الأنظمة المدمجة وإنترنت الأشياء IOT

النظام المدمج Embedded Systems هو نظام مصمم لأداء وظيفة محددة أو أكثر فهو بمثابة حاسوب صغير عليه برنامج مخصص لغرض معين منفرد أو كجزء من نظام كبير، وتنتشر الأنظمة المدمجة حولنا بكثرة مثل الأجهزة المنزلية والمعدات الطبية والصناعية والعسكرية وأجهزة الإنذار والكاميرات وأنظمة عمل السيارات والطائرات وماكينات الصراف الآلي والحواسيب والهواتف النقالة وغيرها.

يعتمد عمل النظام المدمج على معالج صغير أو متحكم صغير موجود ضمن شريحة رقيقة وقد يحتوي النظام المدمج على واجهة مستخدم UI وقد لا يحتاج إلى وجودها إذ يتم الاستعانة بالواجهات الرسومية GUI عند الحاجة إلى تفاعل المستخدم مع النظام وذلك عندما يُصمم النظام المدمج لأداء أكثر من مهمة فيعد معقداً نوعاً ما.

يقصد بإنترنت الأشياء (Internet of Things (IOT شبكة من الأجهزة المادية المتضمنة مستشعرات وبرمجيات مدمجة تتيح إمكانية الوصول إليها والتحكم بها عبر الإنترنت بدءاً من الأجهزة البسيطة وانتهاءً بالأدوات الصناعية الضخمة والمتطورة وذلك عبر استخدام بروتوكولات اتصال متخصصة.

يهدف إنترنت الأشياء إلى جعل الأشياء أكثر ذكاء والأمثلة حولنا متنوعة مثل تصميم البيوت الذكية والمدن الذكية وأجهزة استشعار الحرائق واستشعار تسرب المياه ومراقبة جودة الهواء ومنظمات الحرارة الذكية والأقفال التلقائية وأجهزة مراقبة الأطفال ومستشعرات النوم وغيرها.

تتنوع تطبيقات إنترنت الأشياء ومجالاته وتدخل في تفاصيل جديدة من حياتنا كل يوم ومنها:

• إنترنت الأشياء للمستهلك Consumer IoT يختص بالأجهزة الشخصية والمنزلية مثل أجهزة الإضاءة وأقفال الأبواب وتجهيزات مساعدة كبار السن.
• إنترنت الأشياء التجاري Commercial IoT مثل المستخدم في قطاعات الصحة والنقل.
• العسكري مثل روبوتات المراقبة.
• الصناعي كما في إدارة المصانع.

يتألف النظام المدمج من ثلاث مكونات أساسية تتموضع على شريحة واحدة تتضمن معالج مصغّر ميكوبروسسر أو Microcontroller لأداء الوظيفة المطلوبة من إنشاء النظام ويمكن تقسيم بنية هذا النظام إلى:

• الجزء المادي ويتكون من مستشعر ومحوّل ومعالج وذاكرة وغيرها.
• البرمجيات ولبناء أي برنامج يتطلب توفر نظام تشغيل مثل ويندوز أو لينوكس أو غيرهما وشيفرة برمجية مكتوبة بإحدى اللغات المناسبة مثل لغة الآلة أو بايثون أو جافا سكريبت أو C أو ++C و غيرها.
• إدارة النظام (Real Time Operating system (RTOS يختص بتشغيل البرامج في توقيت معين.

لا يمكن حصر الفوائد التي يمكنك تحصيلها عند اعتمادك على مبدأ إنترنت الأشياء في أعمالك وشركتك فباستخدامه تتحول الأجهزة الغبية حولك إلى ذكية يمكنها خدمتك مثلما ترغب ويمكنها إرسال البيانات والتواصل مع الأشخاص ومع تجهيزات أخرى ومن هذه الفوائد:

• زيادة كفاءة أداء الأعمال في الشركة وسرعتها.
• خفض التكاليف فالخدمات الرقمية تقلل من النفقات وتزيد أرباح الشركات.
• تحسين مستوى خدمة العملاء.
• رفع مرونة تقديم الخدمات.
• إمكانية تحليل البيانات والمعلومات.

