Doc. dr Miloš Milutinović, (2017). Internet inteligentnih uređaja, Visoka škola

akademskih studija „Dositej“, Beograd.

41