أولاً: المعرفة
السؤال الأول: أوضح المقصود بما يأتي
1. إنترنت الأشياء (IoT):
هوشبكة من الأجهزة (الأشياء)المُترابِطة التي تتضمَّن أجهزة استشعار وبرمجيات وتقنيات اتصال عديدة وتمتلك قدرة على جمع البيانات ومشاركتها عبر الإنترنت من دون حاجة إلى تدخُّل بشري مباشر ما يسمح لهذه الأجهزة أنْ تعمل بصورة ذكية وتُحسِّن الكفاءة والفعالية في العديد من المجالات
2. الحساسات (Sensors):
هي إحدى اللَّبنات الأساسية لنظام إنترنت الأشياء وهي مكونات لديها القدرة على استقبال مُحفِّز من البيئة المحيطة والاستجابة له مثل الحرارة أو الحركة أو الضوء، ثم تحويل هذه التغيرات إلى بيانات يمكن للنظام معالجتها ( الواجهة الحسيّة لنظام إنترنت الأشياء ) والغرض الرئيسي منها هو جمع البيانات من محيطها، وإرسال البيانات إليها مرَّة أخرى
3. تقنية الرقاقات (RFID):
هي اختصار لمصطلح "تحديد الهويَّة بتردُّدات الراديو"، وهي تقنية لجمع البيانات في إنترنت الأشياء، وتتكوَّن من أجهزة إلكترونيَّة صغيرة تخزِّن المعلومات، وتتواصل مع أجهزة أخرى باستخدام الموجات الراديويَّة، وتُستخدم في مجموعة متنوِّعة من التطبيقات، وغالبًا ما يُنظر إلى RFID على أنَّه شرطٌ أساسيٌّ لإنترنت الأشياء
4. نظام التثليث (Trilateration):
هو مبدأ رياضيٌّ يُستخدم في نظام GPS ، ويعني استخدام ثلاثة أقمار صناعيَّة أو أكثر لتحديد المواقع والمسافة بين هذه الأقمار الصناعيَّة وموقع الشيء لتحديد خطوط العرض، وخطوط الطول،
والارتفاع، والوقت.
السؤال الثاني: أعدّد الخصائص الأساسية لنظام إنترنت الأشياء
-
التعامل مع البيئة المحيطة
-
الاتصال
-
تباين الأجهزة
-
القابلية للتوسُّع
-
الأمان
السؤال الثالث
1. أوضّح مكونات نظام إنترنت الأشياء
يتكون نظام إنترنت الأشياء من:
-
علامات RFID) (RFID Tags)) :
تتكوَّن أساسًا من شريحة دقيقة مكوَّنة من دارة متكاملة Integrated Circuit IC متَّصلة بهوائيٍّ، ويمكن ربطها بجسم ما كمعرِّف للجسم، والغرض الرئيس منها هو تخزين البيانات، ويمكن أنْ تكون العلامات نشطة Active Tags أو سلبيَّة Passive Tags والفرق بينهما أنَّ العلامات النشطة هي تلك التي تعمل بالبطاريَّة جزئيًّا أو كلِّيًّا، ولديها القدرة على التواصل مع العلامات الأخرى، أمّا العلامات السلبيَّة فهي لا تحتاج إلى أيِّ مصدر طاقة داخليٍّ.
- قارئ ( RFID) (RFID Reader ) :
هو جهاز يتكوَّن من واجهة تردُّد راديويٍّ، ووحدة معالجة وظيفته الأساسيَّة نقل البيانات من العلامات ( RFID Tags ) إلى نظام التطبيق، حيث يَستخدم موجات الراديو لنقل الإشارات من علامات RFID Tags ، وقد يكون القارئ ثابتا أو متحرِّكًا.
-
نظام التطبيق Application System :
يطلق عليه أيضًا نظام معالجة البيانات، الذي يمكن أنْ يكون تطبيقًا، أو قاعدة بيانات، وهو الواجهة النهائيَّة للمستخدِم.
2. ارسم مخططاً يوضح مكونات نظام RFID
السؤال الرابع: أعلّل ما يأتي :
1. يمكن حماية أي سلعة باستخدام بطاقة RFID المانعة للسرقة
لأنَّ تقنية (RFID )التعرُّف باستخدام موجات الراديو تتيح إرفاق علامات إلكترونيَّة صغيرة بالبضائع تحتوي على معلومات رقميَّة يمكن قراءتها عن بُعد بواسطة أجهزة قارئة. هذه العلامات تُستخدم في أنظمة مكافحة السرقة EAS بحيث يتمُّ تنشيط إنذار عند مرور بضاعة تحمل علامة RFID نشطة عبر بوّابات الكشف من دون تعطيل العلامة عند دفع ثمن البضاعة، ممّا يساعد على منع السرقة، وتأمين البضائع بفعاليَّة.
