บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ IoT

ภาพรวมบทเรียน

Internet of Things (IoT) เป็นแนวคิดที่เชื่อมโยงอุปกรณ์ สิ่งของ และระบบต่าง ๆ เข้ากับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต เพื่อให้อุปกรณ์สามารถเก็บข้อมูล ส่งข้อมูล แลกเปลี่ยนข้อมูล และทำงานร่วมกันได้อย่างอัตโนมัติ

บทนี้เป็นพื้นฐานสำหรับผู้เริ่มต้น โดยอธิบายตั้งแต่ประวัติความเป็นมาของ IoT ความหมาย แนวคิด ประเภท องค์ประกอบ ประโยชน์ การประยุกต์ใช้งาน และอุปกรณ์ Arduino ที่นิยมใช้ในการทดลองและสร้างต้นแบบระบบ IoT

1.1 ประวัติความเป็นมา Internet of Things

แนวคิด Internet of Things เริ่มเป็นที่รู้จักจาก Kevin Ashton ซึ่งเสนอแนวคิดการเชื่อมโยงวัตถุจริงเข้ากับระบบเครือข่าย โดยมีบริบทเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี RFID และระบบ Auto-ID Center ที่ช่วยให้อุปกรณ์หรือสิ่งของสามารถระบุตัวตนและแลกเปลี่ยนข้อมูลได้

1.2 ความหมายของ “อินเทอร์เน็ตของทุกสรรพสิ่ง”

Internet of Things (IoT) คือการเชื่อมโยงอุปกรณ์ สิ่งของ หรือระบบต่าง ๆ เข้ากับอินเทอร์เน็ต เพื่อให้อุปกรณ์เหล่านั้นสามารถรับรู้ข้อมูลจากสภาพแวดล้อม ส่งข้อมูล แลกเปลี่ยนข้อมูล และทำงานตอบสนองได้อย่างเหมาะสม

ในสไลด์ได้เน้นว่า IoT ไม่ได้หมายถึงคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ตโฟนเท่านั้น แต่รวมถึงวัตถุหรือสิ่งของรอบตัว เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้า ยานพาหนะ เครื่องมือแพทย์ ระบบโรงงาน ระบบบ้านอัจฉริยะ และอุปกรณ์สวมใส่ ที่สามารถเชื่อมต่อและสื่อสารกันได้

1.3 แนวคิดของ IoT

แนวคิดหลักของ IoT คือการทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ มี “ความสามารถในการรับรู้ สื่อสาร ประมวลผล และตอบสนอง” โดยอุปกรณ์อาจทำงานร่วมกับระบบ Cloud, ฐานข้อมูล, Dashboard และระบบแจ้งเตือน เพื่อช่วยให้ผู้ใช้ตรวจสอบและควบคุมได้อย่างสะดวก

1.4 Cloud Storage และบทบาทใน IoT

Cloud Storage คือพื้นที่เก็บข้อมูลออนไลน์ที่ช่วยให้ข้อมูลจากอุปกรณ์ IoT ถูกจัดเก็บ เรียกดู วิเคราะห์ และสำรองข้อมูลได้สะดวก อุปกรณ์ IoT มักส่งข้อมูลขึ้น Cloud เพื่อให้ผู้ใช้เข้าถึงข้อมูลได้จากหลายอุปกรณ์ เช่น คอมพิวเตอร์ สมาร์ตโฟน หรือแท็บเล็ต

1.5 ประเภทของ Internet of Things

จากสไลด์สามารถแบ่งกลุ่ม IoT ตามลักษณะการใช้งานได้ 2 กลุ่มใหญ่ ได้แก่ Industrial IoT และ Commercial IoT

1.6 องค์ประกอบของ Internet of Things

ระบบ IoT เป็นระบบนิเวศที่มีองค์ประกอบหลายส่วนทำงานร่วมกัน ตั้งแต่อุปกรณ์ที่เก็บข้อมูลจริง เครือข่ายที่ส่งข้อมูล ไปจนถึงระบบแสดงผลและควบคุม

1.7 ประโยชน์ของ IoT

IoT ช่วยเปลี่ยนข้อมูลจากสภาพแวดล้อมจริงให้กลายเป็นข้อมูลที่ติดตาม วิเคราะห์ และตัดสินใจได้รวดเร็วขึ้น ประโยชน์สำคัญ ได้แก่

• การเก็บข้อมูลอัตโนมัติ: ลดการจดบันทึกด้วยมือและเพิ่มความต่อเนื่องของข้อมูล
• การติดตามแบบ Real-time: เห็นสถานะปัจจุบันของอุปกรณ์หรือสภาพแวดล้อมได้ทันที
• การแจ้งเตือนความผิดปกติ: เช่น อุณหภูมิสูง น้ำต่ำ ความชื้นต่ำ หรือเครื่องจักรทำงานผิดปกติ
• การควบคุมระยะไกล: สั่งงานอุปกรณ์ผ่าน Dashboard หรือ Mobile App
• การวิเคราะห์และพยากรณ์: นำข้อมูลไปใช้ร่วมกับ AI, Data Mining หรือ Dashboard วิเคราะห์แนวโน้ม

1.8 การประยุกต์ใช้งาน Internet of Things

IoT ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในหลายด้าน ทั้งอุตสาหกรรม เมืองอัจฉริยะ ชีวิตประจำวัน การเกษตร การท่องเที่ยว และสิ่งแวดล้อม

1.9 อุปกรณ์ IoT: Arduino เบื้องต้น

Arduino เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่นิยมใช้สำหรับการเรียนรู้และสร้างต้นแบบระบบ IoT เพราะใช้งานง่าย มีตัวอย่างและ Library จำนวนมาก และสามารถเชื่อมต่อเซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ควบคุมได้หลากหลาย

Arduino UNO R3

สไลด์อธิบายส่วนประกอบของ Arduino UNO R3 เช่น USB Port, Reset Button, Digital I/O, Analog Input, Power Port, Power Jack, MCU ATmega328 และชิป USB to Serial ซึ่งเป็นพื้นฐานที่ผู้เรียนควรรู้ก่อนเริ่มเขียนโปรแกรมควบคุมอุปกรณ์

สรุปบทเรียน

บทที่ 1 แสดงให้เห็นว่า IoT ไม่ใช่เพียงการเชื่อมต่ออุปกรณ์เข้ากับอินเทอร์เน็ต แต่เป็นระบบที่รวมอุปกรณ์จริง เครือข่าย Cloud ข้อมูล Dashboard และการควบคุมอัตโนมัติเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างคุณค่าในภาคอุตสาหกรรม เมืองอัจฉริยะ บ้านอัจฉริยะ เกษตรอัจฉริยะ งานวิจัย และชีวิตประจำวัน

แบบฝึกหัดท้ายบท

1. อธิบายความหมายของ Internet of Things ด้วยภาษาของตนเอง
2. สรุปประวัติความเป็นมาของ IoT และบทบาทของ Kevin Ashton
3. ยกตัวอย่างอุปกรณ์รอบตัว 5 ชนิดที่สามารถพัฒนาเป็น IoT ได้
4. เปรียบเทียบ Industrial IoT และ Commercial IoT พร้อมตัวอย่าง
5. อธิบายองค์ประกอบ Smart Device, Cloud/Wireless Network และ Dashboard
6. ยกตัวอย่างการประยุกต์ใช้ IoT ใน Smart City อย่างน้อย 3 ด้าน
7. ออกแบบแนวคิดระบบ Smart Farm IoT แบบง่าย พร้อมระบุ Sensor ที่ต้องใช้
8. ระบุส่วนประกอบสำคัญของ Arduino UNO R3 และหน้าที่ของแต่ละส่วน