อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งหรือไอโอที (Internet of Things: IOT) เป็นการเชื่อมโยงอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น อุปกรณ์ฟฟ้า ตัวรับรู้หรือเซนเซอร์ (sensor) เข้ากับโครงข่ายอินเทอร์เน็ต ทำให้สามารถส่งข้อมูลที่เซนเซอร์วัดจากสภาพแวดล้อมไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เชื่อมอยู่กับระบบอินเทอร์เน็ตได้จึงเป็นกลไกที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลจากเซนเซอร์ได้สะดวก อีกทั้งยังสามารถนำข้อมูลไปใช้ต่อได้ง่ายและยังควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ผ่านทางอินเทอร์เน็ตได้ด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์รดน้ำต้นไม้อัตโนมัติ สามารถวัดความชื้นของดินในแปลงเกษตรเพื่อนำมาควบคุมการเปิดปีดระบบรดน้ำต้นไม้การเชื่อมโยงกับอินเทอร์เน็ตช่วยให้อุปกรณ์ที่อยู่ห่างไกลกันสามารถสื่อสารกันได้โดยไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกันโดยตรง ทำให้ง่ายต่อการติดตั้งและเคลื่อนย้าย อีกทั้งในปัจจุบันยังมีบริการออนไลน์มากมายบนอินเทอร์เน็ตที่สามารถให้ข้อมูลมาช่วยประกอบการตัดสินใจเพื่อควบคุมอุปกรณ์ได้ จากตัวอย่างอุปกรณ์ไม้อัตโนมัติข้างต้น อาจเขียนโปรแกรมร้องขอข้อมูลจากกรมอุตุนิยมวิทยา หากมีการพยากรณ์ว่าจะมีฝนตก ก็อาจนำข้อมูลนั้นมาประกอบการตัดสินใจในการทำงานของอุปกรณ์รดน้ำต้นไม้อัตโนมัติทำให้ช่วยประหยัดแรงงาน เวลา รวมถึงค่าใช้จ่ายในส่วนของค่าน้ำและค่าไฟฟ้า
องค์ประกอบของไอโอที
- อุปกรณ์ไอโอที
- เกตเวย์
- จุดรวมหรือเชื่อมโยงข้อมูล(เซิร์ฟเวอร์หรือโบรกเกอร์)
- อุปกรณ์สำหรับผู้ใช้
1. อุปกรณ์ไอโอที (IoT device)
อุปกรณ์ไอโอที (IoT device) เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีความสามารถในการตรวจวัดสถานะในบริเวณที่สนใจ อาจมีการเชื่อมต่อกับกลไกควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เพื่อสั่งงาน เช่น การเปิดหรือปิดการทำงานของอุปกรณ์ ดังนั้นอุปกรณ์ไอโอทีส่วนใหญ่จะประกอบด้วยหน่วยประมวลผลและส่วนสื่อสารซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบการสื่อสารไร้สาย เช่น ไวไฟ เซนเซอร์ ส่วนแสดงผลและแหล่งจ่ายไฟ แผงวงจร IPST-WiFi พัฒนาโดย สสวท. ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32 เป็นหน่วยประมวลผลกลางและสื่อสารผ่านไวไฟ Kid-Bright พัฒนาโดย สวทช. ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32 เช่นเดียวกัน
2. อุปกรณ์เกตเวย์ (gateway)
อุปกรณ์เกตเวย์ (gateway) เป็นอุปกรณ์ที่เป็นทางผ่านให้กับอุปกรณ์ไอโอทีเชื่อมต่อกับโครงข่ายอินเทอร์เน็ต เช่น อุปกรณ์ไอโอทีที่รองรับการเชื่อมต่อแบบไวไฟ อุปกรณ์เกตเวย์ก็คือไวเลสเราเตอร์ที่อยู่ในบริเวณนั้น ตัวอย่างไวเลสเราเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์เกตเวย์
3. เครื่องบริการ (Server)
เครื่องบริการ (server) หรือโบรกเกอร์ (broker)เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ในอินเทอร์เน็ตที่ทำหน้าที่เป็นจุดรวบรวม ประมวลผล หรือเชื่อมโยงข้อมูลเนื่องจากอุปกรณ์ไอโอทีมักใช้หน่วยประมวลผลกลางขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดด้านหน่วยความจำและความสามารถในการคำนวณ จึงไม่สามารถจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลจำนวนมากได้ เครื่องบริการจะทำหน้าที่รวบรวมข้อมูลที่รับมาจากอุปกรณ์ไอโอทีแต่ละตัว ประมวลผล แล้วส่งต่อไปยังอุปกรณ์อื่นที่ต้องการใช้ข้อมูล เครื่องบริการนี้อาจติดตั้งขึ้นเองเป็นเครื่องส่วนตัว หรือใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เปิดให้บริการสาธารณะได้ เช่น เน็ตพาย (NETPIE) ที่พัฒนาขึ้นโดยเนคเทค เป็นตัวอย่างหนึ่งของระบบรวบรวม ประมวลผล และเชื่อมโยงข้อมูลที่เปิดให้บริการสาธารณะในประเทศไทย
4. อุปกรณ์ฝั่งผู้ใช้ (user device)
อุปกรณ์ฝั่งผู้ใช้ (user device) เป็นส่วนของการแสดงผลสถานะที่ตรวจวัดได้จากอุปกรณ์ไอโอทีให้ผู้ใช้ได้รับทราบในรูปของแอปพลิเคชัน ซึ่งอาจมีการตั้งค่าให้แสดงผลได้ทั้งค่าปัจจุบัน หรือค่าที่ได้มีการบันทึกไว้ก่อนหน้านี้ และควบคุมสถานะของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่กับอุปกรณ์ไอโอที
กลไกการสื่อสาร
กลไกหนึ่งที่นิยมนำมาใช้ในการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ไอโอที คือ กลไกเอ็มคิวทีที (Message Queue Telemetry Transport: MOTT) ซึ่งอนุญาตให้อุปกรณ์ไอโอทีสื่อสารกันผ่านเครื่องส่วนกลางที่เรียกว่าโบรกเกอร์ การรับส่งข้อมูลใช้วิธีการระบุชื่อหัวข้อของข้อมูล (topic) แทนการระบุชื่อเครื่องหรืออุปกรณ์ เช่น ข้อมูลอุณหภูมิที่ตรวจวัดได้จากสวนผักของโรงเรียน A อาจมีการตั้งชื่อหัวข้อเป็น schoolA/garden/temperature และข้อมูลความชื้นในดินจากแปลงหมายเลข 3 ในสวนอาจให้ชื่อหัวข้อเป็น schoolA/garden/bed3/humidityอุปกรณ์ไอโอทีหรืออุปกรณ์ฝั่งผู้ใช้ที่สนใจรับข่าวสารจากอุปกรณ์อื่นต้องแจ้งความจำนงโดยการซับสไครบ์(subscribe) ชื่อหัวข้อที่ต้องการไปยังเครื่องโบรกเกอร์ส่วนอุปกรณ์ที่ต้องการประกาศข้อมูลของตนให้ผู้อื่นรับทราบทำได้โดยการพับบลิช (publish) ข้อมูลพร้อมระบุชื่อหัวข้อไปยังเครื่องโบรกเกอร์ โบรกเกอร์ทำหน้าที่ในการส่งผ่านข้อมูลที่รับมาจากการพับบลิชไปยังผู้ที่ซับสไครบ์หากเห็นว่าชื่อหัวข้อตรงกัน โดยมีลำดับเหตุการณ์ดังนี้
(1) อุปกรณ์ A และ D ขอซับสไครบ์หัวข้อ room 1 /light ส่วนอุปกรณ์ B ขอซับสไครบ์หัวข้อ room2/temp
(2) อุปกรณ์ C พับบลิชค่า 58 ในหัวข้อ room 1/light
(3) โบรกเกอร์เห็นว่าข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์ C มีการระบุหัวข้อ room 1/light และก่อนหน้านี้อุปกรณ์A และ D มีการขอซับสไครบ์ไว้ที่หัวข้อเดียวกันในขั้นตอนที่ (1)
(4) โบรกเกอร์แจ้งข้อมูล 58 ในหัวข้อ room 1 /lightไปยังอุปกรณ์ A และ D
