Потребительский Интернет вещей. Практическая работа «Модель системы безопасности в Умном доме»

9 класс Урок: 26

Тема: Потребительский Интернет вещей. Практическая работа «Модель системы безопасности в Умном доме»

Цель: познакомиться с основными понятиями и принципом работы системы “Умный дом”

Задачи:

• Личностные:

• Формирование навыка самостоятельно выполнять практические задания;

• Формирование наблюдательности, внимания, творческого воображения, инициативы;

• Формирование уважительного отношения к труду и интереса к предмету;

• Метапредметные

• Умеют оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности ее решения

• Владеют основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

• Умеют определять, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерия для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение и делать выводы;

• Формирование умений продуктивно работать, в ходе работы активно вести диалог с учителем

• Знакомство с профессиями будущего

• Предметные

• Знают понятие системы «Умный дом» и принцип её действия

• Знают и могут назвать возможности системы Умный дом

Оборудование: проектор, рабочие тетради.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Введение в тему.

Технологии стремительно идут вперед. Сейчас уже трудно представить человека без сенсорного мобильного телефона с доступом в интернет, трудно представить что дома вы будете смотреть черно- белый телевизор. Хотя все не так давно это было. Видели ли вы черно-белый телевизор?
А сейчас наш цветной телевизор с качественной цветной картинкой, а может быть даже и объемной, мы сможем включить с помощью щелчка, хлопка или вовсе со своего мобильного устройства. В общем то даже не только телевизор: чайник, тостер, мультиварку.

Смоделируем ситуацию, Вы уехали в отпуск, но забыли выключить утюг, перекрыть кран и отключить свет. Итог: квартира сгорела!

Что нам сможет помочь в ситуации, когда мы забыли что-то сделать дома? И можем исправить это удаленно?

Как же называется эта совокупность систем, с помощью которой мы можем осуществлять эти действия?

Правильно! Система называется «Умный дом».

Так и будет называться наша сегодняшняя тема, в которой мы с вами постараемся немного разобраться.

1. Изучение нового материала.

Давайте посмотрим небольшое видео.

https://www.youtube.com/watch?v=9DHJkN_Ds0s (5:25)

Что Такое IoT (Internet Of Things)?

Итак, что же такое умный дом?

1. Изучение нового материала.

1. «Потреби́тельский Интерне́т веще́й» (CIoT или Consumer IoT)

подключаемые к сети устройства и связанные с ними сервисы, которые потребитель

обычно может приобрести в розничной продаже и которые используются дома или в качестве электронных носимых устройств.

Потребительские устройства IoT должны управляться через приложение, веб-сайт или экран на устройстве. Кроме того, они должны предоставлять конкретную бытовую услугу, а не просто удалённый доступ к системе управления умным домом.

Одним из людей, предвидевших появление Интернета вещей, считают Николу Тесла. В 1926 году он высказал идею о том, что радио станет «огромным мозгом», а другие устройства будут не только подключаться к нему, но и стать настолько маленькими, что их можно будет носить в кармане.

1. Архитектура IoT состоит из уровней:

• Конечные устройства, то есть объекты, объединённые в общую сеть. Приборы оснащены датчиками, предназначенными для сбора информации.

• Программное обеспечение, которое отвечает за сбор данных, связь между устройствами и умных датчиков друг с другом и с облаком, интеграцию устройств, анализ получаемых данных. Это автоматическое ПО, индустриальные платформы, обеспечение безопасности и прочие.

• Коммуникации — сотовая, спутниковая связь, а также специальные протоколы передачи данных (ZigBee, Thread, Z-Wave, MQTT, LwM2M, NB-IoT). Выбранная технология определяет способы получения данных и связи с устройствами, входящими в сеть.

• Платформа, собирающая, анализирующая данные и передающая их. Платформа может быть установлена как локально, так и в облаке.

• Пользовательский интерфейс, который позволяет пользователю войти в систему, вводить данные при необходимости или контролировать работоспособность сети. Действия пользователя через системы коммуникаций передаются в облако, затем к датчикам устройств.

В систему входит также различное оборудование — серверы, модули, устройства для безопасности и прочее. Основной принцип, на котором строится работа IoT, называют ABCDE:

• Analytics (аналитика) — основное звено, объединяющее сами устройства, и данные, полученные с них.

• BigData (большие данные) — информация с устройств, хранящаяся в облаке.

• Connection (соединение) — каналы, по которым система сообщает информацию.

• Devices (устройства) — подключённые к системе устройства.

• Experience (опыт) — улучшение работы IoT на базе имеющегося опыта.

1. Сферы применения

Носимые устройства

Одним из наиболее заметных для обычного человека видов устройств Интернета вещей являются носимые устройства. К ним можно отнести фитнес-трекеры, смарт-часы, умные-очки, гарнитуры виртуальной реальности и другое.

Умные дома

Устройства Интернета вещей в системе «умного дома» включают бытовую технику, такую как беспроводные кухонные приборы, музыкальные системы с функцией определения настроения, интеллектуальное освещение, жалюзи с электроприводом, автоматические окна и двери, умные счётчики коммунальных услуг и другие устройства. Эти системы используются для автоматизации различных задач и обычно управляются дистанционно.

Домашние животные

Устройства IoT также могут использоваться для обеспечения здоровья и безопасности домашних животных. Некоторые примеры устройств IoT для домашних животных включают в себя трекеры здоровья и активности, умные кормушки, невидимые заборы и GPS-трекеры в режиме реального времени. Это гарантирует, что домашние животные никогда не теряются, и позволяет их владельцам всегда знать, насколько они в форме и здоровы.

