Τίτλος Μαθήματος: Διαδίκτυο Αντικειμένων & Εφαρμογές
Διδακτικές Ώρες:
Πιστωτικές Μονάδες (ECTS): 7,5
Διδάσκων: Παναγιωτάκης Σπυρίδων, Αναπληρωτής Καθηγητής
Στόχοι Μαθήματος
Το μάθημα στοχεύει στη διεύρυνση του κυκλώματος Παρακολούθησης – Απόφασης – Εκτέλεσης των τυπικών Αυτόνομων Συστημάτων, ώστε να περιλαμβάνει τις σύγχρονες εφαρμογές του Διαδικτύου των Αντικειμένων (IoT), που μπορούν να κλιμακωθούν από ένα έξυπνο σπίτι ή θερμοκήπιο σε μια έξυπνη πόλη, και από την αυτόνομη οδήγηση μέχρι τη διαχείριση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης.
Σε τέτοιες επεκτάσιμες αρχιτεκτονικές, είναι κρίσιμης σημασίας η επικοινωνία και διαλειτουργικότητα μεταξύ των υποσυστημάτων που συναποτελούν το συνολικό σύστημα. Ως εκ τούτου, το μάθημα ξεκινά με την ανάλυση των διαφορετικών τμημάτων ενός IoT συστήματος και της εσωτερικής τους οργάνωσης, και στη συνέχεια εστιάζει στη διαλειτουργικότητα και την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των διεπαφών του. Τέλος, παρουσιάζονται μέθοδοι διαχείρισης μεγάλων δεδομένων και μια σειρά από σύγχρονες εφαρμογές IoT.
Το μάθημα περιλαμβάνει τόσο θεωρητικό όσο και εργαστηριακό μέρος.
Ενδεικτική Ύλη
Θεωρητικό Μέρος
Εισαγωγή
- Pervasive & Ubiquitous Computing
- Συστήματα Αυτοματισμού
- Διαδίκτυο των Αντικειμένων (IoT)
Αισθητήρες
- Αισθητήρες Εγγύτητας
- Περιβαλλοντικοί Αισθητήρες
- Αισθητήρες Αδράνειας (Inertial)
Μικροελεγκτές
- Αρχιτεκτονική
- EEPROM
- Interrupts
Ενεργοποιητές
- Ρελέ
- Κινητήρες
Πρωτόκολλα Σειριακής Επικοινωνίας
- Ασύγχρονη & Σύγχρονη Σειριακή Επικοινωνία
- I²C, SPI, UART & RS232
- Βιομηχανικά Πρωτόκολλα: CAN, RS482, Modbus, HART, PROFIBUS, ISA 100, AS-Interface
Τεχνολογίες και Αρχιτεκτονικές Δικτύων
- WSN
- Bluetooth & BLE, WLAN, IEEE 802.15.4, LPWAN
- Βιομηχανικά WSN
Ιεραρχία Επεξεργασίας και Δικτύωσης στην Πλευρά του Εξυπηρετητή
- Υπολογιστικό Νέφος (Cloud Computing) & Edge Computing
- Εικονικοποίηση και Dockers
- SDN / VNF (Software Defined Networking / Virtual Network Functions)
Διεπαφές & Πρωτόκολλα για Διαλειτουργία Edge–Cloud
- HTTP, MQTT, CoAP, XMPP
- JSON, gRPC, SNAP7
Διεπαφές Χρήστη
- Web & Mobile Interfaces
Θέματα Ασφαλείας στο IoT
Ευφυής Λήψη Απόφασης & Επεξεργασία Μεγάλων Δεδομένων
Πρακτικές Εφαρμογές Physical Computing
- Beacons & RFID
- RTLS (Real-Time Location Systems)
- NFC
- Επαυξημένη και Εικονική Πραγματικότητα (AR/VR)
- Εκπαιδευτική Ρομποτική
Εργαστηριακό Μέρος
Το πρόγραμμα σπουδών περιλαμβάνει εργαστηριακές ασκήσεις βασισμένα στο μικροελεγκτή Arduino.
Η διδακτέα ύλη περιλαμβάνει τα εξής:
- Μικροελεγκτές
- Αισθητήρες
- Ενεργοποιητές
- Επικοινωνίες
- WSN
Τελική ομαδική εργασία για την ανάπτυξη μιας εφαρμογής IoT.
Βιβλιογραφία
- Jan Holler, VlasiosTsiatsis, Catherine Mulligan, Stefan Avesand, Stamatis Karnouskos, David Boyle, “From Machine-to-Machine to the Internet of Things: Introduction to a New Age of Intelligence”,1stEdition, Academic Press, 2014.
- Bernd Scholz-Reiter, Florian Michahelles, “Architecting the Internet of Things”, ISBN 978-3- 642-19156-5 e-ISBN 978-3-642-19157-2, Springer.
- Vijay Madisetti and ArshdeepBahga, “Internet of Things (A Hands-on-Approach)”, 1stEdition, VPT, 2014.
- Internet of Things Protocols and Standards, http://www.cse.wustl.edu/~jain/cse570-15/ftp/iot_prot/index.htm
- Mark Weiser (1991) The computer for the 21st century. Scientific American, pp. 94–104.
- Paul Dourish and Genevieve Bell, 2008. Yesterday’s Tomorrows: Notes on Ubiquitous Computing’s Dominant Vision. Personal and Ubiquitous Computing.
- Prolog, Chapter 1, and Chapter 4 from David Rose (2014) Enchanted Objects: Design, Human Desire and The Internet of Things, Scribner.
- Chapter 16, Nabaztag, an Ambiguous Avatar, from Mike Kuniavsky (2010) Smart Things, Ubiquitous Computing User Experience Design, Elsevier.
- Rogers Y,Hazlewood W,Marshall P,Dalton NS,Hertrich S, (2010) Ambient Influence: Can Twinkly Lights Lure and Abstract Representations Trigger Behavioral Change?, UbiComp 2010.
- The Secret Life of Electronic Objects – A Dunne, F Raby (2002) Design Noir: The Secret Life of Electronic Objects.