Detail předmětu

Principy a návrh IoT systémů

FIT-TOIAk. rok: 2022/2023

Předmět reflektuje moderní trendy v oblasti získávání a zpracování dat ze senzorů. V rámci přednášek se studenti seznámí s: možnostmi získávání dat ze senzorů, fúzí dat z více senzorů, přenosem dat ze senzorických modulů, tématy analýzy dat v IoT systémech (data mining, klasifikace, algoritmy pro podporu rozhodování), řízením spotřeby senzorických modulů, komunikací v IoT systémech, návrhem a realizací IoT systémů. V rámci praktické části (projektu) si studenti projdou všemi fázemi vývoje jednoduchého IoT systému od fáze návrhu až k realizaci funkčního systému.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Vladimír Janoušek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav inteligentních systémů (UITS)

Výsledky učení předmětu

Student absolvováním kurzů pochopí, jak fungují a z čeho se skládají IoT systémy. Získané vědomosti pak může využít k implementaci vlastního IoT systému založeného na senzorických modulech, komunikační prostředcích, cloudu, popř. aktuátorech. Mezi cenné získané znalosti můžeme zařadit zpracování a analýzu dat pro účely řízení či rozhodování.

Prerekvizity

Vyžadováno platné školení z Vyhlášky č. 50

Způsob a kritéria hodnocení

  1. Půlsemestrální písemný test
  2. Účast a aktivní práce v laboratořích + cvičeních
  3. 2 projekty (získání alespoň 2 bodů z prvního projektu a 3 bodů z druhého projektu)

Učební cíle

V rámci kurzu se studenti seznámí s možnostmi digitalizace fyzikálních jevů světa, analýzou dat ze snímačů pro potřeby rozhodování a se základními koncepty IoT systémů. Cílem je studenty naučit nezbytné znalosti z oblasti IT pro návrh a realizaci IoT systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

V případě zmeškání HW laboratoří je možné je nahradit do doby než bude laboratoř přichystána na další laboratnorní cvičení. Informujte neprodleně vedoucího laboratoří či garanta kurzu.

Základní literatura

SERPANOS, Dimitrios; WOLF, Marilyn. Internet-of-Things (IoT) Systems: Architectures, Algorithms, Methodologies. Springer, 2017.


OLENEWA, Jorge. Guide to wireless communications. Cengage Learning, 2013.


LEA, Perry. Internet of Things for Architects: Architecting IoT solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security. Packt Publishing Ltd, 2018.


DUNNING, Ted; FRIEDMAN, B. Ellen. Time Series Databases: New Ways to Store and Access Data. Sebastopol, CA: O'Reilly Media, 2014.


Doporučená literatura

CHOU, Timothy. Precision-Principles, Practices and Solutions for the Internet of Things. McGraw-Hill Education, 2017.
ABU-ELKHEIR, Mervat; HAYAJNEH, Mohammad; ALI, Najah. Data management for the internet of things: Design primitives and solution. Sensors, 2013, 13.11: 15582-15612.
SAUTER, Martin. From GSM to LTE-advanced Pro and 5G: An introduction to mobile networks and mobile broadband. John Wiley & Sons, 2017.
ALIOTO, Massimo (ed.). Enabling the Internet of Things: From Integrated Circuits to Integrated Systems. Springer, 2017.

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NBIO , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NISD , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NISY do 2020/21 , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NISY , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NIDE , libovolný ročník, letní semestr, povinný
    specializace NCPS , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NSEC , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NMAT , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NGRI , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NNET , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NSEN , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NMAL , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NHPC , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NVER , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NEMB , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NEMB do 2021/22 , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NADE , libovolný ročník, letní semestr, volitelný
    specializace NSPE , libovolný ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Goldmann
doc. Ing. Zdeněk Vašíček, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do IoT (Co je to IoT?, shrnutí dostupných senzorů, komunikace na úrovni přenosu dat ze senzoru).
  2. Prvky IoT systému (věci, síť, cloud, aktuátory,..).
  3. Komunikační rozhraní používaná v IoT systémech (bezlicenční pásmo 2,4 GHz, bezlicenční pásma 433 MHz a 868 MHz, proprietární NarrowBand technologie).
  4. Přenosové protokoly internetu věcí (protokoly typu Request-Response, protokoly typu Publish-Subscribe a další).
  5. Návrh IoT systému I. (architektura IoT systémů).
  6. Návrh IoT systému II. (spotřeba senzorických a komunikačních modulů, návrh nízkoenergetických IoT systémů).
  7. Časové řady.
  8. Data management a analýza dat v IoT systémech (data management v centralizovaných a distribuovaných systémech, algoritmy pro klasifikaci a redukci dat)
  9. Vizualizace dat a služby (datové struktury, vizualizace dat, služby pro podporu IoT).
  10. Mobilní technologie v IoT systémech.
  11. Biometrické senzory (biometrické senzory používané pro autentizaci v IoT systémech, vývoj moderních senzorických systémů pro biometrii).
  12. IoT v praxi (průmyslový partner).
  13. Smart city, Intelligent home.

Laboratorní cvičení

8 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Goldmann
Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D.
Ing. Štěpán Rydlo

Osnova

  1. Zprovoznění IoT zařízení.
  2. Agregace dat z více senzorů.
  3. Vyhledávání vzorů v časových řadách.
  4. Praktický vývoj IoT senzoru.

Projekt

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Beran
Ing. Tomáš Goldmann
Ing. Štěpán Rydlo

Osnova

  1. Vytvoření senzorického modulu.
  2. Analýza dat z IoT systému.

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz