2. Механизмы Интернета вещей. Р. Уонт, Б. Шилит, С. Дженсон, Открытые системы. R. Worth, B. Shilith, S. Jenson, Open Systems. DBMS.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ АСПЕК
ТЫ ПОСТРОЕНИЯ
IOT



СИСТЕМ
Ы
УМНОГО ГОРОДА

1
Сарьян В.К.,
2
Саломатина Е.

В.

1
Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно
-
исследовательский институт Радио»
(НИИР), 105064, Россия, Москва, улица Казакова, 16,
e
-
mail
:
sarian
@
niir
.
ru

2
Государственное образовательное учреждение «Приднестровский государственный университет им. Т.Г.
Шевченко» (ПГУ), MD
-
3300, Приднестровье, Тирасполь, улица 25 Октября, 128,
e
-
mail
:
salolew
@
mail
.
ru



В статье рассмотрена концепция построения IoT
-

системы умного города, которая направлена на
эффективное управление ресурсами.


Ключевые слова:
умный город, Интернет Вещей
,
IoT
-
система
,
кибер
-
физические системы
,
управление
ресурсами,
ERP
-
системы.


CONCEPTUAL ASPECTS OF BUILDING IOT
-

SYSTEM
OF
SMART CIT
Y

1
Sa
ryan V.K.,
2
Sa
lomatina E.

V.


1
Federal State Unitary Enterprise "Radio Research Institute" (NIIR), 105064, Russia, Moscow, Kazakova Street, 16, e
-
mail: [email protected]

2

State
Educational
Institution “
Pridnestrovian State University. TG Shevchenko

(PSU), MD
-
3300, Tiraspol
,

Str.
October 25, 128,
e
-
mail:
[email protected]


The article describes the concept of building IoT
-

system of smart city, which is a
imed at efficient management of
resources.


Key words:
smart city, Internet of Things, IoT
-
system
,

cyber
-
physical systems, resource management, ERP
-
systems.


Наш мир быстро урбанизирует, сталкиваясь с огромным демографическим дисбалансом.
На фоне
увеличения общей численности населения
прогнозируется дальнейшее замедление темпов роста населения во
всех крупных регионах.
Наблюдавшееся в последние два десятилетия снижение рождаемости и смертности
повлекло за собой глубокие изменения в возрастн
ой структуре мирового населения.
Так
, в [
3
]

прогнозируется

дальнейшее старение и сокращение
населени
я

Европы
, несмотря на
постоянный
п
ри
ток мигрантов
.

Бесспорно,
что города являются ключом к успешному и устойчивому развитию, но их стремительный рост
и уменьшение
доли трудоспособного населения
созда
ю
т дополнительну
ю нагрузку на ресурсы и осложняют

эффективное
управление городским хозяйством.

Комплексный подход к городскому планированию и управлению реализуется в рамках концепции умного
города

(
Smart

C
i
ty
)
, где
умные
технологии должны быть встроены как в случае оживления старых городов, так
и при возведении новых городов с нуля.

Если подойти к понятию умного города с точки зрения оптимального
управления ресурсами [
4
], то система управления умным городом
идентична Интернет
-
ориентированной
ERP

системе.
Традиционно концепция ERP предусматривает работу с ресурсами предприятия: планирование,
управление и обеспечение прозрачности процессов
,


в рамках единого информационного пространства.
Данная управленческая идеология основана на отработанной структуре управления и дополняется передовыми
инфокоммуникационными технологиями. Рассматриваемая в статье
IoT
-
система умного города одновременно
является объектом инфраструктуры и управленческой тех
нологией. Основная задача
этой системы
состоит в
поддержке функционирования и развития города.

Умный город


это

социотехническая система, состо
ящая

из автономных, неуклонно повышающих свой
интеллектуальный уровень систем (
государственные услуги, здравоохра
нение,
ЖКХ, транспорт и др.).
Они
предоставляют комплексные услуги и удобства, которые считаются отличительными чертами современной
цивилизации.
Умные технологии

позволяют

эффективно управлять ресурсами

и

дела
ю
т важнейшие
компоненты городской инфраструктур
ы и его услуги более интерактивными и эффективными.
В
таких

условиях ИКТ
облегчают доступ населения к образованию, медицинскому обслуживанию, жилищному
обеспечению и другим высококачественным услугам и
становятся критически важными,
наравне

с такими
ресурсами, как вода, газ, электроэнергия.

Умные города зависят от совокупности перспективных технологий,
но к

ключевым технологиям можно отнести Интернет
Вещей
(
IoT
), Большие
Данные
(
Big

Data
)

и Облачные
Вычисления
(Cloud Computing).

