Sənaye Əşyaların İnterneti (IIoT)Sillabus

Fənn kodu

İFS-2218yn

Kredit

6

Tələbənin iş yükü

120

Semestr

Yaz semestri

Akademik il

2

Fənnin tipi

Seçmə

Təhsil forması

Əyani

Tədris dili

Azərbaycan

Auditoriyadaxili saatlar

a) 30 saat - mühazirə b) 15 saat - seminar c) 15 saat - laboratoriya

Auditoriyadan kənar saatlar

a) 70 saat -TSİ b) 50 saat - MRTSİ

“Sənaye Əşyaların İnterneti” fənni sənaye mühitlərində IoT sistemlərinin qurulması, inteqrasiyası və tətbiqinin əsas prinsiplərini əhatə edir. Fənn çərçivəsində Sənaye IoT sistemlərinin arxitekturası və əsas komponentləri, sensor və aktuatorların işləmə prinsipləri və sistemlərə inteqrasiyası öyrənilir. Sənaye mühitlərində istifadə olunan şəbəkə və rabitə texnologiyaları, IoT protokolları və platformaları, onların xüsusiyyətləri və tətbiq sahələri nəzərdən keçirilir. Tələbələr sensorlardan məlumatların toplanması və ötürülməsi, müxtəlif rabitə protokolları vasitəsilə qurğulararası əlaqənin yaradılması, həmçinin məlumatların edge və bulud texnologiyaları əsasında emalı üzrə bilik və bacarıqlar əldə edirlər. Tədris prosesində sensor və aktuator əsaslı sistemlərin qurulmasına, sənaye rabitə texnologiyaları və protokollarının tətbiqinə, eləcə də Sənaye IoT həllərinin praktiki reallaşdırılmasına diqqət yetirilir. Tədrisin sonunda tələbələr Sənaye 4.0 konsepsiyası çərçivəsində Sənaye IoT sistemlərini təhlil etmək, uyğun rabitə texnologiyası və protokollarını seçmək və sadə IoT həlləri hazırlamaq bacarığına yiyələnirlər.

• mühazirə
• laboratoriya işi
• interaktiv müzakirə
• seminar
• case study
• təqdimatlar
• layihə əsaslı öyrənmə
• komanda işi

1. 1

   CLO 1: Əşyaların İnterneti (IoT), Sənaye Əşyaların İnterneti (IIoT) və Sənaye 4.0 konsepsiyalarını, onların əsas komponentlərini, funksional xüsusiyyətlərini və qarşılıqlı əlaqəsini izah edə bilir. IIoT sistemlərinin sənaye proseslərinin rəqəmsallaşdırılması və transformasiyasındakı rolunu təhlil etməyi bacarır.

2. 2

   CLO 2: Sənaye Əşyaların İnterneti sistemlərinin arxitekturasını, əsas komponentlərini və Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) modelinin baxış səviyyələrini bilir. Müxtəlif sənaye tətbiq ssenariləri üçün IIoT sistemlərinin funksional komponentlərini və uyğun arxitektura yanaşmalarını müəyyənləşdirməyi bacarır.

3. 3

   CLO 3: Sensorların, aktuatorların, gömülü sistemlərin və mikrokontrollerlərin iş prinsiplərini, növlərini və texniki xüsusiyyətlərini bilir. Müxtəlif sənaye tətbiqlərinin tələblərinə uyğun sensor və aktuatorları seçməyi, Arduino və Raspberry Pi kimi platformalardan istifadə etməklə sadə IoT sistemlərini proqramlaşdırmağı bacarır.

4. 4

   CLO 4: IoT və IIoT sistemlərində istifadə olunan simli və simsiz kommunikasiya texnologiyalarını, kanal, şəbəkə/internet, nəqliyyat və tətbiq səviyyəsi protokollarını bilir. RFID, NFC, BLE, Wi-Fi, mobil şəbəkələr, IEEE 802.15.4, IPv6, 6LoWPAN, RPL, Thread, ZigBee, Z-Wave, LoRaWAN, UDP, MQTT, CoAP və digər kommunikasiya texnologiya və protokollarını müqayisə etməyi və tətbiq tələblərinə uyğun seçim etməyi bacarır.

