Svet Internetu vecí

česky Santiago Silvestre Jordi Salazar Svět Internetu věcí Tento projekt byl realizován za finanční podpory Evropské unie. Za obsah publikací odpovídá výlučně autor. Publikace (sdělení) nereprezentují názory Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, jež jsou jejich obsahem. Modernisation of VET through Collaboration with the Industry Název díla: Svět Internetu věcí Autor: Santiago Silvestre, Jordi Salazar Přeložil: Marek Neruda Vydalo: České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Kontaktní adresa: Technická 2, Praha 6 Tel.: +420 224352084 Tisk: (pouze elektronicky) Počet stran: 28 Edice (vydání): 1. vydání, 2019 MoVET Modernisation of VET through Collaboration with the Industry https://movet.fel.cvut.cz Tento projekt byl realizován za finanční podpory Evropské unie. Za obsah publikací odpovídá výlučně autor. Publikace (sdělení) nereprezentují názory Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, jež jsou jejich obsahem. VYSVĚTLIVKY Definice Zajímavost Poznámka Příklad Shrnutí Výhody Nevýhody E=m·c 2 i ANOTACE Tento modul popisuje svět Internetu věcí z anglického Internet of Things (IoT). Představuje hlavní technologie používané v Internetu věcí spolu s platformami a IoT zařízeními. Seznam reálných aplikací v Internetu věcí je uveden pro několik typických oblastí IoT. CÍLE Po studiu tohoto modulu budou studenti seznámeni s významem Internetu věcí. Budou objevovat výhody nových technologií mobilních telefonů, stejně jako nejběžnější bezdrátové komunikační technologie pro realizaci nových aplikací v Internetu věcí. LITERATURA [1] Jordi Salazar, Santiago Silvestre. IoT. Techpedia. 2017. 31. ISBN 978-80-01-06232-6. [2] Albreem, Mahmoud AM, et al. Green internet of things (IoT): An overview. In Smart Instrumentation, Measurement and Application (ICSIMA), 2017 IEEE 4th International Conference on. IEEE, 2017. p. 1-6. [3] Stephen E. Deering and Robert M. Hinden. RFC 2460, Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification. 1998. Es 3 [4] Constandinos X. Mavromoustakis George Mastorakis, Jordi Mongay Batalla. Internet of Things (IoT) in 5G Mobile Technologies. 2016. ISBN: 978-3-319-30911-8. [5] C. Zhu, Victor C. M. Leung, L. Shu and Edith C.-H. Ngai. Green Internet of Things for Smart World. 2015. IEEE Access 3:1-1. Es 6 [6] ETSI. Architecture enhancements to facilitate communications with packet data networks and applications, 3GPP TS 23.682. 2018. 109. [7] Patil, M. S. A., & Mishra, M. P. Improved mobicast routing protocol to minimize energy consumption for underwater sensor networks. International Journal of Research In Science & Engineering. 2017. 3. [8] F. Samie, L. Bauer, J. Henkel. IoT technologies for embedded computing: a survey. IEEE Xplore, 2016. 10. [9] M.Ballve. Here’s what the internet of things will need to really work. Business Insider, 2014. http://www.businessinsider.com/what-the-internet-of-things-will-need-to-reallywork-2014-5 [10] Libelium, http://www.libelium.com/ [11] K. Rose, S. Eldridge, L. Chapin. The internet of things: An overview. The Internet Society (ISOC), 2015. 80. [12] Manyika, James, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques, Bughin, and Dan Aharon. “The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype.” McKinsey Global Institute, June 2015. [13] Ovidiu Vermesan, Peter Friess. Internet of things – Converging technologies for smart environments and integrated ecosystems. River Publishers, 2013. 363. ISBN: 978-8792982-96-4 (E-Book) [14] Zeinab Kamal Aldein Mohammed, Elmustafa Sayed Ali Ahmed. Internet of things applications, challenges and related future technologies. World Scientific News, 2017. 23. ISSN 2392-2192. [15] M. Hunter, R. Smith, M. Schipanski, L. Atwood, D. Mortensen. Agriculture in 2050: Recalibrating targets for sustainable intensification. BioScience, 2017, 6. Obsah 1 Úvod ....................................................................................................................................... 7 2 Internetový Protokol ............................................................................................................ 9 2.1 IoT Platformy ........................................................................................................... 11 3 5G a IoT .............................................................................................................................. 13 4 IoT Zařízení ........................................................................................................................ 15 5 Aplikace a případové Studie ............................................................................................. 17 5.1 Chytrá města ............................................................................................................. 19 5.2 Chytrá domácnost (a budovy) .................................................................................. 20 5.3 Chytré životní prostředí ............................................................................................ 22 5.4 Chytrá energie a chytré sítě (smart grid) .................................................................. 24 5.5 Chytré zemědělství a farmaření ................................................................................ 25 5.6 Chytrý průmysl a chytrá výroba ............................................................................... 27 5.7 Chytré zdravotnictví ................................................................................................. 28 7 1 Úvod Tato kapitola popisuje některé důležité aspekty ve světě Internetu věcí. Jak bylo uvedeno v [1], Internet věcí (IoT) je síť fyzických objektů, zařízení, dopravních prostředků, budov a dalších objektů, které obsahují elektroniku, software, senzory a síťové připojení, což umožňuje těmto objektům shromažďovat data a navzájem si je posílat. Na Internet věcí se v poslední době zaměřuje nemalá pozornost. Je základem pro poskytování dříve nepředstavitelných služeb propojením "věcí", jako jsou senzory, akční členy (nebo také aktuátory, jedná se o technické zařízení, které přenáší výstupní signál z regulátoru do regulované soustavy, příkladem je motor, ventil, apod.), zařízení spotřební elektroniky, dopravní prostředky a domácí spotřebiče, do Internetu. Komunikace mezi zařízeními IoT a systémy přes Internet umožňuje, aby IoT zařízení byly ovládané a řízené vzdáleně, a to pomocí existující infrastruktury sítí, což vytváří příležitosti pro větší integraci fyzického světa a počítačových systémů. Využití Internetu věcí vede ke zlepšení efektivity a přesnosti daného procesu a také k ekonomickému přínosu (např. snížení nákladů na vytápění pomocí regulace topení, žaluzií, apod.). Internet věcí Pole působnosti nasazení IoT aplikací je velice široké. Technologie IoT umožňuje rozšiřovat interakci dopravních prostředků s lidmi nebo okolním prostředím: inteligentní řidič (služby umožňující pomoc řidičům), propojené lodě (služby pro lepší komunikaci lodí) nebo sledování dopravních prostředků. Navíc IoT umožňuje zlepšit využití fyzických prostor, jako jsou inteligentní budovy, chytré domácnosti či obchody. Existuje také široká škála aplikací v oblasti zdravotnictví, jako například příjem pacientů v chytrých nemocnicích, dálkové sledování zdraví 8 pacientů (telemedicína) či diagnostika zařízení. Dnes již lze IoT aplikace nalézt v chytrých městech jako například automatické řízení veřejného osvětlení, parkování, odpadové hospodářství, sledování dopravy nebo životního prostředí [2]. Příkladem je iniciativa Smart City, jejíž hlavní pozornost je zaměřena na zlepšení života občanů měst (sledování a interpretace stavu a využívání majetku města, optimalizace dopravy, apod.). V ekosystému IoT jsou v dnešní době velmi populární zařízení, která se označují jako nositelná elektronika (wearables) a také chytrá zařízení jako jsou chytré hodinky a chytré brýle (brýle pro virtuální a rozšířenou realitu, obecně se jedná o brýle s elektronikou). Kromě toho existuje mnoho aplikací v oblasti bezpečnosti a přístupových systémů. Na druhé straně se technologie IoT využívá také k optimalizaci a zdokonalení provozních pracovních procesů a výkonů tak, aby bylo možné zvýšit produktivitu v nejrůznějších průmyslových aplikacích. Zkratka M2M (Machine to Machine) označuje zařízení, která jsou navzájem propojena, zaznamenávají události, kterými jsou typicky hodnoty měření dané veličiny, a posílají tato data skrz síť do aplikace, která tato data překládá do využitelné informace. 9 2 Internetový Protokol Jak je popsáno v [1], IP (Internet Protocol) určuje technický formát paketů a pole pro adresování všech zařízení připojených prostřednictvím komunikační sítě, v tomto případě Internetu. IPv6 (Internet Protocol verze 6) je nejnovější verze protokolu IP, komunikačního protokolu, který poskytuje identifikační a lokalizační systém pro počítače v sítích a směruje datový provoz přes Internet. Aby bylo možné připojit libovolné zařízení k Internetu, je nutné danému zařízení přiřadit IP adresu. První verzí veřejně používaného internetového protokolu byla IPv4 (Internet Protocol verze 4). Tento protokol byl vytvořen agenturou Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). IPv4 zahrnuje adresovací systém, který používá číselné identifikátory sestávající z 32 bitů. Použití adres s délkou 32 bitů omezuje celkový počet možných adres na přibližně 4,3 miliard adres pro zařízení připojená k Internetu po celém světě. Očekávaný počet zařízení připojených k Internetu prostřednictvím IoT zařízení bude brzy větší než počet adres poskytovaných protokolem IPv4. Agentura odpovědná za standardizaci internetového protokolu IETF (Internet Engineering Task Force) začala pracovat na nové verzi internetového protokolu již v roce 1998: IPv6 má nahradit protokol IPv4 a byl poprvé formálně popsán ve specifikaci RFC 2460 [3]. IPv6 používá formát adresy s délkou 128 bitů, což poskytuje adresní prostor o 2128 nebo přibližně o 3,4x1038 adresách, a to je přibližně 8x1028 krát více než IPv4. Zatímco zvyšování adresního prostoru je jedním z nejdůležitějších výhod IPv6, existují další důležité technologické změny v protokolu IPv6, které zlepší protokol IP: snadnější správa, lepší směrování přenosu multicast, jednodušší formát hlavičky, efektivnější směrování, implementovaná autentizace a podpora ochrany osobních údajů. Adresy IPv6 jsou reprezentovány osmi skupinami čtyř hexadecimálních číslic. Tyto skupiny jsou odděleny dvojtečkami, ale existují i metody zkrácení této plné notace. Formát hlavičky protokolu IPv6 je uveden v Tab. 1. 16 Blokové schéma IoT zařízení [8] Ve skutečnosti jsou tyto bloky společné pro mnoho zařízení, která dnes existují na trhu. IoT zařízení však musí obsahovat jiné, zejména vzdálené, funkce, jako například [9]: • Energetická účinnost: Může být obtížné, nákladné nebo nebezpečné zajistit přístup k nabíjení nebo výměně baterií mnoha IoT zařízení. Proto zde vyvstává potřeba provozuschopnosti IoT zařízení po delší dobu nebo bezobslužného provozu nebo periodického probouzení IoT zařízení pro přenos dat. • Efektivita nákladů: Objekty, které obsahují IoT zařízení, mohou být obecně distribuovány. Příkladem jsou IoT zařízení v potravinářských produktech, které signalizují prošlé datum spotřeby. Důraz je kladen na nízkou cenu pořízení a také nasazení těchto IoT zařízení. • Kvalita a spolehlivost: IoT zařízení mohou pracovat v náročných venkovních podmínkách, a to i dlouhodobě. • Bezpečnost: Zařízení IoT mohou přenášet citlivé nebo regulované informace a chránit je před neoprávněným přístupem. 17 5 Aplikace a případové Studie Je prakticky nemožné představit si plný potenciál IoT aplikací. Potenciální aplikace jsou četné a rozmanité a přesahují pouhé připojení standardních zařízení, jako jsou stolní počítače, notebooky, tablety a chytré telefony do sítě. V současné době existuje široká škála IoT aplikací, které pokrývají mnoho oblastí, jako jsou chytrá města, inteligentní budovy, zemědělství, automobilová komunikace, doprava a mobilita, průmysl a zdravotnictví, environmentální a sociální aspekty. IoT aplikace [10] Potenciál IoT aplikací slibuje transformaci mnoha aspektů našeho života [11]. Nová IoT zařízení, jako jsou chytré spotřebiče, komponenty pro domácí automatizaci a zařízení pro správu energie, nás posunují k vizi chytré domácnost, která nabízí větší bezpečnost a energetickou účinnost. Jiná osobní IoT zařízení, jako jsou nositelné fitness náramky, zařízení pro sledování zdravotního stavu a lékařské přístroje s možností připojení k Internetu, mění způsob poskytování zdravotní péče. Tato technologie slibuje, že bude přínosná pro osoby se zdravotním postižením a starší osoby, což umožní zvýšenou úroveň nezávislosti a kvality života za rozumnou cenu. Systémy Internetu věcí, jako jsou dopravní prostředky s možností připojení na Internet, inteligentní dopravní systémy a senzory zabudované do silnic a mostů, nás přibližují k myšlence chytrých měst, které pomáhají minimalizovat dopravní zácpy a spotřebu energie. Technologie IoT nabízí možnost transformovat 18 zemědělství, průmysl, výrobu a distribuci energie zvýšením dostupnosti informací v hodnotovém řetězci výroby pomocí senzorů připojených k síti Internet. Řada společností a výzkumných organizací nabídla různé předpovědi potenciálního dopadu IoT na Internet a ekonomiku v následujících letech. Například společnost Cisco předpovídá, že do roku 2019 bude více než 24 miliard IoT objektů. Společnost Morgan Stanley do roku 2020 předpokládá 75 miliard připojených zařízení k síti Internet. Huawei předpovídá do roku 2025 100 miliard IoT připojení. McKinsey Global Institute odhaduje finanční dopad IoT na světovou ekonomiku v rozmezí 3,9 až 11,1 bilionů dolarů do roku 2025. Pro odhad potenciálního ekonomického dopadu IoT napříč ekonomikami zohlednil McKinsey Global Institute mírů přijetí IoT, ekonomické a demografické trendy a pravděpodobný vývoj technologií v příštích 10 letech [12]. V následujících odstavcích uvádíme některé z těchto aplikací, které v blízké budoucnosti mohou mít velký vliv na naše životy. Toto je jen omezený popis, který však umožňuje představit si všechny možné nové aplikace a služby, které by IoT mohl poskytnout. 19 5.1 Chytrá města K dnešnímu dni můžeme najít různé definice chytrého města, ale stále neexistuje žádná jednoznačně přijatá definice. Myšlenka chytrého města se liší stát od státu a dokonce i mezi jednotlivými městy. To znamená různé pohledy různých lidí v závislosti na jejich vlastních potřebách, které vytvoří lepší město s vysokou kvalitou života. V blízké budoucnosti se očekává rychlá expanze městských hranic z důvodu nárůstu počtu obyvatel a rozvoje infrastruktury. Velká města absorbují okolní malá města, aby vytvořila megaměsta s více než 10 miliony obyvatel. Tato skutečnost způsobí, že se megaměsta budou vyvíjet směrem k chytrým městům. Očekává se přibližně 40 chytrých měst na celém světě do roku 2025 [13]. Města budou na mnoha úrovních vylepšena, budou díky technologii IoT bezpečnější, produktivnější a udržitelnější. Potřeby chytrých