¿Qué es el Internet de las Cosas?

¿Qué es el Internet de las Cosas?

La frase "Internet de las Cosas" abreviada como IoT por Internet of Things en inglés se refiere al fenómeno que se da al conectar objetos cotidianos al Internet con el fin de controlarlos remotamente o conocer sus condiciones actuales, algunos ejemplos comunes son:

  • Lámparas que se pueden prender y apagar desde Internet.
  • Termostatos conectados que publican la temperatura actual de un espacio.
  • Cámaras de vigilancia accesibles por IP.
  • Sistemas de audio controlables desde Internet.
  • Contactos eléctricos inteligentes.

A partir de estos ejemplos podemos ver como los objetos físicos se integran con software para crear representaciones virtuales de sí mismos que se pueden consultar y manipular desde Internet.  A esta superposición de objetos físicos con contra partes virtuales se les conoce como entidades ciberfísicas que al interactuar entre sí conforman sistemas ciberfísicos.

Un sistema ciberfísico se puede entender como la integración total del mundo material con un mundo paralelo implementado en software. Esto permite la comunicación tanto de objetos como de personas y/o servicios entre sí permitiendo optimizar procesos tanto cotidianos como comerciales.

Un buen ejemplo de esto es el uso de sistemas de tele peaje en carreteras: el conductor cuenta con una etiqueta que contiene una representación virtual del dinero que le pertenece, al acercarse a un punto de cobro se encuentra con una barrera física que se levantará en cuanto vea que el conductor tiene dinero suficiente para pasar. En este ejemplo vemos al conductor (una entidad material) interactuar con una representación virtual de su dinero que a su vez interactúa con la barrera para que esta se abra.

En resumen podemos decir que las características compartidas de un objeto IoT son:

  • Publicar información sobre su estado a Internet.
  • Ser controlado desde Internet.
  • Compartir información con otros dispositivos o servicios para actuar autónomamente.

Orígenes del IoT

Un tostador controlable desde internet creado por John Romkey en 1990 es considerado el primer dispositivo de Internet de las Cosas (IoT) a pesar de que el concepto de IoT todavía no existía como tal.

El concepto fundamental del Internet de las Cosas lo presentó Bill Joy bajo el nombre de la Web Device to Device en 1999 como una de las seis webs que propuso en una conferencia en el Foro Económico Mundial en Davos. Esta web permitiría que los dispositvos se comunicaran entre sí vía internet, sin embargo no se creyó en ella en su momento y la idea quedó latente por varios años.

Fue 10 años después, en 2009, cuando Kevin Ashton publicó en la revista RFID el artículo Esa cosa del 'internet de las cosas' que la industria se volvió a interesar en el tema atrayendo la atención que hoy tiene el IoT.

IoT e Industria

En el sector industrial el IoT ha creado gran expectativa y se le ha considerado un componente principal de la Cuarta Revolución Industrial. Se plantea que con el Internet de las cosas sea posible una industria donde la maquinaria sea capaz (a través de sensores) de reportar su productividad, nivel de desgaste, condiciones de fabricación e incluso solicitar insumos y materias primas. La información obtenida de todas las máquinas de una cadena de producción se podrá integrar a tableros de mando y sistemas de análisis de datos para generar respuestas en tiempo real a condiciones cambiantes, así como modelos predictivos que aumenten la productividad y reduzcan los costos operativos.

Desarrollo para IoT

El Internet de las Cosas es un mundo interdisciplinario que requiere especialistas en redes, seguridad, interfaces, arquitectura de comunicación y diseño industrial. Esto presenta vastas oportunidades para los profesionistas en tecnologías de la información ya que en casi todas las etapas de desarrollo hará falta un programador. Algunas de las competencias necesarias para comenzar en el IoT son las siguientes:

  • Programación de microcontroladores
  • Implementación de servidores
  • Administración de bases de datos
  • Conocimientos de redes
  • Conocimientos en electrónica

En el curso que tenemos para ti en codigoiot.com obtendrás conocimientos relevantes a cada una de estas competencias, al núcleo del curso está la placa de desarrollo Photon, un microcontrolador accesible diseñado para crear prototipos de soluciones IoT.