5. 5

   CLO 5: Edge və bulud hesablamanın IIoT sistemlərindəki rolunu, arxitekturasını və əsas funksiyalarını bilir. Sensor məlumatlarının toplanması, ötürülməsi, real-zamanlı emalı və IoT platformalarına inteqrasiyası prinsiplərini izah edə, müxtəlif emal yanaşmalarını tətbiq tələblərinə uyğun təhlil edə bilir.

6. 6

   CLO 6: IIoT sistemlərində əsas təhlükəsizlik zəifliklərini, kiberhücumları, təhlükəsizlik mexanizmlərini və sənaye kibertəhlükəsizlik standartlarını bilir. Sensor, aktuator, kommunikasiya texnologiyası, protokol, Edge və ya bulud platforması kimi komponentləri uyğun şəkildə seçərək sadə IIoT həllini layihələndirməyi, hazırlamağı və texniki cəhətdən əsaslandırmağı bacarır.

1. 1.
   Əşyaların İnterneti, Sənaye Əşyaların İnterneti və Sənaye 4.0-a girişMühazirə

   Mövzu rəqəmsallaşmanın sənaye sistemlərinin transformasiyasına təsirini, Əşyaların İnterneti (IoT) və Sənaye Əşyaların İnterneti (IIoT) anlayışlarının konseptual əsaslarını əhatə edir. IoT sistemlərinin əsas komponentləri və funksional xüsusiyyətləri, IIoT sistemlərinin fərqləndirici cəhətləri və sənaye mühitlərində tətbiqi izah olunur. IIoT ilə əlaqəli əsas standartlar və bu texnologiyanın Sənaye 4.0 kontekstində rolu nəzərdən keçirilir. Sənaye 4.0 konsepsiyasının tarixi inkişaf mərhələləri, əsas texnoloji sütunları və IIoT ilə qarşılıqlı əlaqəsi öyrənilir. Həmçinin IIoT və Sənaye 4.0 texnologiyalarının Azərbaycanda mövcud tətbiq vəziyyəti, təcrübələri və inkişaf perspektivləri təhlil olunur.

2. 2.
   Sensorlar və ölçmə texnologiyalarıMühazirə

   Mövzu Sənaye Əşyaların İnterneti sistemlərində fiziki proseslərdən məlumatların əldə edilməsi üçün istifadə olunan sensorları və ölçmə texnologiyalarını əhatə edir. Ölçmə prosesinin əsas prinsipləri, ölçmə keyfiyyətinə təsir edən amillər və metrologiyanın sənaye sistemlərindəki rolu izah olunur. Sensorlar ölçülən fiziki kəmiyyətlərə, işləmə prinsiplərinə və çıxış siqnallarına görə təsnif edilir. Müxtəlif sensor növlərinin texniki və funksional xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir. Həmçinin dəqiqlik, həssaslıq, ölçmə diapazonu, cavab müddəti və iş mühiti kimi meyarlar əsasında konkret sənaye tətbiqi üçün uyğun sensorun seçilməsi prinsipləri öyrənilir.

3. 3.
   Aktuatorlar və sənaye idarəetmə sistemləriMühazirə

   Mövzu aktuatorların kiber-fiziki sistemlərdə və sənaye proseslərinin idarə olunmasındakı rolunu əhatə edir. Aktuator anlayışı, əsas işləmə prinsipləri və elektrik, pnevmatik, hidravlik və digər aktuator növləri izah olunur. Sənaye aktuatorlarının güc, sürət, dəqiqlik, cavab müddəti və iş mühiti kimi əsas texniki xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir. İdarəetmə sistemlərində sensorlardan alınan məlumatlar əsasında aktuatorların idarə olunması və fiziki proseslərə təsir mexanizmləri öyrənilir. Həmçinin ağıllı aktuatorların kommunikasiya, monitorinq və uzaqdan idarəetmə imkanları, eləcə də onların IIoT sistemlərinə inteqrasiyası təhlil olunur.

