ما هي ميزات أجهزة الاستشعار الذكية في المستقبل؟ - الجزء الأول

(ملاحظة المحرر: هذه المقالة مترجمة من موقع ulinkmedia.)

أصبحت أجهزة الاستشعار منتشرة في كل مكان. لقد وُجدت قبل الإنترنت بزمن طويل، وبالتأكيد قبل إنترنت الأشياء. تتوفر أجهزة الاستشعار الذكية الحديثة لتطبيقات أكثر من أي وقت مضى، ويشهد السوق تغيرات متسارعة، وهناك العديد من العوامل الدافعة للنمو.

تُعد السيارات والكاميرات والهواتف الذكية وآلات المصانع التي تدعم إنترنت الأشياء مجرد أمثلة قليلة من بين العديد من أسواق التطبيقات لأجهزة الاستشعار.

• أجهزة الاستشعار في العالم المادي للإنترنت

مع ظهور إنترنت الأشياء، ورقمنة التصنيع (نسميها الصناعة 4.0)، وجهودنا المستمرة للتحول الرقمي في جميع قطاعات الاقتصاد والمجتمع، يتم تطبيق أجهزة الاستشعار الذكية في مختلف الصناعات، وينمو سوق أجهزة الاستشعار بشكل أسرع وأسرع.

في الواقع، تُعدّ المستشعرات الذكية، من بعض النواحي، الركيزة الأساسية لإنترنت الأشياء. في هذه المرحلة من انتشار إنترنت الأشياء، لا يزال الكثيرون يُعرّفونه من منظور أجهزة إنترنت الأشياء. يُنظر إلى إنترنت الأشياء غالبًا على أنه شبكة من الأجهزة المتصلة، بما في ذلك المستشعرات الذكية، والتي يُمكن تسميتها أيضًا بأجهزة الاستشعار.

لذا فهي تشمل تقنيات أخرى مثل أجهزة الاستشعار والاتصالات التي يمكنها قياس الأشياء وتحويل ما تقيسه إلى بيانات يمكن تطبيقها بطرق مختلفة. ويحدد الغرض من التطبيق وسياقه (على سبيل المثال، نوع تقنية الاتصال المستخدمة) أجهزة الاستشعار المستخدمة.

أجهزة الاستشعار وأجهزة الاستشعار الذكية - ما الذي يعنيه الاسم؟

• تعريفات أجهزة الاستشعار وأجهزة الاستشعار الذكية

تُشكّل أجهزة الاستشعار وغيرها من أجهزة إنترنت الأشياء الطبقة الأساسية في بنية تقنية إنترنت الأشياء. فهي تجمع البيانات التي تحتاجها تطبيقاتنا وتُمرّرها إلى أنظمة الاتصال والمنصات ذات المستوى الأعلى. وكما أوضحنا في مقدمتنا لتقنية إنترنت الأشياء، يُمكن لمشروع إنترنت الأشياء استخدام العديد من أجهزة الاستشعار. ويعتمد نوع وعدد أجهزة الاستشعار المستخدمة على متطلبات المشروع ومستوى ذكائه. على سبيل المثال، قد تحتوي منصة نفط ذكية على عشرات الآلاف من أجهزة الاستشعار.

• تعريف أجهزة الاستشعار

تُعدّ أجهزة الاستشعار محولات، مثل ما يُسمى بالمشغلات. فهي تحوّل الطاقة من شكل إلى آخر. بالنسبة لأجهزة الاستشعار الذكية، يعني هذا أنها تستطيع "استشعار" الظروف داخل وحول الأجهزة المتصلة بها والأجسام المادية التي تستخدمها (الحالات والبيئات).

يمكن لأجهزة الاستشعار اكتشاف وقياس هذه المعايير أو الأحداث أو التغييرات وإبلاغها إلى الأنظمة ذات المستوى الأعلى والأجهزة الأخرى التي يمكنها بعد ذلك استخدام البيانات للمعالجة والتحليل وما إلى ذلك.

المستشعر هو جهاز يكشف أو يقيس أو يشير إلى أي كمية فيزيائية محددة (مثل الضوء أو الحرارة أو الحركة أو الرطوبة أو الضغط أو كيان مماثل) عن طريق تحويلها إلى أي شكل آخر (في المقام الأول النبضات الكهربائية) (من: معهد أبحاث السوق المتحد).

تشمل المعايير والأحداث التي يمكن لأجهزة الاستشعار "استشعارها" ونقلها الكميات الفيزيائية مثل الضوء والصوت والضغط ودرجة الحرارة والاهتزاز والرطوبة ووجود تركيبة كيميائية أو غاز معين والحركة ووجود جزيئات الغبار وما إلى ذلك.

من الواضح أن أجهزة الاستشعار تشكل جزءًا مهمًا من إنترنت الأشياء، ويجب أن تكون دقيقة للغاية لأن أجهزة الاستشعار هي المكان الأول للحصول على البيانات.

عندما يستشعر المستشعر المعلومات ويرسلها، يتم تنشيط المُشغِّل وتشغيله. يستقبل المُشغِّل الإشارة ويُحدد الحركة اللازمة للتفاعل مع البيئة المحيطة. تُوضِّح الصورة أدناه الأمر بشكلٍ ملموس وتُظهر بعض الأشياء التي يُمكننا "الشعور" بها. تختلف مستشعرات إنترنت الأشياء في أنها تأتي على شكل وحدات استشعار أو لوحات تطوير (مصممة عادةً لحالات استخدام وتطبيقات مُحددة) وما إلى ذلك.

• تعريف المستشعر الذكي

استُخدم مصطلح "ذكي" مع العديد من المصطلحات الأخرى قبل استخدامه مع إنترنت الأشياء. المباني الذكية، وإدارة النفايات الذكية، والمنازل الذكية، والمصابيح الذكية، والمدن الذكية، وإضاءة الشوارع الذكية، والمكاتب الذكية، والمصانع الذكية، وما إلى ذلك. وبالطبع، أجهزة الاستشعار الذكية.

تختلف أجهزة الاستشعار الذكية عن أجهزة الاستشعار التقليدية في كونها منصات متطورة مزودة بتقنيات مدمجة مثل المعالجات الدقيقة والتخزين والتشخيص وأدوات الاتصال التي تحول إشارات التغذية الراجعة التقليدية إلى رؤى رقمية حقيقية (ديلويت).

في عام 2009، أجرت الرابطة الدولية لأجهزة استشعار التردد (IFSA) استطلاعًا شمل عددًا من الأكاديميين والعاملين في الصناعة لتحديد مفهوم المستشعر الذكي. بعد التحول إلى الإشارات الرقمية في ثمانينيات القرن الماضي، وإضافة مجموعة من التقنيات الجديدة في تسعينياته، أصبح بالإمكان وصف معظم أجهزة الاستشعار بأنها مستشعرات ذكية.

شهدت تسعينيات القرن الماضي ظهور مفهوم "الحوسبة المنتشرة"، الذي يُعدّ عاملاً هاماً في تطوير إنترنت الأشياء، لا سيما مع تقدّم الحوسبة المدمجة. وفي منتصف التسعينيات تقريباً، استمرّ تطوير وتطبيق الإلكترونيات الرقمية والتقنيات اللاسلكية في وحدات الاستشعار، وازدادت أهمية نقل البيانات بناءً على الاستشعار وغيره. واليوم، يتجلّى هذا بوضوح في إنترنت الأشياء. في الواقع، أشار البعض إلى شبكات الاستشعار قبل حتى ظهور مصطلح إنترنت الأشياء. لذا، كما ترون، شهد مجال أجهزة الاستشعار الذكية تطوراً هائلاً في عام ٢٠٠٩.