Інформаційні технології Internet of Things

Анотація навчальної дисципліни

Мета дисципліни:

отримання закінченого уявлення про сучасні можливості та методи побудови розподілених систем збору даних і управління обладнанням.

Завдання дисципліни:

• Вивчити елементну базу пристроїв «Інтернету речей»;
• Застосовувати системи та мови програмування;
• Навчитися використовувати провідні протоколи обміну інформацією між пристроями;
• Освоїти бездротові протоколи обміну інформацією;
• Навчитися застосовувати методи агрегації і обробки даних відвіддалених пристроїв.

Програмні компетентності

• Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
• Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності.
• Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.
• Здатність до пошуку, оброблення та узагальнення інформації з різних джерел.
• Здатність до проектування, розробки, налагодження та вдосконалення системного, комунікаційного та програмно-апаратного забезпечення ІСТ, Інтернету речей (ІоТ), комп’ютерно-інтегрованих систем та системної мережної структури, управління ними.
• Здатність оволодіти сучасними технологіями програмування та тестування програмного забезпечення.

Програмні результати навчання

Проводити системний аналіз об’єктів проектування та обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та способів передачі інформації в ІСТ. 

Вирішувати завдання з використанням інтернет-речей, знаходити сучасні рішення, що дозволяють інтегрувати апаратне забезпечення, програми та хмарні сервіси.

Кількість аудиторних занять

16 годин лекційних занять, 30 годин лабораторних робіт.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

• Л – лекційні заняття;  
• ЛР – лабораторні роботи;
• СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти;
• РГР – розрахунково-графічна робота;
• МКР – модульна контрольна робота;
• К – консультації.

Тематика та види навчальних занять

• 1 тиждень 
  • Л1. Основні поняття і визначення "Інтернету речей". [1 c. 40-86].  Сучасний стан і перспективи розвитку. [2 c. 51-73]
  • ЛР1  Робота з вимірювальними приладами.
  • СРС. К. 
• 2 тиждень 
  • ЛР2.  Робота з блоком GPIO мікроконтролера Arduino nano.
  • СРС. К.
• 3 тиждень
  • Л2. Мікроконтролери і мікропроцесори. [2 c. 73-80] . Системи на кристалі. Датчик. [1 c. 110-115]
  • ЛР3,  Робота з АЦП і апаратним ШІМ мікроконтролера Arduino нано.
  • СРС. К. 
• 4 тиждень 
  • ЛР4.  Вимірювач відстані на основі ультразвукового далекоміра HC-SR04 і Arduino.
  • СРС. К. 
• 5 тиждень
  • Л3. Актуатори. Модулі передачі даних. [1 c. 34-58]. Одноплатні комп'ютери. [1 c. 124-151]
  • ЛР5.  Вимірювач температури і вологості на основі датчиків DHT11, DHT22 і Arduino
  • СРС. К.
• 6 тиждень 
  • ЛР6.   RTC модуль (годинник реального часу) на чіпі DS1307.
  • СРС. К. 
• 7 тиждень
  • Л4. Операційні системи для пристроїв «Інтернету речей»: Embedded Linux, Android Things, RTOS. [2 c. 167-174]
  • ЛР7. LCD-дисплей 1602A.
  • СРС. К. 
• 8 тиждень 
  • ЛР8. LCD-дисплей 1602A.
  • МКР1. СРС. К. 
• 9 тиждень
  • Л5. Види протоколів. [3 c. 67-79]. Протоколи 1-Wire, SPI, I2C, UART, RS-232, RS-485, USB, Ethernet . [2 c. 90-113]
  • ЛР9. Сервомотор SG90.
  • СРС. К. 
• 10 тиждень 
  • ЛР10. Адресна RGB лента WS2812..
  • СРС. К. 
• 11 тиждень
  • Л.6.  Bluetooth, Wi-Fi, EDGE, GPRS, LTE, NB IoT. [2 c. 146-191] Обробка даних на пристрої. [3 c. 91-134]
  • ЛР11.  Комбінована передача даних через ВТ між контролерами.
  • СРС. К. 
• 12 тиждень 
  • ЛР12.   Комбінована передача даних через ВТ між контролерами..
  • СРС. К. 
• 13 тиждень
  • Л7.  Обробка на сервері. [3 c. 71-119]. Обробка у хмарах. [2 c. 144-170].
  • ЛР13. Програмування обміну даними між TCP сервером и зовнішніми пристроями з
  • використання UART.
  • СРС. К. 
• 14 тиждень 
  • ЛР14. Реєстрація та захист доступу на спеціальних серверах в хмарах.
  • СРС. К. 
• 15 тиждень
  • Л8. Практична реалізація IoT. [3 c. 204-279]
  • ЛР15. Спільне використання засобів захисту даних в спеціальному хмарному сервері і в
  • мікроконтролері STM32F429
  • МКР2. СРС. К.