4. 4.
   Gömülü sistemlər və mikrokontrollerlərMühazirə

   Mövzu Sənaye Əşyaların İnterneti sistemlərinin əsas hesablama və idarəetmə komponentlərindən olan gömülü sistemləri və mikrokontrollerləri əhatə edir. Gömülü sistemlərin anlayışı, strukturu və prosessor, yaddaş, giriş-çıxış interfeysləri kimi əsas aparat komponentləri izah olunur. Bu sistemlərin iş prinsipləri, proqram arxitekturası və aparat-proqram qarşılıqlı əlaqəsi nəzərdən keçirilir. Gömülü sistemlər funksional xüsusiyyətlərinə, tətbiq sahələrinə və işləmə tələblərinə görə təsnif edilir, müxtəlif gömülü sistem arxitekturaları öyrənilir. Həmçinin mikrokontrollerlərin strukturu, əsas funksiyaları və sensor və aktuator əsaslı IIoT sistemlərinin qurulmasındakı rolu təhlil olunur.

5. 5.
   Əşyaların İnterneti sistemlərinin proqramlaşdırılmasıMühazirə

   Mövzu IoT və IIoT sistemlərinin proqramlaşdırılması üçün istifadə olunan əsas yanaşmaları, dilləri və platformaları əhatə edir. IoT tətbiqlərinin hazırlanmasında istifadə olunan proqramlaşdırma dilləri və onların tətbiq xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir. Firmware anlayışı, onun gömülü sistemlərin aparat komponentlərinin idarə olunmasındakı rolu və proqram təminatı ilə qarşılıqlı əlaqəsi izah olunur. Arduino və Raspberry Pi platformalarından istifadə etməklə sensorların, aktuatorların və digər qurğuların proqramlaşdırılması prinsipləri öyrənilir. Həmçinin IoT proqram təminatının hazırlanması zamanı təhlükəsizlik tələbləri və təhlükəsiz proqram təminatı inkişafı prinsipləri təhlil olunur.

6. 6.
   Əşyaların İnternetini dəstəkləyən kommunikasiya texnologiyalarıMühazirə

   Mövzu IoT və IIoT sistemlərində qurğulararası məlumat mübadiləsini təmin edən əsas kommunikasiya texnologiyalarını əhatə edir. Simsiz kommunikasiya texnologiyaları çərçivəsində RFID, NFC, Bluetooth Low Energy (BLE), Wi-Fi Backscatter və GPRS/GSM mobil şəbəkələrinin işləmə prinsipləri və tətbiq xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir. Simsiz sensor şəbəkələrinin strukturu, əsas komponentləri və sensor məlumatlarının ötürülməsindəki rolu izah olunur. Simli kommunikasiya texnologiyalarından UART/USART, SPI, I2C, USB və Ethernet interfeyslərinin əsas xüsusiyyətləri və istifadə sahələri öyrənilir. Müxtəlif kommunikasiya texnologiyalarının ötürmə məsafəsi, enerji sərfiyyatı, məlumat ötürmə sürəti və tətbiq mühiti baxımından seçilməsi prinsiplərinə diqqət yetirilir.

7. 7.
   Əşyaların İnterneti kommunikasiya protokolları: kanal və şəbəkə/internet səviyyələriMühazirə

   Mövzu IoT və IIoT sistemlərində kanal və şəbəkə/internet səviyyələrində istifadə olunan əsas kommunikasiya protokollarını əhatə edir. IEEE 802.15.4 standartının aşağı enerji sərfiyyatlı simsiz şəbəkələrdəki rolu, IPv6 və 6LoWPAN texnologiyalarının məhdud resurslu IoT qurğularında IP əsaslı kommunikasiyanı təmin etməsi izah olunur. RPL protokolunun aşağı güclü və itkilərə məruz qalan şəbəkələrdə marşrutlaşdırma prinsipləri, həmçinin Thread, ZigBee və ZigBee IP texnologiyalarının şəbəkə arxitekturası və tətbiq xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir. Z-Wave texnologiyasının aşağı enerji sərfiyyatlı simsiz kommunikasiya imkanları öyrənilir. Həmçinin LoRa və LoRaWAN texnologiyalarının uzaq məsafəli, aşağı enerji sərfiyyatlı IoT və IIoT tətbiqlərində istifadəsi təhlil olunur.