měst vyžadují podporu vládních dohod. Ve skutečnosti bude role městských vlád klíčová pro nasazení IoT. V následující tabulce jsou uvedeny některé příklady aplikací chytrých měst. Tab. 4 - Aplikace chytrých měst Aplikace Popis Chytré parkování Sledování dostupnosti parkovacích míst ve městě Technický stav staveb Sledování vibrací a technického stavu budov, mostů a historických památek Hlukové mapy měst Sledování hladiny hluku v dotčených oblastech v reálném čase Chytré silnice Inteligentní dálnice s varovnými zprávami a odchylkami v závislosti na klimatických podmínkách a neočekávaných událostech, jako jsou nehody nebo dopravní zácpy Dopravní zácpa Sledování dopravních prostředků a přechodů pro optimalizaci jízdních a pěších tras Chytré osvětlení Chytré a počasí přizpůsobitelné osvětlení v pouličních světlech Odpadové hospodářství Zjišťování množství odpadků v kontejnerech pro optimalizaci sběrných tras Sledování pitné vody Sledování kvality pitné vody ve městech 20 5.2 Chytrá domácnost (a budovy) Chytrá domácnost neznamená domácnost plná nových a šílených přístrojů nebo robotů, ale domácnost s připojenými spotřebiči a příslušenstvím, takže se zdá, že jsou to zařízení, která mohou jednat samostatně, jako by měly nějakou inteligenci. Můžeme tak mluvit o chytrých žárovkách, chytrých termostatech, chytrých pračkách, chytrých bezpečnostních systémech, atd. Donedávna byla síť Wi-Fi používána především k propojení elektronických zařízení, jako jsou chytré telefony, tablety, televize, atd. Síť Wi-Fi bude mít však velký význam v koncepci chytré domácnosti [14]. Připojením domácích spotřebičů k síti Wi-Fi můžeme získat velké výhody. Každé zařízení naší domácnosti, které používá elektřinu, může být připojeno k naší domácí síti. Za prvé bychom mohli řídit vše v reálném čase buď z aplikace na našem chytrém telefonu nebo tabletu, nebo pomocí našeho hlasu. Za druhé, můžeme mít přístup ke všem datům a informacím uložených v domácích spotřebičích. Chytré domácí spotřebiče nám tak mohou poskytnout snadno dostupné údaje o bezpečnosti tím, že přistupují k záznamům chytrých bezpečnostních kamer nebo o energii sledováním spotřeby elektrické energie a plynu. Za třetí, máme domácí automatizaci. Namísto ručního ovládání našich domácích přístrojů po celou dobu můžeme využít možností nastavení rutin a pravidel. Myšlenka spočívá v tom, že naše domácnost nás a naši rodinu pozná a automaticky vykonává činnosti na základě toho, co se v domácnosti děje, bez potřeby našich kontrolních příkazů. Konečně a pravděpodobně v blízké budoucnosti si dokážeme představit zcela autonomní přístroje a roboty, které fungují v domácnosti samostatně, příkladem jsou robotické sekačky nebo roboti skládající prádlo. Zábava, energetická účinnost a bezpečnost by měly být v blízké budoucnosti třemi velkými kategoriemi pro chytrá domácí zařízení. 21 Tab. 5 – Aplikace chytrých domácností a budov Aplikace Popis Upozornění v reálném čase Čas spuštění pračky a myčky je naplánován tak, aby šetřil energii Bezpečnost a dohled Zvýšit bezpečnost, chránit naši rodinu a sledovat činnost na našem majetku. Řízení přístupu do dané oblasti Řízení přístupu do zakázaných prostor budov a detekce lidí bez oprávnění vstupu do vymezených oblastí dané budovy Ovládání vzduchu a centrální vytápění Teplota domácnosti / místnosti se automaticky přizpůsobuje našim preferencím. Chytré osvětlení Chytré a počasí přizpůsobitelné osvětlení domácností a budov Chytrá zábava Automatický výběr a personalizovaný způsob sledování televize a filmů Spotřeba energie a vody Sledování spotřeby energie a vody s cílem získat informace o tom, jak šetřit náklady a zdroje Péče o rostliny Poskytnout rostlinám dostatek živin a vláhy na základě jejich skutečných potřeb a podmínek. 