Індивідуальна робота

Виконується РГР. 

Мета РГР: набуття загальних та спеціальних компетентностей майбутніх бакалаврів, поглиблення теоретичних знань з теми " Проектування та реалізація алгоритмів взаємодії з інтерфейсами АЦП".

• 1–7 тижні Отримання завдання. Проектування  алгоритмів взаємодії з інтерфейсами АЦП
• 8–14 тижні Реалізація алгоритмів взаємодії з інтерфейсами АЦП
• 15 тиждень Захист роботи.

Самостійна робота

Самостійна робота складає 44 години. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:

• підготовка до лекційних занять – 16 годин;
• підготовка до лабораторних робіт та до виконання модульних контрольних завдань – разом 15 годин;
• виконання РГР – 13 годин

Процедура оцінювання

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних робіт, виконують 2 модульні контрольні роботи.

Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (2 запитання) та практичної частини (1 задача). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 10 балами. Правильне розв’язання задачі оцінюється в 5 балів.

Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.

Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів. Залік оцінюється за системою: «зараховано», «не зараховано». Оцінка «зараховано» виставляється за умови отримання не менш, ніж 60 балів за всі види робіт. Складання/перескладання заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом.

Семестровий модуль № 1

• ЛР1- ЛР7.  Оцінка за виконання – 25 балів. Термін виконання – 1-8 тиждень.
• МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.
• РГР(ч.1). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 8 тиждень.

Семестровий модуль № 2

• ЛР8- ЛР15.  Оцінка за виконання – 25 балів. Термін виконання – 9-15 тиждень.
• МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (15 тиждень). 
• РГР(ч.2). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 14–15 тижні 

Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.

 
Умови допуску до підсумкового контролю

Підсумковим контролем з дисципліни є залік за результатами виконаних лабораторних робіт, модульних контрольних робіт. 

Залік отримують здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни не менш, ніж на 60 %.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Відсутність здобувача на лабораторній роботі відповідає оцінці «0».

Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких підручників, посібників, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів з дисципліни

ЛІТЕРАТУРА

Основна література

1. Грінгард, С. Інтернет речей. Майбутнє вже тут: переклад з англійської / Семюел Грингард. – Москва : Альпіна Паблішер, 2016. – 185 с.
2. Förster, А. Introduction to Wireless Sensor Networks. – New York : Wiley, 2016. – 186 p.
3. Components and Services for IoT Platforms: Paving the Way for IoT Standards / Georgios Keramidas, Nikolaos Voros, Michael Hübner. – Berlin: Springer, 2017. – 383 p.

Додаткова література

1. Робимо сенсори : проекти сенсорних пристроїв на базі Arduino і Raspberry Pi : [переклад з англійської] / Теро Карвинен, Кіммо Карвинен, Віллі Валтокари. – Москва : Вільямс, 2016. – 429 с.
2. Петин, В. А. Arduino і Raspberry Pi в проектах Internet of Things / Віктор Петін. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2016 – 319 с.
3. Іго, Том. Arduino, датчики і мережі для зв'язку пристроїв: переклад з англійської] / Том Іго. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2015. -543