8. 8.
   Əşyaların İnterneti kommunikasiya protokolları: nəqliyyat və tətbiq səviyyələriMühazirə

   Mövzu IoT və IIoT sistemlərində nəqliyyat və tətbiq səviyyələrində istifadə olunan əsas kommunikasiya protokollarını əhatə edir. UDP protokolunun bağlantısız məlumat ötürmə prinsipi və resursları məhdud IoT sistemlərində tətbiqi izah olunur. MQTT və CoAP protokollarının arxitekturası, kommunikasiya modelləri və aşağı enerji sərfiyyatlı qurğular üçün əsas xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir. AMQP və XMPP protokollarının mesaj mübadiləsi və sistemlərarası kommunikasiya imkanları öyrənilir. Həmçinin SMQTT protokolunun təhlükəsiz mesajlaşma xüsusiyyətləri və müxtəlif IoT və IIoT tətbiqlərində bu protokolların seçilməsinə təsir edən əsas meyarlar təhlil olunur.

9. 9.
   Edge hesablama və real-zamanlı məlumat axınıMühazirə

   Mövzu Edge hesablama anlayışını və onun IoT və IIoT sistemlərində məlumatların emalındakı rolunu əhatə edir. Bulud hesablamanın gecikmə, şəbəkə bağlantısından asılılıq və böyük həcmli məlumatların ötürülməsi ilə bağlı məhdudiyyətləri, həmçinin bu məhdudiyyətlərin aradan qaldırılmasında Edge hesablama yanaşmasının rolu izah olunur. Edge hesablama arxitekturası, IoT qurğuları ilə qarşılıqlı əlaqəsi və məlumatların mənbəyə yaxın nöqtələrdə emal edilməsi prinsipləri nəzərdən keçirilir. Real-zamanlı məlumat axınının emalı və Edge mühitlərində maşın təlimi modellərinin tətbiqi öyrənilir. Həmçinin Edge hesablama ilə bağlı texniki çətinliklər, təhlükəsizlik riskləri və bu texnologiyanın gələcək inkişaf perspektivləri təhlil olunur.

10. 10.
    Bulud əsaslı Əşyaların İnterneti platformalarıMühazirə

    Mövzu bulud hesablama və Əşyaların İnterneti texnologiyalarının inteqrasiyasını və bulud əsaslı IoT platformalarının əsas xüsusiyyətlərini əhatə edir. Bulud və IoT sistemləri arasındakı qarşılıqlı əlaqə, məlumatların qurğulardan bulud mühitinə ötürülməsi, saxlanılması və emalı prinsipləri izah olunur. Bulud əsaslı IoT arxitekturasının əsas komponentləri və müxtəlif IoT platformalarının qurğuların idarə olunması, məlumatların emalı, monitorinqi və analitikası üzrə imkanları nəzərdən keçirilir. Bu platformaların əsas funksiyaları və müxtəlif IoT və IIoT tətbiqlərində istifadə xüsusiyyətləri öyrənilir. Həmçinin bulud əsaslı IoT sistemlərində məlumatların məxfiliyi, girişə nəzarət, təhlükəsiz kommunikasiya və digər əsas təhlükəsizlik məsələləri təhlil olunur.

11. 11.
    Sənaye Əşyaların İnternetində kibertəhlükəsizlikMühazirə

    Mövzu IIoT sistemlərində kibertəhlükəsizliyin əsas anlayışlarını, tələblərini və sənaye mühitlərinin qorunması prinsiplərini əhatə edir. IIoT qurğuları, sensorlar, aktuatorlar, kommunikasiya şəbəkələri və əlaqəli sistemlərdə mövcud olan əsas təhlükəsizlik zəiflikləri nəzərdən keçirilir. IoT cihazlarının və kommunikasiya kanallarının təhlükəsizliyi, həmçinin IIoT sistemlərini hədəf alan əsas kiberhücumlar və onların sənaye proseslərinə təsiri izah olunur. Autentifikasiya, girişə nəzarət, şifrələmə, şəbəkə seqmentasiyası, monitorinq və insidentlərin aşkarlanması kimi əsas təhlükəsizlik mexanizmləri öyrənilir. Həmçinin IIoT sistemlərinin təhlükəsizliyinin təmin edilməsində istifadə olunan əsas sənaye kibertəhlükəsizlik standartları və onların tətbiq prinsipləri təhlil olunur.