Durante este curso aprenderás los fundamentos básicos de programación y electrónica para publicar datos de sensores a Internet así como para controlar dispositivos de manera remota, el enfoque de este curso es generar el conocimiento básico para que puedas empezar a crear soluciones de bajo costo que sean de utilidad en las industrias Mexicanas.

cámara segura iot

Cámara con IoT

Un caso de uso simple podría ser que quiera hacer una cámara de vigilancia estándar de bajo costo, sin complicaciones (y segura). Las cámaras de vigilancia estándar a menudo se envían con toneladas de software que luego deben ser compatibles con actualizaciones, soluciones de seguridad, etc. Un entorno reducido sin un sistema operativo a escala de escritorio / servidor y servicios en ejecución es por lo tanto más seguro con su superficie de ataque mucho más pequeña. Pero si eso no es suficiente, el bajo costo y el tamaño pequeño deberían convencerlo.

Vídeo remoto en otra aplicación
Muchos de nuestros clientes hacen que las cámaras de vídeo-vigilancia sean aplicaciones independientes, es decir, usted las instala y transmite el vídeo a su teléfono cada vez que necesita ver lo que sucede en el extremo remoto. Sin embargo, vemos más y más proyectos donde se transmite vídeo como parte de otra aplicación. Por ejemplo, comederos para mascotas con flujo de vídeo, timbres con capacidades de audio y vídeo, impresoras 3D que puede monitorear, etc.

La parte técnica
Investigación
ESP32-CAM de Ai Tinker Entonces, investigamos el mercado y descubrimos que la ESP32 CAM de Seedstudio era un buen lugar para comenzar y que probablemente fue una de las primeras cámaras basadas en ESP32. Es de bajo costo y tiene todo lo que necesitábamos a bordo, incluida una buena demostración. Más tarde descubrimos que Espressif, el fabricante de ESP32, ha creado un módulo también llamado ESP-EYE .

M5Stack ESP32 Cam Comenzamos con el desarrollo de la M5Stack ESP32 Cam. No tiene la RAM externa adicional, pero en su lugar tenía un USB para el UART ESP32 en la placa, lo que hizo que sea mucho más fácil de programar (no tiene que jugar manualmente con GPIO0, etc. para entrar en el modo de programación flash). )

El problema con M5Stack es que carece de la memoria externa y cuando necesita transmitir una gran cantidad de datos y hacerlo rápido, debe mantener un búfer de paquetes no reconocidos que fluyen desde la cámara a la aplicación, listos para reenviar si los paquetes se pierden en tránsito. Además, necesitas guardar el buffer de marco de la cámara. Por supuesto, esto podría optimizarse para que todo use el mismo búfer, pero esto iría en contra del principio de separación de preocupaciones y también dificultaría mucho la integración.

ESP-EYE de Espressif Como se mencionó anteriormente, descubrimos que el fabricante del chip ESP32 había creado su propio módulo de cámara. Era un poco más caro, pero lo bueno era que venía con USB a UART en el módulo para una fácil programación.

Diseño
La siguiente decisión fue cómo hacer el diseño del software técnico.

Transmisión directa. Una forma era crear una transmisión Nabto P2P directamente desde la aplicación que se conecta a la cámara y empujar la transmisión directamente sobre un lienzo de algún tipo. Esto requeriría mucha codificación en el lado de la aplicación, pero probablemente sería súper rápido.

P2P Tunnel MJPEG a través de HTTP En su lugar, optamos por probar si podríamos reutilizar la aplicación desde una demostración anterior utilizando un RPi como una cámara remota. El diseño general es muy similar a las técnicas de túnel SSH. La demostración establecerá un puerto de servidor TCP en el lado de la aplicación que está conectado a un servidor de túnel en el lado de la cámara. Una vez que un cliente (una vista web) se conecta al puerto del servidor en el lado de la aplicación, el servidor del túnel en el lado de la cámara crearía una conexión TCP con el servidor web.

En ambos lados, todos los datos recibidos se reenviarán al otro lado. Esto hace que el cliente parezca que el servidor web en el lado de la cámara se ejecuta en el lado de la aplicación, ya que una solicitud de obtención se reenviará al lado de la cámara y la respuesta de la cámara se reenviará al lado de la aplicación. De esta manera, puede utilizar una aplicación webview estándar para conectarse al servidor web de la cámara (usar el túnel para reenviar los datos de forma remota).

Texto completo en: https://bit.ly/2XLVrjs

Créditos de imagen: hackster.io

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