22 5.3 Chytré životní prostředí Životní prostředí potřebuje chytré způsoby a nové technologie pro sledování a správu. Sledování životního prostředí je důležité, aby bylo možné zhodnotit jeho současný stav s cílem přijmout správná rozhodnutí podle shromážděných údajů z monitorovacích systémů. Správa je potřebná pro efektivní využívání zdrojů a pro snížení odpadu například z továren či výfukových zplodin vozidel [14]. Všechna shromážděná data z monitorovacích systémů mají zásadní význam pro to, aby obce a veřejné instituce byly donuceny chránit lidi a životní prostředí a zmírňovat či zabraňovat přírodním katastrofám. Chytré senzory životního prostředí poskytují řadu možností a řešení pro mnoho aplikací životního prostředí, jako je například sledování znečištění vody, ovzduší, počasí a radiace, odpadové hospodářství, atd. Příklady jsou uvedeny v Tab. 6. Integrace chytrých senzorů životního prostředí s technologií IoT je v současné době již vyvinuta pro snímání a sledování některých ukazatelů životního prostředí, které poskytují potenciální výhody pro dosažení zeleného „green“ světa a udržitelného života [14]. Aplikace v chytrém prostředí lze rozdělit do dvou hlavních kategorií: správu zdrojů životního prostředí a správu kvality a ochrany životního prostředí. Správa zdrojů životního prostředí se týká všech přírodních zdrojů, jako jsou lesy, zvířata, uhlí, ropa, voda, vzduch, sluneční světlo, vítr, zlato, stříbro, železo a mnoho dalších. Tyto zdroje mohou být vážně postiženy znečištěním, odpady a zneužíváním. Technologie IoT poskytují efektivní prostředky pro komunikaci mezi senzory snímající parametry dotčených zdrojů a monitorovacími centry, a v důsledku toho lze přijímat vhodná rozhodnutí o spotřebě těchto dotčených zdrojů. Příkladem správy kvality a ochrany životního prostředí je sledování kvality vzduchu pomocí soustavy dálkových senzorů v celém městě a v důsledku toho lze získat mapu s úrovněmi znečištění z celého dne a lépe řídit provoz ve městě. Také mohou být přijata rozhodnutí o využití a úpravě vody, pokud jsou však známy úrovně znečištění. Existuje mnoho dalších aplikací, které lze implementovat pomocí chytrých senzorů bezdrátově připojených k monitorovacímu centru. Příkladem může být síť IoT senzorů schopná průběžně sledovat úrovně radiace kolem jaderných elektráren nebo mapa ve vysokém rozlišení s přesnou předpovědí počasí v daném regionu. 23 Tab. 6 – Aplikace chytrého životního prostředí Aplikace Popis Detekce lesních požárů Sledování spalovacích plynů a stanovení preventivních požárních podmínek pro definování výstražných zón. Znečištění ovzduší Kontrola toxických plynů (CO2, O3, NO2, CO, CH4, …) vypouštěných továrnami, farmami a automobily. Sledování hladiny sněhu Měření hladiny sněhu v reálném čase umožňuje zjistit kvalitu lyžařských tras a umožňuje bezpečnostním sborům prevenci lavin. Říční záplavy Sledování změn hladiny vody v řekách, přehradách a nádržích. Zamezení sesuvu půdy a lavin Sledování vlhkosti půdy, vibrací a hustoty zeminy pro detekci nebezpečných vzorců (kombinace hodnot parametrů sledovaných veličin). Včasné odhalení přírodních katastrof Distribuovaná kontrola na konkrétních místech třesu, zemětřesení, hurikánů, sopečných výbuchů, záplav, atd. snížení dopadu přírodních katastrof. Ultrafialová radiace Měření UV slunečních paprsků pro varování obyvatel, aby nechodili na Slunce v určitých hodinách. Odpadové hospodářství Detekce a kontrola průmyslového znečištění v reálném čase (odpadní chemikálie a další) ke zlepšení životního prostředí. Úrovně znečištění v moři Řízení úniků a odpadů v reálném čase v moři. Detekce chemických úniků v řekách Zjišťování úniků a odpadů z továren v řekách. Ochrana divoké zvěře Používání obojků pro sledování GPS polohy k nalezení a sledování divokých zvířat a sdělování jejich souřadnic ochráncům a výzkumníkům. 