واعتمادك على مهندس مختص بإنترنت الأشياء في تنفيذ ما تطلبه يوفر لك:

• الأمان اللازم لتفادي الاختراق لتجهيزاتك.
• تجنب انتهاك الخصوصية وتسريب البيانات.
• التحكم بالأجهزة عن بعد مثل تشغيل محرك السيارة وإغلاق نوافذ المنزل وغيرها.

ولا بد من الإشارة إلى أن الأنظمة المدمجة المستخدمة لبناء تطبيقات إنترنت الأشياء تتميز بفاعلية أدائها وقلة استهلاكها للطاقة وحجمها الصغير وتعد تكاليف إنتاجها غير عالية نسبياً.

تابع الخطوات التالية للعثور على أفضل خدمة تلائم العمل الذي ترغب بتنفيذه:

• ابدأ بتصفح الخدمات المتوفرة في سوق خمسات حول مشاريع الأنظمة المدمجة وإنترنت الأشياء، ويمكنك الوصول إليها عبر ميزة البحث.
• اقرأ كل خدمة تتضمن ما تبحث عنه مثل:

  1. برمجة الأنظمة المدمجة.
  2. تطوير تطبيقات إنترنت الأشياء.
  3. تصميم الدارات الإلكترونية للأنظمة المضمنة.
  4. كتابة شيفرات برمجية باستخدام Arduino.

• انتبه إلى سعر الخدمة الأساسي والأسعار الإضافية لتطويراتها.
• ادخل إلى حساب مقدم الخدمة على خمسات وانظر فيه:

  1. نبذة عني: تعطيك فكرة عن مؤهلات مهندس الأنظمة المدمجة وخبراته فهذه الأعمال تحتاج مهارة برمجية جيدة مع خبرة في اختبار البرمجيات.
  2. معرض الأعمال: تجد فيه عدداً من المشاريع التي عمل فيها المهندس أو التصاميم التي أنجزها في مجال إنترنت الأشياء.
  3. التقييمات: تتضمن بعضاً من آراء أصحاب الأعمال الذين اشتروا الخدمة من مقدمها وكتبوا تقييماتهم حول تنفيذها وجودتها وبعض التفاصيل الأخرى.

• اختر الخدمات التي تناسب ما تريده ثم تواصل مع مقدميها للنقاش حول مشروعك وخصوصياته وما تريد استلامه من صاحب الخدمة بعد انتهاء مدة التسليم مثل:

  1. مخططات الدارات المصممة.
  2. الشيفرات البرمجية وفق عدد أسطرها.
  3. ملف المحاكاة.
  4. ملفات التشغيل hex file وغيرها.
  5. شرح طريقة إرسال الكود إلى المتحكم الدقيق.
  6. شرح طريقة التوصيل مع الأجزاء الأخرى.
  7. دعم تقني بعد التسليم ومدته.

• انتقِ الخدمة التي وجدتها الأفضل لما تبحث عنه وقم بشرائها بالضغط على أضف إلى السلة.

يعد إنترنت الأشياء جزءاً من الأنظمة المدمجة أو أحد أنواعها ويمكن القول بأن الفرق بينهما:

• النظام المدمج هو برمجية صغيرة تؤدي وظيفة محددة وثابتة أما إنترنت الأشياء فهو نظام أكثر تعقيداً من النظام المدمج.
• لا يعتمد النظام المضمّن على الإنترنت بل يتبع لجهاز أكبر ويتولى مهمة من مهامه بينما لا تعمل تطبيقات إنترنت الأشياء دون اتصال بالإنترنت.
• تحتاج تطبيقات إنترنت الأشياء إلى اهتمام عالٍ بالجانب الأمني حفاظاً على المعلومات والبنية التحتية واستمرار العمل وهو ما لا يلزم في تطوير الأنظمة المدمجة.