Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    IoT keretrendszerek és ipari alkalmazásaik

    A tantárgy angol neve: IoT Frameworks and Industrial Applications

    Adatlap utolsó módosítása: 2016. november 9.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök informatikus szak

    Villamosmérnöki szak

    Szabadon választható tárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VITMAV23   1/1/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Varga Pál, Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
    4. A tantárgy előadója

     Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
     Dr. Varga Pál, PhD
     egyetemi docens
     TMIT
     Dr. Németh Géza, PhD.
     egyetemi docens
     TMIT
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Kommunikációs hálózatok 1. (VIHIAB01) vagy Informatika 2 (VIAUAB01) tárgyak valamelyike. Programozási alapismeretek.

    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:
    nincs
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy célkitűzése, hogy az IoT rendszereket az ipari alkalmazás-példákon keresztül is megismerjék a hallgatók. Itt a meglévő, működő rendszerek átalakítása mellett kihívás a feltörekvő keretrendszerekhez és platformokhoz történő illeszkedés, hiszen ez lehetővé teszi a nagy rendszerek együttműködését is – ami pedig ettől jóval több lesz, mint egyedi ipari alkalmazások halmaza. A jelenlegi IoT keretrendszerek sajátosságainak megismerésével a tárgy lehetőséget teremt a jövőbeli alkalmazások átgondolt, megfontolt, mégis gyors és hatékony tervezésére és megvalósítására. A kurzus elvégzésével a hallgatók saját tervezésű eszközöket (szoftver, vagy szoftverrel támogatott hardver) tudnak illeszteni már létező, a gyakorlatokon bemutatott IoT rendszerekhez.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    1. hét előadás

    Bevezetés. Követelmények az IoT rendszerekkel kapcsolatban – felhasználási területek alapján. Üzembe helyezési és karbantartási sajátosságok. Motivációk az IoT keretrendszerek alkalmazására. Fejlesztési platformok – futási időben alkalmazott platformok. Az IoT és a CPS (Cyber-Physical Systems) viszonya.

     

    2. hét gyakorlat

    Ipari alkalmazás-esetek megismerése működő példákon keresztül: elektromos autók, elektromos haszongépjárművek, energia-hálózati (smart grid) alkalmazások, gyártósorok, raktárak, bányaipari alkalmazások, szolgáltatás-brókerek.

     

    3. hét előadás

    Rendszerek rendszerei: System of systems. Szolgáltatás-alapú architektúrák. Átmenet a DCS és SCADA-alapú modellekből az IoT és CPS modellek felé. Valós idejű követelmények. A helyi automatizálási felhő architektúra alapjai.

     

    4. hét gyakorlat

    Szolgáltatás-alapú architektúrák megismerése, és használata; REST alapú információ-csere: esettanulmány a gyakorlatban (I). Bevezetés. Service discovery, late binding, loose coupling.

     

    5. hét előadás

    IoT keretrendszerek: irányelvek, protokollok, szabványok. Globális és lokális koncepciók. Adat- esemény- és igényvezérelt architektúrák. Az IPSO Alliance keretrendszere. Az IoTivity stack. Az AllJoyn rendszer. A Thread csoport. Az OMA – LWM2M szabványcsoport. Egyéb keretrendszerek. Rétegek, funkciót, adatstruktúrák, kommunikáció. Átjárhatóság a rendszerek között.

     

    6. hét gyakorlat

    Szolgáltatás-alapú architektúrák megismerése, és használata; REST alapú információ-csere: esettanulmány a gyakorlatban (II). Összetettebb szolgáltatás-példák.

     

    7. hét előadás

    Az Arrowhead keretrendszer I. Kötelező szolgáltatások: Orchestration, Service Registry, Authorization. Segéd-szolgáltatások. Fekete- és fehér-doboz szemlélet a keretrendszeren belül. Dokumentációs struktúra: szolgáltatások, rendszerek, rendszerek rendszere. Interfész-specifikációk, kontextusok, szemantikus-profilok, kommunikációs profilok. Arrowhead cookbook.