Для обозначе
ния эмерджентных технологий взаимодействия сложных систем материального и цифрового
миров в экспертной среде используют термин Интернет
Вещей
.
Концепция
IoT

связана с
разными

исследовательскими областями:
RFID, сенсорные сети, дополненная реальность, GPS,
веб
-
картография, 3D
-
печать и др. [
1
2
]
Интернет рассматривается в первую очередь как глобальная компьютерная сеть, используемая
в качестве средства коммуникации и источника информации и услуг
.

В
Рекомендациях МСЭ
-
T Y.2060
[
10
]
вещ
ь

определя
е
тся как «
предмет

физического мира (физические вещи) или информационного мира
(виртуальные вещи), который может быть идентифицирован и интегрирован в сети связи
».
Рост IoT
, как
глобальной сетевой инфраструктуры,

поддерживается

постоянным
увеличением
как
числа Интернет
-
поль
зователей
, так и

количества устройств, способных контролировать и обрабатывать

информацию из
физического мира
, а также

снижением затрат

на них
.
По мнению аналитиков Gartner, в 2016 году
6,4
млрд.

подключенных «вещей» будет использоваться по всему миру, и
каждый день будет присоединяться 5,5
миллиона новых «вещей»

[
8
]
.
По сценарию World Wireless Research Forum (
WWRF) видение

2020 года


7
триллионов беспроводных устройств

будут

обслужива
ть

7 миллиардов человек
уже
к 2017 году [
1
1
,
P
.

14
].
Увеличение
и
разнообразие подключенных к Интернету устройств, а также возможность обмена информацией
между ними генерируют новые возможности, которые предполагают эволюцию сети.

Диверсификация

сетевы
х

технологи
й

обеспечивает
доступ к

ключевым секторам услуг (здравоохра
нение, транспорт, строительство,
финансовый сектор, муниципальное управление и др.),
работу
используемых
приложений каждого сектор
а

и
всего многообразия задействованных

устройств.
Умный город является сложной иерархической системой.
В
границах
IoT

-

систем
ы умного города сосуществуют автономные системы, имеющие различные цели и задачи.
Причем, одна вещь может наблюдаться и управляться различными системами с различными целями.
Остро
встает вопрос интеграции сосуществующих систем и добавления к ним новых извне.
Мы должны начать думать
об этих систем
ах

с точки зрения более широкой инфраструктуры сообщества, которое включает в себя
множество зависимых систем
.

Интегрированная
IoT
-

система должна контролировать огромные объемы
разнородных данных, собираемых из разных систем.
General Electric в 2015 году объявила
об
испытани
и

новой
технологии, которая использует светодиодное уличное освещение для сбора и анализа данных. По сути,
кажды
й фонарный столб становится узлом городской информационной системы, собирающим и передающим
данные в реальном масштабе времени [
9
]

Многие системы, функционирующие в составе умного города, являются кибер
-
физическими системами:
медицинские системы,
энергетич
еские системы,
системы безопасности,
системы для управления
водоснабжением, умными домами и т.п.
Кибер
-
физические системы (CPS)


это умные системы, которые
включают интерактивные инженерные сети из физических и коммуникационных компонент

[
7
]
.
В документе
[
7
]
CPS

рассматривается как система систем, интегрирующая вычислительные и физические возможности для
автоматических и, все чаще, автономных операций, во взаимодействии с физическими объектами/

окружающей
средой и человеком, для получения желаемых физическ
их результатов.


Рис.

1
Представление GPS как системы систем

[7]

В то время как некоторые CPS могут работать изолированно, другим для достижения желательного эффекта
требуется согласованная работа. Чтобы
выполнять

согласованные действия,
CPS объединяются

в кластеры
систем
, где могут взаимодействовать и в виртуальном и физическом пространстве
. Некоторые из соединений
могут быть сконфигурированы статически
,

в то время как другие могут
устанавливаться

динамически.

Кибер
-
физические системы управляют потоками
энергии, материалов, сигналов и их преобразованием.

Большинство современны
х решений Интернет Вещей нуждаются в облачных сервисах.
В числе их
преимуществ называются экономия за счет масштаба при построении ЦОД, автоматическое резервное
копирование всех
данных и физические средства безопасности

[
2
]
.

Регистрация устройств в облачном сервисе позволит с пользой задействовать близость устройств
.
Находящиеся
рядом устройства могут взаимодействовать друг с другом,
используя недостающие компоненты
или
выполняя
задачи, которые не под силу
каждому в отдельности
.

Совместное использование ресурсов является важным аспектом Интернета Вещей
, но для этого должна
быть решена проблема ид
е
нт
и
ф
и
кации устройств
,

создания доверенной среды

и обеспечения совместимости
облаков

[
1, 5
,
6
]
.