24 5.4 Chytrá energie a chytré sítě (smart grid) Energetický model založený výhradně na zdrojích získaných z fosilních paliv nebude schopen v blízké budoucnosti uspokojit celosvětovou spotřebu elektrické energie. Všechna dostupná řešení zahrnují začlenění obnovitelných a zelených zdrojů energie do energetického modelu. Vlastní povaha tohoto typu energie však vyžaduje velmi vysokou kontrolu spotřeby energie ze strany spotřebitelů [13]. Spotřeba elektrické energie není pořád stálá a existují časové úseky s velmi vysokými hodnotami spotřeby elektrické energie. V důsledku toho musí být elektrická síť inteligentní a flexibilní, aby odolávala kolísání spotřeby elektrické energie. To je možné za pomocí řízení zdrojů elektrické energie a řízení spotřeby. K dosažení tohoto cíle musí elektrická síť zahrnovat propojená chytrá zařízení, tj. IoT zařízení, a komponenty infrastruktury sítě, jako jsou například snímací a monitorovací zařízení pro sledování energetických toků, telekomunikační infrastrukturu pro přenos dat přes chytrou síť, chytré měřiče s možností zobrazení využití elektrické energie, či systém řízení a automatizace pro zpracování relevantních dat a správu chytré sítě. V ideálním případě by bylo zapotřebí znát okamžitou spotřebu energie u jednotlivých zátěží, ale znalosti o spotřebě elektrické energie na jednoho zákazníka jsou v prvním přiblížení dostačující [13]. Chytrá síť integruje informační a komunikační technologie do elektrické sítě. Správa chytré energie je díky tomu plně provozuschopná. Namísto hlavních elektráren mimo města budou budoucí chytré sítě charakterizovány malými a středními energetickými zdroji a elektrárnami distribuovanými v chytrém městě, které se snaží napodobit strukturu internetové sítě. Řešení chytrých sítí má za cíl optimalizovat výrobu, distribuci a spotřebu energie, usnadnit vstup nových dodavatelů a spotřebitelů do elektrické sítě a významně zlepšit sledování, správu, automatizaci a kvalitu dodávané elektrické energie. Tab. 7 – Aplikace chytré energie a chytrých sítí Aplikace Popis Fotovoltaické instalace Sledování a optimalizace výkonu v solárních elektrárnách Chytré sítě Sledování a správa spotřeby energie Úzkopásmové PLC Úzkopásmové PLC (N –PLC, Narrowband Power Line Communication) umožňuje komunikaci po elektrické síti 25 5.5 Chytré zemědělství a farmaření V roce 2005 předpovídala Organizace pro výživu a zemědělství FAO (Food and Agricultural Organization), specializovaná agentura OSN se sídlem v Římě, že do roku 2050 bude celosvětová populace přesahovat 9,6 miliardy obyvatel. K tomu, aby se uživilo tolik obyvatel, musí zemědělská produkce do roku 2050 vzrůst o 70%. V roce 2017 studie publikovaná BioScience dospěla k závěru, že nárůst produkce o přibližně 25% až 70% nad současnou úroveň produkce může postačovat k tomu, aby vyhověl poptávce po plodinách do roku 2050 [15]. Každopádně, k dosažení tohoto cíle musí zemědělský průmysl přijmout IoT. Navíc současné změny klimatických podmínek a nevýhody intenzivního hospodaření s půdou a vodními zdroji musí být řešeny a musí být navrženy nové metody řešení budoucích výzev v zemědělství. Chytrým zemědělstvím a farmařením rozumíme používání moderních informačních a komunikačních technologií v zemědělství a farmaření. Z pohledu zemědělce a farmáře poskytuje chytré zemědělství a farmaření příležitost k lepšímu rozhodování a efektivnějšímu řízení jednotlivých procesů. Zemědělci a farmáři mohou řídit své zemědělské postupy na dálku. Data mohou být získávána ze satelitů nebo dronů. Senzory v polích, na zvířatech, nebo v půdě mohou přenášet data v reálném čase. Jedná se o nákladově efektivní metodu a přesný způsob toho, jak předpovědět a chránit růst zemědělských plodin.