2. تستخدم تقنية RFID في مجال الرعاية الصحية
وذلك لتحسين الكفاءة والس المة، حيث تُستخدم لتتبُّع المعدّات الطبِّيَّة، وإدارة المخزون الدوائيِّ، وتسجيل بيانات المرضى بدقَّة. على سبيل المثال، يمكن إرفاق علامات RFID بأساور المرضى لضمان تحديد هويَّتهم تحديدًا صحيحًا، وتتبُّع الأدوية والمعدّات في المستشفيات لتقليل الأخطاء الطبِّيَّة، وتحسين جودة الرعاية.
3. يفضل استخدام أربعة أقمار صناعية أو أكثر في نظام تحديد المواقع العالمي GPS
لأنَّ نظام GPS يعتمد على مبدأ التثليث Trilateration لتحديد الموقع بدقَّة. يلزم لذلك إشارات من ثلاثة أقمار صناعيَّة على الأقلِّ لتحديد الموقع في بُعدين خطوط الطول وخطوط العرض ولكن إضافة قمر رابع أو أكثر يسمح بتحديد الارتفاع )(البُعد الثالث)، وتصحيح أخطاء الساعة في الجهاز المستقبِل. استخدام أربعة أقمار أو أكثر يزيد من دقَّة الحسابات، خاصَّة في البيئات الصعبة مثل المدن المزدحمة، أو المناطق الجبليَّة، حيث قد تتأثَّر الإشارات بالعوائق.
ثانياً: المهارات
أُُوظِّف مهارات التفكير الناقد والبحث الرقمي والتواصل في الإجابة عن الأسئلة الآتية:
السؤال الأوََّل: أُقارِن بين وظيفة الحسّاسات ( Sensors ) ووظيفة رقاقات ( RFID ) في نظام إنترنت الأشياء، ثمََّ أُُبيِّن كيف يختلف كلٌّ منهما من حيث آليَّة العمل ونوع البيانات المُرسَلة.
المقارنة بين Sensors و RFID
الحساسات تُستخدم لاكتشاف التغيرات في البيئة مثل درجة الحرارة أو الحركة وترسل بيانات مستمرة إلى النظام.
أما رقاقات RFID فتُستخدم لتحديد هوية الأشياء وتتبعها من خلال تخزين معلومات عنها وقراءتها بواسطة موجات الراديو.
الاختلاف:
| من حيث | الحساسات Sensors | رقاقات RFID |
| الوظيفة | قياس الظروف الفيزيائيَّة (حرارة، وضغط، وحركة،وضوء، وغيرها) | التعرُّف على هويَّة الأشياء وتتبُّعها |
| آلية العمل |
|
|
| نوع البيانات | بيانات كمِّيَّة مستمرَّة (قراءات لحظيَّة: أرقام/قيم) | بيانات وصفيَّة (هويَّة/رمز ثابت أو معلومات محددة ) |
السؤال الثاني:
إذا أردْتُ تصميم نظام إنترنت أشياء لمراقبة المخزون في مستودع كبير، فهل أُفضِِّل استخدام الحسّّاسات أم رقاقات ( RFID ) ؟ أُبرِّر إجابتي، وأُضمِِّنها تقييمًًا لمزايا كل خيار ومُحدِّداته
في نظام مراقبة المخزون
إذا كان الهدف متابعة العناصر يُفضَّل استخدام رقاقات RFID
و من محدِّداتها أنَّها:
لا تقيس درجة الحرارة أو الرطوبة، وتحتاج إلى قارئ لالتقاط البيانات،ومن الممكن أنْْ تتأ ثر بالمعادن أوالسوائل، وتُُحدِّد ماذا وأين، ولكنَّها لا تصف حالة البيئة.
إذا كان الهدف معرفة ظروف المستودَع ومناسبتها للمَخْزن فإ نه يُفضَّل استخدام الحسَّاسات
ولكنَّ محدِّداتها أنَّها تحتاج إلى مصدر طاقة مستمرٍّ، وتعطي بيانات كمِّية لحظية، ولكنَّها لا توضِّح هوية الشيء، وتكون التكلفة طردية مع عدد النقاط المطلوب مراقبتها وتحتاج إلى شبكة
السؤال الثالث:
أرغب في تصميم نظام ذكي لتتبُّع الحضور في مدرسة باستخدام تقنية ( RFID ). ما العناصر التي أحتاج إليها لتطبيق هذا النظام؟ أُوضِّح بإيجازٍ طريقة عمل النظام.
نظام تتبع الحضور في المدرسة
العناصر المطلوبة
- رقاقات .RFID
- قارئ .RFID
- هوائيٌّ .RFID
- جهاز حاسوب أو خادم.
- برمجيّات إدارة الحضور.
- شبكة اتِّصال.
- واجهة استخدام
طريقة عمل النظام
يحصل كلُّ طالب على رقاقة، ويقوم القارئ بالتقاطها عند دخوله بوّابة المدرسة، ثُمَّ تُرسل البيانات إلى الخادم للتحقُّق من قاعدة البيانات، ثمَّ تسجيل حضور الطالب تلقائيًّا.
تُستخدم واجهة الاستخدام من قِبَل المعلِّمين وإدارة المدرسة للحصول على تقارير الحضور