Используя эти устройства, владельцы могут планировать игровое время своих питомцев, еду и лекарства. Когда домашние животные нуждаются в лечении, приложения IoT для домашних животных могут даже предоставить владельцам необходимые ресурсы и рекомендации.

Умные города

В «умных городах» используются устройства Интернета вещей, такие как датчики и счётчики для сбора и анализа данных, которые затем используются для улучшения инфраструктуры, коммунальных служб и других сервисов. С помощью Интернета вещей можно удалённо контролировать движение транспорта и обеспечивать безопасность на улицах с помощью камер видеонаблюдения, «умных» светофоров, детекторов движения и электронных табло на дорогах. Всё это помогает людям соблюдать правила дорожного движения, уменьшать количество пробок и аварий. В большинстве городов общественный транспорт также подключён к интернету. Табло с информацией о времени прибытия ближайшего автобуса является примером IoT-решениям.

Автомобилестроение

В беспилотных автомобилях обычно используется технологическая система на основе Интернета вещей, передающая данные как о самом автомобиле, так и о дороге, по которой он движется. Самостоятельное движение автомобиля достигается благодаря тому, что данные о дорожном движении, навигации, внешней среде и многом другом собираются и анализируются компьютерными системами автомобиля.

Розничная торговля

Интернет вещей также используется в розничной торговле. Он позволяет обеспечить персонализированные скидки, а также реализовать автоматизированные кассы и умные полки (предупреждающие продавца о том, что заканчиваются запасы), роботизацию рабочих мест и оптимизированное управление цепочками поставок. Магазины работают за безналичный расчёт, а деньги списываются с кошельков покупателей. Товары добавляются в корзины покупателей в режиме реального времени, когда они берут их с полок.

Телемедицина

Телемедицина подразумевает использование компьютерных и коммуникационных технологий для предоставления медицинских услуг, и Интернет вещей является важной частью этой области (иногда используется аббревиатура IoMT для обозначения Интернета вещей в медицине). Примеры его использования включают удалённую медицинскую диагностику, передачу цифровых медицинских изображений, видеоконсультации с врачами и многое другое.

Умное сельское хозяйство

Умное сельское хозяйство предполагает использование цифровых технологий для оптимизации сельскохозяйственных работ. Фермеры могут использовать подключённые датчики, камеры и другие устройства для получения общих данных о ферме и корректировки действий для повышения урожайности.

Электроэнергетика

Кроме контроля за состоянием оборудования и машин, Интернет вещей также может помочь в эффективном распределении ресурсов. В энергетическом секторе с помощью решений IoT осуществляется удалённый мониторинг работы подстанций и линий электропередачи (с использованием дронов и датчиков провеса кабелей). Обнаружив, например, что кабель замёрз или ветки деревьев находятся в непосредственной близости от него, можно предотвратить перебои в электроснабжении.

Практическая работа «Модель системы безопасности в Умном доме»

Цель этой практической работы - создать модель системы безопасности в Умном доме с использованием потребительского Интернета вещей. 

1. Определение уровней безопасности:    

- Физический уровень: включает в себя физическую защиту дома, такую как камеры видеонаблюдения, датчики движения и доступа, дверные замки и прочее.  

- Сетевой уровень: включает в себя защиту Wi-Fi сети и других сетевых устройств от несанкционированного доступа, включая использование паролей, сетевых брандмауэров и других методов защиты.   

- Приложение и облачный уровень: включает в себя защиту мобильного приложения или веб-интерфейса, которые используются для управления Умным домом, а также защиту облачной инфраструктуры, где хранятся данные о доме и его устройствах.

2. Идентификация и аутентификация: 

- разработка методов и механизмов идентификации и аутентификации, которые позволят установить легитимность и права доступа к системе Умного дома. Например, использование паролей, биометрических данных или специальных ключей доступа.

3. Управление правами доступа: 

- определение уровней доступа для каждого устройства и пользователя в системе. Это позволит ограничить доступ к чувствительным данным и функциям только для авторизованных пользователей.

4. Обнаружение и предотвращение вторжений: 

- использование датчиков и системы мониторинга для обнаружения несанкционированного доступа или вторжений в систему. 

Например, использование датчиков движения или датчиков открытия дверей и окон. 5. Шифрование данных: 

- защита передаваемых данных между устройствами и облачной инфраструктурой с использованием шифрования. Это позволит предотвратить перехват и несанкционированный доступ к данным.

6. Регулярное обновление и обслуживание: 

- поддержка безопасности системы Умного дома путем регулярного обновления программного обеспечения и устройств до последних версий, а также проведение периодических проверок на наличие уязвимостей и исправление их.

7. Обучение пользователей: 

- обучение пользователей системы Умного дома о необходимости соблюдения безопасности и принятии мер предосторожности, таких как использование сложных паролей, несовместимость с подозрительными запросами или ссылками, и т.д.

8. Мониторинг и реагирование на инциденты: 

- установка системы мониторинга и реагирования на инциденты, которая будет отслеживать активность в системе Умного дома и предпринимать меры в случае обнаружения подозрительной активности или нарушения безопасности.

Это лишь некоторые аспекты модели системы безопасности в Умном доме. Реализация и настройка системы безопасности будет зависеть от конкретных потребностей и характеристик вашего Умного дома.

Домашнее задание:

1. Просмотреть видео по ссылке:

• https://www.youtube.com/watch?v=o7wvTx610_o&t=6s (2:55)

• Интернет вещей - умный дом