Динамизм процессов умного города,
необходимость контроля за

возрастающими потоками
разнородной
информации, ставит задачи эффективного планирования и управления всеми ресурсами
. IoT

-

система умного
города по сути является ERP
-
системой, которая
формирует единую инфокоммуникационную среду.

Под ERP
(
Enterprise Resource Planning
) будем понимать организационную стратегию
,

ориентированную на непрерывную
балансировку и оптимизацию ресурсов
,

и обеспечивающую общую модель данных и процессов.

Приведем
пре
имущества
концепции ERP,
актуальные и для

IoT


системы
:



модульность построения
;



единое хранилище данных
, обеспечивающее одновременный доступ к ней любого объекта
;



интеграция с другими приложениями, системами и подсистемами
;



обеспечение информацией в
реальном времени
;



защита конфиденциальных данных;



оптимизация работы с удаленными объектами управления
.

Несмотря на уникальную специфику IoT
-

системы умного города прослеживается сходство основных
характеристик IoT, определенных в

Рекомендации МСЭ


T Y.2
060
, с перечисленными выше преимуществами
:



возможность
присоединения любой вещи к глобальной инфокоммуникационной инфраструктуре

на
основе идентификатора этой вещи

(связность)



способность
предоставления услуг, связанных с вещами, как физическими, так и
соответствующими
им виртуальными
, в том числе и автономных

услуг
.



базирование устройства на различных аппаратных платформах и сетях и возможность
взаимодействия с другими устройствами или платформами услуг через различные сети (гетерогенность);



соответств
ие требованиям безопасности, неприкосновенности частной жизни
;



динамические
изменения
статуса вещей
,

характерны
е

для состояния
,

контекста
и количества
устройств
.

Из многих причин внедрения решений ERP, главной


является необходимость единой ИТ
-
платформы.
В
качестве такой единой платформы выступает и IoT
-
система в умном городе.

Для реализации эффективного управления ресурсами в

интегрированной IoT
-
системе

важное значение
имеют схемы управления потоками больших данных

в каждом сегменте сети и структуры для
управления
обобщёнными данными
. Потому что трудности управления данными вызваны не только
их
большим объемом,
но и большим количеством разновидностей данных.

Для реализации IoT
-
системы умного города важно рассмотреть эффективный способ интеграции различны
х
видов систем с точки зрения масштабов сетевых систем. Понятие Интернета
Вещей
связано с различными
типами сетей, построенных
такими
«вещами» как нано
-
машины, смартфоны, бытовая техника, датчики,
исполнительные механизмы, беспилотные летательные аппараты,

спутники и другие.

Проблема эффективного функционирования системы управления ресурсами
умного города
является
сложной в теоретическом и методическом аспектах.

Каждый город является уникальным
объе
динением
инфраструктуры, людей и машин
.

Инфокоммуникационн
ые технологии действуют как катализатор его развития. Благодаря технологии
Интернет
Вещей
умный
город
трансформируется в

самоорганизующ
уюся

систем
у
, способн
ую

создавать

себя
.




Список литературы


1.

Кучерявый

А.Е. Тестирование, совместимость и борьба с контрафактом в эпоху Интернета Вещей.
Региональный форум МСЭ 2016 «Преодоление разрыва в стандартизации» для стран СНГ / РСС. (Ташкент, 11
апреля 2016).
URL
:
https
://
www
.
itu
.
int
/
en
/
ITU
-
T
/
wtsa
16/
prepmeet
/
Document
s
/
CIS
-
RCC
/
presentations
/
Presentation
_3_

3_
Forum
_
IoT
_
Koucheryavy
_
ru
.
pdf

(дата обращения 17.09.2016).

2.

Механизмы Интернета вещей. Р. Уонт, Б. Шилит, С. Дженсон, Открытые системы. СУБД.



2015.



№ 01.


С. 38
-
42.

3.

Мировая демографическая ситуация, 2014 год (краткий доклад).
URL
:
http://www.un.org/en/development/desa/population/ publications (дата обращения 17.09.2016).

4.

Саломатина Е.В. Ресурсный подход к понятию «Умный город». Доклады ТУСУР.


2016.



№ 04.


печати)
.

5.

Сарьян В.К. Перспективы использования технологии Интернета
-
вещей для мониторинга глобальных
процессов природного и техногенного происхождения. Биогеохимический семинар «Глобальные изменения в
биосфере и их коррекция». (Москва, 25 февраля 2016).
URL
:
http
://
niir
.
ru
/
wp
-
content
/

uploads
/2016/02/Презентация
-
Cap
ьяна
-
BK
_2016
-
02
-
25.
pdf

(дата обращения 17.09.2016).

6.

Сарьян В.К., Травуш В.И., Колесов Н.А.

Уточнение модели разрушения больших зданий с помощью
Интернета вещей. Программа 58
-
й научной конференции
МФТИ.


М.: МФТИ, 2015.



94

с.

7.

Framework for Cyber
-
Physical Systems. Release 1.0. URL:

https://s3.amazonaws.com/nist
-
sgcps/cpspwg/files/pwgglobal/ CPS_PWG_Framework_for_Cyber_Physical_Systems_Release_1_0Final.pdf

(
дата

обращения

17.09.2016).

8.

Gartner. Press Release Stamford, Conn., November 10, 2015. URL
:
http
://
www
.
gartner
.
com
/
newsroom
/
id
/3165317

(дата обращения 17.09.2016).

9.

GE Announces Programs for Intelligent Cities on Both U.S. Coasts as it Pilots New Connected LED Solution.
URL
:
http
://
pressroom
.
gelighting
.
com
/
news
/
ge
-
announces
-
programs
-
for
-
intelligent
-
cities
-
on
-
both
-
u
-
s
-
coasts
-
as
-
it
-
pilots
-
new
-
connected
-
led
-
solution
#.
WAP
-
7
vmLSUm

(дата обращения 17.09.2016).

10.

Recommendation Y. 2060 «Overview of Internet of Things». ITU
-
T
,
Geneva
.
June

2012.
URL
:
https
://
www
.
itu
.
int
/
rec
/
T
-
REC
-
Y
.2060
-
201206
-
I

(дата обращения 17.09.2016).

11.

Technologies for the Wireless Future: Wireless World Research Forum (WWRF). R Tafazolli. John Wiley &
Sons Ltd


2006. Vol. 2.


485 p.

12.

Sylvie
Woelfflé, European Commission. Directorate
-
Sundmaeker, Europian Comission, 2010

Publications Office of the European Union, 2010, 229
p
.


References


1.

Kucheryavy AE Testing, compatibility and com
Regional Forum "Bridging the Standardization Gap" for the CIS countries / RCC. (Tashkent, April 11, 2016). URL:
https://www.itu.int/en/ITU
-
T/wtsa16/prepmeet/Documents/CIS
-
RCC/presentations/ Present
ation_3_
3_Forum_IoT_Koucheryavy_en.pdf (circulation date is September 17, 2016).

2.

-

2015.
-

No.
01.
-

P. 38
-
42.

3.

The world's demographic situation, 2014 (summary
report). URL:
http://www.un.org/en/development/desa/population/ publications (circulation date 17.09.2016).

4.

Salomatin E.V. Resource approach to the concept of "Smart City". Reports of TUSUR.
-
2016.
-

No. 04. (in
press).

5.

Saryan V.K. Prospects for using Inte
-
thing technology to monitor global processes of natural and
technogenic origin. Biogeochemical seminar "Global changes in the biosphere and their correction". (Moscow,
February 25, 2016). URL: http://niir.ru/wp
-
content/ uploads / 2016/02 / Presentatio
n
-
Capyana
-
BK_2016
-
02
-
25.pdf
(circulation date is September 17, 2016).

6.

Saryan VK, Travush VI, Kolesov NA Refinement of the model of destruction of large buildings using the
-

Moscow: MIPT,
2015.
-

94 p.

7.

Framework for Cyber
-
Physical Systems. Release 1.0. URL: https://s3.amazonaws.com/nist
-
sgcps/cpspwg/files/pwgglobal/ CPS_PWG_Framework_for_Cyber_Physical_Systems_Release_1_0Final.pdf
(circulation date is September 17, 2016).

8.

Gartner. Press
Release Stamford, Conn., November 10, 2015. URL:
http://www.gartner.com/newsroom/id/3165317 (circulation date September 17, 2016).

9.

GE Announces Programs for Intelligent Cities on Both U.S. Coasts as it Pilots New Connected LED Solution.
URL: http://pressro
om.gelighting.com/news/ge
-
announces
-
programs
-
for
-
intelligent
-
cities
-
on
-
both
-
us
-
coasts
-
as
-
it
-
pilots
-
new
-
connected
-
led
-
solution#.WAP
-
7vmLSUm (circulation date is September 17, 2016).

10.

-
T, Geneva. Ju
ne 2012. URL: https:
//www.itu.int/rec/T
-
REC
-
Y.2060
-
201206
-
I (circulation date is September 17, 2016).

11.

Technologies for the Wireless Future: Wireless World Research Forum (WWRF). R Tafazolli. John Wiley &
Sons Ltd
-

2006. Vol. 2.
-

485 p.

12.

Vision and Challe
Friess, Sylvie Woelfflé, European Commission. Directorate
-
Harald Sundmaeker, Europian Comission, 2010 Publicatio
ns Office of the European Union, 2010, 229p.


Приложенные файлы

  • pdf 26519881
    Размер файла: 334 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий