بيئات إنترنت الأشياء الأكثر ذكاءً: المفاتيح والاستخدامات والتقنيات

نعيش اليوم محاطين بأشياء متصلة كانت في السابق "غبية" تمامًا: أعمدة الإنارة، وعدادات الكهرباء، وإشارات المرور، والمركبات، والساعات، وحتى زجاجات المياه أو الملابس المزودة بمستشعراتيُعد هذا النظام البيئي بأكمله جزءًا من إنترنت الأشياء (IoT) ويؤدي إلى ظهور بيئات ذكية بشكل متزايد، قادرة على اتخاذ قرارات تلقائية في الوقت الفعلي والتنسيق مع بعضها البعض تقريبًا دون أن نلاحظ ذلك.

في هذا السياق، الحديث عن بيئات إنترنت الأشياء أكثر ذكاءً لم يعد الأمر مجرد رؤية مستقبلية، بل أصبح ضرورة للمدن والشركات والمستشفيات والمصانع والمنازل التي تسعى إلى مزيد من الكفاءة والاستدامة والراحة. فيما يلي، نستكشف بالتفصيل كيفية دمج إنترنت الأشياء في إدارة المعلومات، والمدن الذكية، والثورة الصناعية الرابعة، وقطاعات مثل الرعاية الصحية والطاقة والزراعة والتجارة، وذلك بالاستفادة من أحدث تقنيات الاتصال مثل الجيل الخامس (5G) وشبكة Wi-Fi 6 وشبكات LPWAN وتقنية BLE وتقنية Zigbee وتقنية Thread.

ما هو إنترنت الأشياء ولماذا يُعدّ أساسياً لخلق بيئات أكثر ذكاءً؟

عندما نتحدث عن إنترنت الأشياء، فإننا نشير إلى شبكة ضخمة من أجهزة مادية مزودة بأجهزة استشعار وبرامج وإمكانية الاتصال تقوم هذه الأنظمة بجمع البيانات ومشاركتها، وفي كثير من الحالات، تتصرف وفقًا لذلك دون تدخل بشري مباشر. ويمكن أن تكون هذه الأنظمة أشياءً متنوعة مثل عدادات المياه، وحاويات القمامة، والروبوتات الصناعية، والأجهزة الصحية القابلة للارتداء، وأعمدة الإنارة، وإشارات المرور.

تتصل هذه الأجهزة عبر الإنترنت أو شبكات الاتصال الأخرى وتسمح تحليل المعلومات في الوقت الفعلي، وأتمتة العمليات، وتحسين عملية اتخاذ القراراتوبالتالي، فإن تحويل البيئة التقليدية إلى بيئة إنترنت الأشياء الذكية يعني تحويل البيانات المتناثرة إلى قيمة: استهلاك أقل للطاقة، وازدحام مروري أقل، وجودة هواء أفضل، وخدمات عامة أكثر مرونة، وسلاسل إمداد أكثر كفاءة، أو تشخيصات طبية أكثر دقة.

لكي يعمل كل هذا بطريقة منسقة، يلزم وجود عدة طبقات: طبقة من أجهزة الاستشعار الموزعة (ما الذي "يقيس" البيئة)، طبقة الاتصالات (الاتصال الذي يحمل البيانات)، ومنصات التخزين والتحليل (السحابة، والحافة، وبحيرات البيانات)، وأخيراً، التطبيقات القادرة على استغلال تلك البيانات لتوفير قيمة حقيقية للمواطنين والشركات والإدارات.

تتناسب هذه الرؤية مع مفهوم المدينة أو البيئة التي تكون "مجهزة ومترابطة وذكية": آلة موسيقيةلأنه يلتقط البيانات من خلال أجهزة الاستشعار؛ مترابطةلأنها تدمج تلك البيانات في منصة مشتركة؛ و ذكيلأنها تطبق التحليلات المتقدمة والذكاء الاصطناعي والنماذج التنبؤية لتحسين العمليات والتخطيط بشكل أفضل للمستقبل.

حوكمة المعلومات كأساس لبيئات إنترنت الأشياء الذكية

لا تُعتبر بيئة إنترنت الأشياء ذكية حقًا إلا عندما يكون هناك حوكمة معلومات قويةلا يكفي نشر أجهزة الاستشعار في كل مكان: من الضروري تحديد كيفية جمع البيانات، وكيفية تخزينها، ومن يمكنه الوصول إليها، وكيفية حمايتها، وكيفية استخدامها للامتثال للوائح واتخاذ قرارات موثوقة.

في الشركات، تسمح إدارة المعلومات الجيدة بما يلي: تحسين الكفاءة التشغيلية، تعزيز الأمن السيبراني والامتثال للوائح فيما يتعلق بحماية البيانات، وإمكانية تتبعها، وجودتها. في المدينة، تفتح إدارة البيانات الحضرية الباب أمام سياسات البيانات المفتوحة، ومشاركة المواطنين، والشفافية، مع الحرص الدائم على الجوانب الرئيسية مثل إخفاء الهوية، والمشاركة بين الإدارات، والتوافق بين المنصات.

تعتمد العديد من مشاريع المدن الذكية على منصات حضرية موحدة (على سبيل المثال، تستند إلى FIWARE وواجهات برمجة التطبيقات المفتوحة) التي تدمج مصادر غير متجانسة: حركة المرور، والطاقة، وجودة الهواء، وإدارة المياه، والسلامة العامة، والتنقل المشترك، وما إلى ذلك. وتوضح حالات مثل منصة VLCi في فالنسيا أنه من الممكن توحيد كل هذه المعلومات وتحويلها إلى خدمات ملموسة للمواطنين ولوحات معلومات للإدارة.

يعتمد هذا النوع من العمارة الحضرية الذكية عادةً على مزيج من بحيرات البيانات، ومستودعات البيانات، ومحركات التحليلات، وتطبيقات الويب أو تطبيقات الهاتف المحمول تُمكّن هذه الأدوات من القيام بكل شيء بدءًا من التحليل التاريخي وصولًا إلى التحليلات التنبؤية باستخدام الذكاء الاصطناعي. والهدف هو أن يستند كل قرار - سواء كان تغيير خطة مرور، أو تعديل إضاءة الشوارع، أو إعادة تصميم مسار حافلة، أو التخطيط لاستثمار في البنية التحتية - إلى بيانات موثوقة.

إنترنت الأشياء والمدن الذكية: التطور نحو مدن أكثر كفاءة وأمانًا واستدامة

تُعدّ المدن الذكية من أفضل الأمثلة على بيئات إنترنت الأشياء الأكثر ذكاءً. تصبح المدينة "ذكية" عندما تُدمج أجهزة الاستشعار والاتصالات والمنصات الحضرية لتحسين الخدمات مثل التنقل، واستخدام الطاقة، وإدارة المياه، وأمن المواطنين، أو جودة الهواء.

لا يوجد نقص في الأمثلة الواقعية: تقوم مدينة شيكاغو بنشر شبكة من أجهزة الاستشعار الحضرية للمراقبة في الوقت الفعلي الظروف البيئية والمناخ وجودة الهواءتُنظّم أوسلو إضاءة الشوارع بناءً على وجود المشاة؛ وتستخدم برشلونة حاويات نفايات ذكية تُنبه السلطات عند امتلائها لتحسين مسارات جمع النفايات. وفي إسبانيا، تحتل مدن مثل بلد الوليد وإشبيلية ومورسيا وبالما دي مايوركا مراكز متقدمة في مؤشرات المدن الذكية العالمية بفضل مبادرات مماثلة.

علاوة على ذلك، تمتلك إسبانيا شبكة المدن الذكية التي تجمع عشرات البلديات حول العالم مجموعات العمل تركز هذه المجموعات على الابتكار الاجتماعي، وكفاءة الطاقة، والبيئة، وجودة الحياة الحضرية، والتنقل، والحكومة الإلكترونية. كما أنها تروج لمشاريع مثل رسم خرائط الضوضاء، ومراقبة جودة الهواء، وشبكات إضاءة LED الذكية، وأنظمة الحكومة الإلكترونية المتقدمة، وأنظمة مشاركة المواطنين.

تتضمن المبادرات الأوروبية مثل مشروع MAtchUP مدنًا رائدة (فالنسيا، دريسدن، أنطاليا) ومدنًا تابعة (أوستند، هرتسليا، سكوبيه، كيرافا) لنشر حلول متقدمة لـ الطاقة والتنقل وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات مع التركيز الشديد على الرصد وتقييم الأثر وإمكانية التكرار. الفكرة هي توسيع نطاق نماذج التجديد الحضري المثبتة وجعل البيئات الحضرية أنظف وأكثر مرونة في مواجهة تغير المناخ وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

عادةً ما يتم تنظيم الخدمات في المدينة الذكية حول عدة ركائز: التنقل الذكية (التنقل والنقل والتخطيط الحضري)، الطاقة الذكية (الطاقة والبيئة)، الحياة الذكية (جودة الحياة، الصحة، التعليم، السلامة)، الحوكمة الذكية (الحكومة الرقمية والمشاركة)، الاقتصاد الذكي (الاقتصاد الدائري ونماذج الأعمال الجديدة) و أ منصة المدن الذكية مستعرض يعمل كغراء تكنولوجي لكل ما سبق.

البنية التحتية لإنترنت الأشياء للمدن الذكية: أجهزة الاستشعار والاتصال والإدارة المركزية

لكي تصبح المدينة بيئة إنترنت الأشياء الذكية حقاً، فإنها تحتاج إلى بنية تحتية قوية تتألف من أجهزة الاستشعار، والاتصالات، وأجهزة القياس، ومستودعات البيانات، وأدوات الإدارةيؤدي كل مكون دورًا محددًا في سلسلة القيمة.

أولاً، وجدنا مجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار موزعة في جميع أنحاء المدينة. أجهزة الاستشعار البيئية فهي تقيس جودة الهواء والضوضاء ودرجة الحرارة والرطوبة، مما يسمح بتخطيط حضري أفضل، وتنفيذ سياسات مكافحة التلوث، والتنبؤ بموجات الحر الشديدة. أجهزة استشعار المرور وتقوم كاميرات الطرق بمراقبة حركة المركبات والاختناقات المرورية والحوادث لتحسين إشارات المرور وتقليل أوقات السفر.

أما أجهزة الاستشعار الرئيسية الأخرى فهي تلك الخاصة بـ الخدمات العامة (المياه والغاز والكهرباء)والتي تكشف عن التسريبات والاستهلاك غير الطبيعي؛ وأنظمة المراقبة (الكاميرات، وأجهزة استشعار الحركة) من أجل السلامة العامة؛ وتلك التي تراقب الحالة الهيكلية للجسور أو الأنفاق أو المباني؛ أو أجهزة استشعار مواقف السيارات التي تبلغ عن الأماكن الشاغرة وتقلل من الانعطافات غير الضرورية من قبل السائقين.

تعتمد إمكانية الاتصال على مزيج من شبكات الهاتف المحمول، وشبكة الواي فاي، وتقنية البلوتوث، وتقنيات نقل البيانات المحددةمن خلال أجهزة التوجيه الخلوية الصناعية أو الخاصة بالنقل، تربط المدينة إشارات المرور والمركبات ومحطات الشحن والأعمدة الذكية أو محطات ضخ المياه، بحيث يمكن لجميع هذه العناصر الإبلاغ عن حالتها وتلقي الأوامر عن بعد.

بفضل أجهزة القياس، يمكن للأنظمة العمل تلقائيًا على البنية التحتيةيشمل ذلك فتح البوابات أو إغلاقها، وإعادة ضبط توقيت إشارات المرور، وتخفيف إضاءة الشوارع، وتغيير الرسائل على لوحات المعلومات، أو تفعيل تحويلات المرور. في الوقت نفسه، تقوم قاعدة بيانات مركزية أو مستودع بيانات أو منصة حضرية بتخزين المعلومات وتمكين التحليلات المتقدمة، بما في ذلك النماذج التنبؤية القائمة على الذكاء الاصطناعي.

وأخيرًا، عادةً ما تمتلك المدن أدوات لـ إدارة الأجهزة المركزية تُمكّن هذه الأدوات من توفير وتشخيص وتحديث وتأمين آلاف أجهزة التوجيه والبوابات وأجهزة الاستشعار الموزعة عن بُعد. وهذا يقلل بشكل كبير من الزيارات الميدانية، ويُحسّن الصيانة، ويعزز الأمن السيبراني للنظام البيئي بأكمله.

تطبيقات إنترنت الأشياء في المدن الذكية: التنقل، والمياه، والنفايات، والطاقة، والمباني

يُعد النقل العام أحد المجالات التي يتألق فيها إنترنت الأشياء في المناطق الحضرية بشكل لافت. وذلك من خلال تجهيز الحافلات والقطارات الخفيفة والترام بـ أجهزة توجيه 4G/5G، وأنظمة التحكم الآلي في المركبات وتحديد مواقعها (AC/AVL)، وأجهزة استشعار داخلية.يمكن للمشغلين معرفة موقع كل مركبة في الوقت الفعلي، وعدد ركابها، واستهلاكها للوقود، ومدى التزامها بالمواعيد.

تتيح لنا هذه الحلول تقديمها للمستخدمين معلومات فورية عن الجداول الزمنية، والترددات، وموقع المركبة، وكثافة الركاب، وشبكة الواي فاي على متنهاتمكنت منظمات النقل في المناطق الحضرية الكبيرة من زيادة عدد المستخدمين بفضل هذه الشفافية والراحة الأكبر، فضلاً عن تحسين المسارات وصيانة الأسطول من خلال تحليل البيانات.

تُعدّ إدارة حركة المرور الذكية حالة استخدام أخرى ذات أولوية. يتم تركيب أجهزة استشعار في المركبات والهواتف الذكية وإشارات المرور والكاميرات تُغذي هذه البيانات منصات تحليلية ترصد الازدحام المروري والحوادث والأنماط المتكررة بناءً على وقت اليوم أو الموسم. وبفضل هذه المعلومات، تستطيع فرق المرور إعادة ضبط إشارات المرور، وتفعيل طرق بديلة، أو إعطاء الأولوية لمرور مركبات الطوارئ والحافلات.

تم تنفيذ هذا النوع من النشر في شبكات حضرية معقدة مثل شبكة نيويورك، حيث تم تحديث آلاف التقاطعات بأجهزة توجيه خلوية مزدوجة ومنصة إدارة عن بُعد، مما حقق تقليل أوقات النشر، وتحسين التنسيق، وزيادة القدرة على الصمود. من نظام المرور.

في قطاع المياه، تساعد تقنية إنترنت الأشياء على تحديث البنية التحتية التي غالباً ما تكون قديمة. وذلك من خلال أجهزة الاستشعار وأجهزة التوجيه الصناعية المثبتة في الخزانات ومحطات الضخ وشبكات الأنابيبيستطيع المشغلون اكتشاف التسريبات، ومراقبة مستويات المياه، والإشراف على جودتها، وتحسين عمليات الصيانة. وينتج عن ذلك انخفاض في حالات انقطاع الخدمة، وتقليل الهدر، وخفض تكاليف التشغيل.

تستفيد إدارة النفايات بشكل كبير من الحاويات والضواغط المتصلة بالإنترنت. وتتيح أجهزة استشعار التعبئة ووحدات الاتصال إمكانية ذلك. تحسين مسارات جمع النفايات، والحد من التنقلات غير الضرورية، وتجنب الازدحام، وتوفير الطاقة في تشغيل الآلات. وقد أظهرت الشركات التي تقدم خدمات الضغط الذكي انخفاضات كبيرة في استهلاك الطاقة والصيانة وحالات التحميل الزائد للحاويات.

بالتوازي مع ذلك، يجري دمج البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية في النظام البيئي الحضري لإنترنت الأشياء. وتتيح محطات الشحن المجهزة باتصال لاسلكي ومنصات إدارة عن بعد مراقبة التوافر والاستهلاك والحوادث وتوزيع الأحمال في الوقت الفعليتجنب ازدحام الشبكة، وتقليل وقت التوقف، والمساعدة في تخطيط مواقع جديدة بناءً على الطلب الفعلي.

تشمل التطبيقات الأخرى البارزة إنارة الشوارع، واللافتات الرقمية، وكاميرات المراقبة. وبفضل شبكات التوصيل اللاسلكية وبوابات الاتصالات الخلوية، تستطيع البلديات التحكم في كل وحدة إضاءة LED بشكل فردي أو في مجموعات، وضبط شدة الإضاءة وفقًا للإضاءة المحيطة أو وجود الأشخاص، وقياس الاستهلاك وتلقي تنبيهات تلقائية في حالة حدوث عطل، مما يحسن السلامة ويقلل من استهلاك الطاقة في الإضاءة بنسبة تصل إلى 70٪.

اعتمدت بعض المدن أعمدة ذكية تجمع بين الاتصال والكاميرات وأجهزة الاستشعار البيئية وشواحن السيارات الكهربائية وتغطية الواي فاي ولوحات المعلومات في موقع واحد، لتصبح بذلك نقاطًا محورية ضمن النسيج الحضري المتصل. ويجري تطبيق حلول مماثلة في المباني الذكيةحيث تسمح أجهزة التوجيه والبوابات وأجهزة الاستشعار بالمراقبة التفصيلية لاستهلاك الطاقة والظروف البيئية والإشغال والأمن وتشغيل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

المنازل المتصلة وأتمتة المنازل: إنترنت الأشياء في الحياة اليومية للناس

إلى جانب القطاعات الحضرية والصناعية، وجدت تقنية إنترنت الأشياء أحد أبرز تطبيقاتها في المنازل. فالمنزل الذكي يدمج أجهزة مثل المصابيح الكهربائية المتصلة، وأجهزة تنظيم الحرارة، وكاميرات المراقبة، والأقفال الإلكترونية، والمقابس الذكية، أو الأجهزة المتصلة والتي يمكن التحكم بها من خلال الهاتف المحمول أو الاستجابة تلقائيًا لقواعد محددة مسبقًا.

تتيح أنظمة الأمان المزودة بكاميرات IP وأجهزة استشعار الحركة وأجهزة كشف الفتح راقب منزلك في الوقت الفعلي، واستقبل تنبيهات فورية، وسجل الحوادث.تسهل الإضاءة الذكية التشغيل/الإيقاف التلقائي، والمشاهد المبرمجة، أو التنظيم بناءً على التواجد في كل غرفة، مما يحسن الراحة ويوفر الطاقة.

تقوم منظمات الحرارة الذكية بتحليل أنماط الاستخدام، ووجود الأشخاص، والظروف الجوية لـ اضبط نظام التحكم في المناخ تلقائيًاخفض فواتير الطاقة دون التضحية بالراحة. في الوقت نفسه، يمكن للثلاجات والغسالات وغسالات الأطباق المتصلة بالإنترنت إرسال تنبيهات الصيانة، وتحسين دورات الغسيل، أو التكامل مع تعريفات الكهرباء المتغيرة.

تظهر أجهزة أكثر غرابة توضح مدى انتشار إنترنت الأشياء: زجاجات المياه التي يسجلون كل رشفة ويذكرون المستخدم بضرورة الحفاظ على رطوبة جسمه.موزعات الروائح التي تتكيف مع الحالة المزاجية أو وقت اليوم، وأواني ونباتات مزودة بأجهزة استشعار تراقب جودة الهواء أو رطوبة التربة، أو مكاتب ذكية تصحح وضعية الجلوس وتضبط الارتفاع والإضاءة.

إنترنت الأشياء في الرعاية الصحية: الأجهزة القابلة للارتداء وإنترنت الأشياء الطبية (IoMT)

يُعد قطاع الرعاية الصحية أحد القطاعات التي يُحدث فيها إنترنت الأشياء تأثيراً بالغاً. ويشمل ما يُسمى بإنترنت الأشياء الطبية (IoMT) الأجهزة الطبية و الأجهزة القابلة للارتداء المتصلة مما يسمح بالمراقبة المستمرة للمريض، وتحسين الوقاية، والعلاجات الشخصية.

ومن بين هذه الأجهزة نجد من أجهزة قياس السمع الرقمية القادرة على التكامل مع أنظمة إدارة الرعاية الصحية وتتيح هذه التقنية قياس السمع عن بعد، وصولاً إلى أجهزة مراقبة الجلوكوز المستمرة التي تسجل اتجاهات وأنماط نسبة السكر في الدم على مدار اليوم، مما يوفر معلومات أكثر بكثير من القياسات الموضعية التقليدية.

وهناك أيضاً دراسات ومنتجات قيد التطوير مثل: أجهزة استنشاق ذكية لعلاج الربو، والتي تسجل متى وكيف يتم استخدام الدواء وترسل البيانات إلى تطبيقات الهاتف المحمول؛ حبوب مزودة بمستشعرات تؤكد تناول أدوية معينة؛ عدسات لاصقة ذكية تقيس ضغط العين للوقاية من الجلوكوما؛ أنسجة مزودة بمستشعرات حيوية تراقب المعايير الفسيولوجية أو أجهزة قابلة للارتداء متطورة تكشف عن اضطرابات النظم أو انقطاع النفس النومي أو مؤشرات أخرى للأمراض المزمنة.

تتيح أجهزة مراقبة المرضى عن بُعد للأشخاص الذين يعانون من أمراض مزمنة تتم مراقبتهم من المنزل، مع إنذارات مبكرة في حالة حدوث أي تدهور.يساهم ذلك في تقليل حالات دخول المستشفيات ونقل المرضى. علاوة على ذلك، تستخدم المستشفيات تقنية إنترنت الأشياء لإدارة الأصول (تحديد مواقع المعدات، ومراقبة المخزون الحرج)، وتحسين تدفق المرضى، وتعزيز التنسيق بين مختلف مستويات الرعاية.

الزراعة الذكية والبيئة والصفقة الخضراء: إنترنت الأشياء في خدمة الاستدامة

في القطاع الزراعي، يفتح إنترنت الأشياء الباب أمام زراعة وتربية ماشية أكثر دقة. تقيس أجهزة الاستشعار المثبتة في الحقول رطوبة التربة، ودرجة الحرارة، والمغذيات، ودرجة الحموضة، أو الظروف المناخيةيُتيح ذلك إجراء تعديلات دقيقة على الري والتسميد والممارسات الزراعية، مما يُترجم إلى زيادة في المحاصيل، وانخفاض في استهلاك المياه، وتقليل الأثر البيئي.