12. 12.
    Sənaye Əşyaların İnterneti tətbiqlərinin işlənməsiMühazirə

    Mövzu Sənaye Əşyaların İnterneti tətbiqlərinin layihələndirilməsi və hazırlanmasının əsas mərhələlərini əhatə edir. İstehsal və enerji sahələrində istifadə olunan IIoT tətbiqləri və onların sənaye proseslərinin monitorinqi, idarə olunması və optimallaşdırılmasındakı rolu nəzərdən keçirilir. Sensor, aktuator, kommunikasiya texnologiyası və IoT platforması kimi əsas komponentlərin vahid IIoT tətbiqində birləşdirilməsi prinsipləri izah olunur. Konkret sənaye probleminə uyğun tətbiq ssenarisinin seçilməsi və sistem tələblərinin müəyyənləşdirilməsi öyrənilir. Həmçinin seçilmiş ssenari əsasında ilkin layihə yanaşmasının və tətbiqin əsas arxitektur strukturunun hazırlanmasına diqqət yetirilir.

13. 13.
    Tələbə Əşyaların İnterneti layihələri üzrə məsləhət və layihələndirməMühazirə

    Mövzu tələbələrin hazırlayacağı IoT və IIoT layihələrinin planlaşdırılması və layihələndirilməsi üzrə məsləhət prosesini əhatə edir. Layihə mövzusunun məqsədəuyğunluğu, əhatə dairəsi və həll ediləcək problemin dəqiqləşdirilməsi nəzərdən keçirilir. Seçilmiş layihəyə uyğun sistem arxitekturası, sensor və aktuatorlar, kommunikasiya texnologiyaları və protokolları, proqramlaşdırma vasitələri və IoT platformalarının seçimi müzakirə olunur. Layihənin hazırlanma mərhələləri və komponentlər arasında qarşılıqlı əlaqənin təşkili üzrə istiqamətlər müəyyənləşdirilir. Həmçinin layihə təqdimatının strukturu, texniki nəticələrin nümayiş etdirilməsi və qiymətləndirmə meyarları izah olunur.

1. Misra, S., Roy, C., & Mukherjee, A. (2020). Introduction to Industrial Internet of Things and Industry 4.0. CRC Press.
2. Butun, I. (Ed.). (2020). Industrial IoT: Challenges, Design Principles, Applications, and Security. Springer.
3. Jha, S., Tariq, U., Joshi, G. P., & Solanki, V. K. (Eds.). (2022). Industrial Internet of Things: Technologies, Design, and Applications. CRC Press.
4. Suresh, A., Nandagopal, M., Raj, P., Neeba, E. A., & Lin, J.-W. (2023). Industrial IoT Application Architectures and Use Cases. Auerbach Publications.
5. Gilchrist, A. (2016). Industry 4.0: The Industrial Internet of Things. Apress.
6. Industry IoT Consortium. (2022). The Industrial Internet Reference Architecture (Version 1.10).(yeni pəncərədə açılır)
7. Buyya, R., & Dastjerdi, A. V. (Eds.). (2016). Internet of Things: Principles and Paradigms. Elsevier.
8. Dow, C. (2024). Internet of Things Programming Projects: Build Exciting IoT Projects Using Raspberry Pi 5, Raspberry Pi Pico, and Python (2nd ed.). Packt Publishing.
9. Madisetti, V., & Bahga, A. (2014). Internet of Things: A Hands-On Approach. Universities Press.
10. OPC Foundation. (n.d.). OPC UA Overview.(yeni pəncərədə açılır)
11. Amazon Web Services. (n.d.). AWS IoT Core Documentation.(yeni pəncərədə açılır)