Інтернет речей

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, 44 годин лабораторних робіт.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

• Л – лекційні заняття;  
• ЛР – лабораторні роботи;
• СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти;
• КР – курсова 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, ЛР3.  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]
  • ЛР4,  Робота з АЦП і апаратним ШІМ мікроконтролера Arduino нано.
  • СРС. К.
• 4 тиждень
  • ЛР5,ЛР6.  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]
  • ЛР7.  Вимірювач температури і вологості на основі датчиків DHT11, DHT22 і Arduino
  • СРС. К.
• 6 тиждень
  • ЛР8, ЛР9.   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]
  • ЛР10. LCD-дисплей 1602A.
  • СРС. К.
• 8 тиждень
  • ЛР10.,ЛР11. 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]
  • ЛР12. Сервомотор SG90.
  • СРС. К.
• 10 тиждень
  • ЛР13, ЛР14. 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]
  • ЛР15.  Комбінована передача даних через ВТ між контролерами.
  • СРС. К.
• 12 тиждень
  • ЛР16,ЛР17.   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].
  • ЛР18. Програмування обміну даними між TCP сервером и зовнішніми пристроями з
  • використання UART.
  • СРС. К.
• 14 тиждень
  • ЛР19,  ЛР20. Реєстрація та захист доступу на спеціальних серверах в хмарах.
  • СРС. К.
• 15 тиждень
  • Л8. Практична реалізація IoT. [3 c. 204-279]
  • ЛР21,ЛР22. Спільне використання засобів захисту даних в спеціальному хмарному сервері і в
  • мікроконтролері STM32F429
  • МКР2. СРС. К.

Індивідуальна робота

Виконується КР. 

Мета КР: 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 90 години. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:

• підготовка до лекційних занять – 20 годин;
• підготовка до лабораторних робіт та до виконання модульних контрольних завдань – разом 40 годин;
• виконання КР – 30 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, курсова робота..

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:

Курсова робота оцінюється у максимально можливі 100 балів:

Семестровий модуль № 1

• ЛР1- ЛР11.  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.
• КР(ч.1). Оцінка за виконання – 50 балів. Термін надання – 8 тиждень.

Семестровий модуль № 2

• ЛР12- ЛР22.  Оцінка за виконання – 25 балів. Термін виконання – 9-15 тиждень.
• МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (15 тиждень). 
• КР(ч.2). Оцінка за виконання – 50 балів. Термін надання – 14–15 тижні 

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

Максимальна оцінка за повний обсяг виконаної курсової роботи – 100 балів.

Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен, білет до якого складається з теоретичної частини (4 запитання) та практичної частини (1 задача). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів. 

Умови допуску до підсумкового контролю

До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.

Екзамен відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.

Складання/перескладання екзаменів організується за встановленим розкладом.

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».

Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній 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. Іго, Том. Arduino, датчики і мережі для зв'язку пристроїв: переклад з англійської] / Том Іго. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2015. -543