يمكن لأنظمة الري الآلية، المتصلة بهذه المستشعرات، أن للتشغيل والإيقاف التلقائي عندما تصل التربة إلى مستويات رطوبة معينة، يمنع الريّ كلاً من الإجهاد المائي والإفراط في الري. وفي تربية المواشي، تسمح الأطواق والشرائح الإلكترونية المثبتة على الحيوانات بمراقبة مواقعها وصحتها وسلوكها، مما يُمكّن من الكشف المبكر عن الأمراض أو حالات الإجهاد.

في المجال البيئي، تُستخدم تقنية إنترنت الأشياء للمراقبة جودة الهواء، جودة المياه، مستويات الضوضاء، الإشعاع، ومؤشرات أخرىتساعد أجهزة الاستشعار المحمولة صغيرة الحجم والشبكات الحضرية الثابتة في الكشف عن المناطق الحرجة وتصميم سياسات الحد من الانبعاثات. وتراقب خلايا النحل الذكية صحة النحل، وتقيس الأشجار الاصطناعية المزودة بأجهزة استشعار التلوث في نقاط محددة، وتعمل الأنظمة المتقدمة كـ"حماة" للنظم البيئية الهشة.

تتناسب هذه التطبيقات تماماً مع استراتيجيات التحول البيئي والصفقة الخضراء، حيث الإدارة الفعالة للمياه والطاقة والنفايات، فضلاً عن خفض الانبعاثاتهذه أهداف مركزية. وبذلك يصبح إنترنت الأشياء أداة رئيسية لقياس الأداء البيئي للمدن والصناعات والأنشطة الزراعية والتحقق منه وتحسينه.

الثورة الصناعية الرابعة، والخدمات اللوجستية، والتصنيع المتصل: إنترنت الأشياء الصناعية قيد التنفيذ

في القطاع الصناعي، نستخدم مصطلح إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT) للإشارة إلى تطبيق إنترنت الأشياء في المصانع، ووحدات الإنتاج، وشبكات الطاقة، أو البنية التحتية الحيوية. يجمع إنترنت الأشياء الصناعي بين أجهزة الاستشعار، والروبوتات، والذكاء الاصطناعي، والواقع الافتراضي والمعزز ومنصات البيانات لتحقيق عمليات أكثر مرونة وأمانًا وكفاءة.

أحد وظائفها النجمية هي الصيانة الوقائيةتقيس أجهزة الاستشعار المثبتة على الآلات وخطوط الإنتاج الاهتزازات ودرجات الحرارة واستهلاك الطاقة وأوقات الدورات وغيرها من المعايير، مما يسمح بتوقع الأعطال قبل حدوثها، وجدولة عمليات الإيقاف، وإطالة عمر المعدات. وهذا يقلل التكاليف ويمنع الانقطاعات غير المتوقعة.

يعتمد التصنيع الموزع والذكي على التزامن التلقائي للآلات والروبوتات وأنظمة التحكممع بنى تحتية مفتوحة وقابلة للتشغيل البيني بشكل متزايد. وفي الوقت نفسه، تتيح حلول مراقبة الأصول عن بُعد التحكم في المصانع الواقعة على بعد مئات أو آلاف الكيلومترات من مركز القيادة، مما يحسن الإشراف والسلامة.

في مجال الخدمات اللوجستية والنقل، أحدث إنترنت الأشياء ثورة في تتبع البضائع وأساطيل النقل. وتتيح أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المتصلة، وأجهزة استشعار مستوى الوقود، وأجهزة مراقبة سلوك السائق، ومسجلات درجة الحرارة في الشحنات المبردة، إمكانية تتبع البضائع وأساطيل النقل. تحسين المسارات، وتقليل الاستهلاك، وتحسين السلامة، وزيادة رضا العملاء. بفضل الشفافية الكاملة لسلسلة التوريد.

ينضم قطاع التجزئة أيضاً إلى هذه الموجة: من المرايا الذكية في غرف القياس التي تدمج الواقع المعزز، إلى أنظمة إدارة المخزون في الوقت الفعلي أو المتاجر الآلية بدون أمناء صناديق، تهدف جميع هذه التطبيقات إلى تحسين تجربة العملاء، وترشيد التكاليف، وإدارة الأصول بشكل أفضل من المنشأة.

الشبكات الذكية وإدارة الطاقة باستخدام إنترنت الأشياء

يواجه قطاع الطاقة تحدياتٍ مثل الدمج الواسع النطاق لمصادر الطاقة المتجددة، وإدارة الطلب، وظهور المستهلكين المنتجين، وكهربة النقل. وهنا، يلعب إنترنت الأشياء دورًا محوريًا من خلال تمكين الشبكات الذكية، والعدادات المتقدمة، وأنظمة إدارة الطاقة على المستويات المحلية والصناعية والمحلية على حد سواء.

توفر العدادات الذكية بيانات استهلاك شبه فورية، مما يتيح التسعير الديناميكي، وتحديد أوجه القصور، ومشاركة المستخدم النشطة في سوق الطاقة. تعمل أجهزة التحكم في إدارة الطاقة في المنازل والمجتمعات على تنسيق شحن وتفريغ البطاريات، واستخدام الطاقة الشمسية، واستهلاك الشبكة، مما يؤدي إلى تخفيف ذروة الطلب وتحسين الاستقرار.

في بعض النماذج، تصبح الأحياء بأكملها شبكات صغيرة قادرة على توليد وتخزين ومشاركة الطاقة بين الجيران، مما يقلل الحاجة إلى بنية تحتية مركزية ذات موارد زائدة ويعزز المرونة. ويتماشى هذا مع المشاريع التجريبية التي تستخدم بوابات خلوية ومنصات سحابية ووحدات متكاملة لإدارة الاتصالات والتحكم والمراقبة لجميع المكونات.

المنظمات التي كانت تعتمد سابقًا على تقنيات الاتصال القديمة (مثل وصلات T1 أو أجهزة المودم منخفضة السرعة) تنتقل إلى أجهزة توجيه صناعية آمنة تُدار عن بُعدوالتي توفر مرونة أكبر، وتحكمًا دقيقًا، وتحديثات عبر الهواء، ومستوى أمان مناسب لأهمية هذه البنى التحتية.

تقنيات الاتصال لبيئات إنترنت الأشياء الأكثر ذكاءً

يرتكز هذا النظام البيئي لإنترنت الأشياء بأكمله على أساس من تقنيات اتصال شديدة التنوع. لا توجد شبكة واحدة مناسبة لكل شيء؛ فكل حالة استخدام تتطلب حلولاً محددة. توازنات مختلفة بين المدى واستهلاك الطاقة والسرعة والتكلفةفيما يلي أهم عائلات التقنيات.

El 5G إنها نجمة الجيل القادم من الاتصالات المتنقلة: فهي توفر سرعات عالية للغاية، وزمن استجابة منخفض للغاية، وقدرة على التعامل مع ملايين الأجهزة لكل كيلومتر مربع، وكفاءة طاقة ملحوظة. وهذا يجعلها مثالية لـ المركبات المتصلة، والمصانع المزودة بروبوتات متنقلة، والجراحة عن بعد، والواقع المعزز، أو عمليات النشر الحضرية واسعة النطاق. حيث تكون القرارات شبه فورية.

واي فاي 6وهذا بدوره يمثل قفزة نوعية في شبكات الاتصال اللاسلكي المحلية. فهو يزيد السرعة، ويحسن الكفاءة في البيئات التي تضم العديد من الأجهزة المتصلة، ويقلل زمن الاستجابة. وهو مفيد بشكل خاص في المباني الذكية، والمنازل المزودة بالعديد من الأجهزة المتصلة، والمكاتب، والبيئات الصناعية أو التعليمية حيث توجد كثافة عالية من عقد إنترنت الأشياء.

تقنيات LPWAN (شبكة واسعة النطاق منخفضة الطاقة) مثل LoRaWAN أو NB-IoT تتيح لك هذه الأجهزة توصيل الأجهزة التي تحتاج إلى إرسال بيانات قليلة عبر مسافات طويلة، ولكن مع عمر بطارية طويل جدًا. إنها الخيار الأمثل لـ أجهزة الاستشعار في الزراعة، ومراقبة البنية التحتية عن بُعد، وعدادات المياه أو الغاز، وتتبع الأصول في المناطق الواسعة وبشكل عام، أي حالة يحتاج فيها الجهاز إلى العمل لسنوات ببطارية واحدة.

بالنسبة للاتصالات قصيرة المدى ومنخفضة الطاقة، تبرز الخيارات التالية: بلوتوث منخفضة الطاقة (بليه) y زيجبيتنتشر تقنية البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) على نطاق واسع في الأجهزة القابلة للارتداء، وأجهزة الإرسال الداخلية، وأنظمة التشغيل الآلي المنزلية البسيطة، والأجهزة التي تعمل بالبطاريات، حيث تقلل من استهلاك الطاقة مع الحفاظ على اتصال موثوق. أما تقنية زيجبي (Zigbee) فتتألق حيثما دعت الحاجة. شبكات متداخلة قوية وقابلة للتوسعشائعة جداً في الإضاءة الذكية، وأجهزة الاستشعار المنزلية، أو الحلول الصناعية الخفيفة.

وأخيرًا، تقنيات مثل خيطتعتمد هذه التقنية على بروتوكول الإنترنت الإصدار السادس (IPv6) عبر شبكات المناطق الشخصية منخفضة الطاقة (6LoWPANs)، وتوفر اتصالاً آمناً ومنخفض الطاقة قائماً على بروتوكول الإنترنت (IP) لـ المنازل الذكية والبيئات السكنيةتسهيل التوافق بين الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة وتعزيز التكامل مع الخدمات السحابية.

التحديات والفوائد والعائد على الاستثمار في بيئات إنترنت الأشياء الأكثر ذكاءً

لا يخلو نشر إنترنت الأشياء على نطاق واسع من الصعوبات. تواجه المدن والشركات تحديات مثل... حماية البيانات الشخصية، والأمن السيبراني، وقابلية التشغيل البيني بين مقدمي الخدمات، والتمويل الأولي، أو نقص الموظفين المؤهلين لتصميم هذه الأنظمة وصيانتها. علاوة على ذلك، فإن تنسيق العمل بين مختلف الإدارات والوكالات والشركاء التقنيين ليس بالأمر السهل دائمًا.

ومع ذلك، فإن الفوائد القابلة للقياس كبيرة للغاية. أتمتة مهام مثل الإضاءة، جمع النفايات، إدارة الطاقة أو الصيانة يُقلل ذلك بشكل كبير من العمل اليدوي والتكاليف. يمكن لأعمدة الإنارة الذكية أن تُقلل الاستهلاك بنسبة تصل إلى 70%، في حين أظهرت أنظمة المرور التكيفية انخفاضًا ملحوظًا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المركبات المتوقفة.

فيما يتعلق بالاستدامة وجودة البيئة، فإن تطبيقات إنترنت الأشياء في مبانٍ فعّالة، ووسائل نقل عام مُحسّنة، وتنقلات صغيرة، والتحكم في الانبعاثات، ومراقبة جودة الهواء تساهم هذه المقاييس في تقليل البصمة الكربونية وتحسين صحة المواطنين. وتستخدم العديد من المدن هذه المقاييس بالفعل لتوجيه سياسات النقل، والمناطق منخفضة الانبعاثات، وخطط تجديد كفاءة الطاقة.

من منظور اقتصادي، تساعد بيئات إنترنت الأشياء الذكية على جذب الاستثمارات، وتعزيز نماذج الأعمال الجديدة، وتحسين القدرة التنافسية، وتوفير فرص عمل متخصصة.تجد قطاعات مثل السياحة والتجارة والصناعة والطاقة والصحة في إنترنت الأشياء وسيلة للتمييز بين نفسها وتقديم خدمات ذات قيمة مضافة أعلى.

تتيح عمليات النشر التدريجية، المصحوبة بمؤشرات أداء رئيسية واضحة، إمكانية إثبات عائد الاستثمار في غضون بضع سنوات، مما يسهل الحصول على تمويل إضافي ومراحل توسع. علاوة على ذلك، لوحظ اتجاه نحو المنصات الموحدة. يقومون بتجميع البيانات المتعلقة بالنقل والمرافق والطوارئ والخدمات الحضرية.تقليل التكرار وزيادة الكفاءة الإجمالية للنظام.

يُساهم التقارب بين الأجهزة المتصلة، وتحليلات البيانات المتقدمة، والذكاء الاصطناعي، وتقنيات الاتصال الحديثة في تشكيل بيئات إنترنت الأشياء الذكية بشكل متزايد في المدن والمنازل والمصانع والمستشفيات والمزارع والشركات. ومع تحسن إدارة المعلومات، وتوحيد المعايير المفتوحة، وتعزيز الأمن، ستتطور هذه البيئات من مشاريع معزولة إلى الطريقة القياسية لإدارة بيئتنا، مما يوفر لنا خدمات أكثر تخصيصًا واستدامة وكفاءة دون أن نشعر بذلك تقريبًا.