     

    8. hét gyakorlat

    Rendszerek rendszere (System of System) tervezése Arrowhead alapokon. Egyedi alkalmazások – rendszerek és szolgáltatások – tervezése és fejlesztése.

     

    9. hét előadás

    Az Arrowhead keretrendszer II. Helyi felhőn belüli, felhők közötti, valamint végponttól-végpontig működő biztonsági szolgáltatások. Ticketing és Certificate alapú biztonsági megoldások. Technológiák közötti átjárás: interoperibility layer, és „Translation as a service”. Szemantikus fordítás kihívásai és megoldásai. Felhők közötti szolgáltatás-nyújtás. QoS kívánalmak egyezetése és biztosítása.

     

    10. hét gyakorlat

    Ticketing és Certificate-alapú megoldások. Felhők közötti biztonságtechnikai megoldások. IoT keretrendszerek alkalmazása az ipari gyakorlatban. Alkalmazás-esetek: energia-optimalizálás; autonóm konfigurációjú gyártósorok; rendszerek magas biztonsági követelményekkel; rendszerek real-time követelményekkel. Üzembe helyezési és üzemeltetési kérdések és megoldások.

     

    11. hét előadás

    Ember-gép-interfész (HCI) szempontok IoT alkalmazásokhoz (I). A mobil intelligens személyi asszisztensek felépítése és az IoT integrációjának kérdései. IoT szenzor-alapú tevékenység becslés megoldási lehetőségei.

     

    12. hét gyakorlat

    Intelligens otthon felhasználói felületének és funkcióinak tervezése.

     

    13. hét előadás

    Ember-gép-interfész (HCI) szempontok IoT alkalmazásokhoz (II). Beszédtechnológia és IoT. Mély tanulás és IoT.

     

    14. hét gyakorlat

    Akusztikus környezet automatikus meghatározása és kijelzése (hallássérültek számára esetleg kiterjesztés pl. önvezető autókra).

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás és gyakorlatok keretében. A gyakorlatokon a hallgatók, amennyiben rendelkeznek hordozható számítógéppel, úgy a kiosztott szoftver-eszközök segítségével nem csak követhetik, hanem maguk is együtt csinálhatják a feladatokat a gyakorlatvezetővel.

    10. Követelmények a. 1 db összegző típusú zárthelyi sikeres megírása.

    b. A zárthelyi dolgozaton kívül a hallgatók részteljesítmény értékelő otthoni feladatot kapnak, melynek során egy, a tárgyhoz kapcsolódó témát kell feldolgozniuk és esszé vagy prototípus formájában benyújtaniuk.

    Az otthoni munka és a zárthelyi dolgozatok azonos súllyal vesznek részt a végső érdemjegy kialakításában.

    11. Pótlási lehetőségek

    A zárthelyi és az otthoni feladat pótlása a pótlási időszakban lehetséges. Az otthoni feladatok pótlólagos leadása a pótlási időszakban kijelölt időpontig lehetséges. 

    12. Konzultációs lehetőségek

    Igény szerint, az oktatóval egyeztetve.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    -       Hasan Derhamy, Jens Eliasson, Jerker Delsing, Peter Priller - A survey of commercial frameworks for the Internet of Things, in Proceedings of IEEE 20th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA), 2015.

    -       Thomas Erl - SOA Principles of Service Design (The Prentice Hall Service-Oriented Computing Series from Thomas Erl). Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice Hall PTR, 2007.

    -       A. Bassi, M. Bauer, M. Fiedler, T. Kramp, R. van Kranenburg, S. Lange, S. Meissner (Eds.)Enabling Things to Talk - Designing IoT solutions with the IoT Architectural Reference Model (IoT-ARM), 2013.

    -       Jerker Delsing (ed.) - IoT Automation: Arrowhead Framework, CRC Press, 2017.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra28
    Félévközi készülés órákra 
    Felkészülés zárthelyire 10
    Házi feladat elkészítése 22
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés 
    Összesen 60
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
     Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
     Dr. Varga Pál, PhD
     egyetemi docens
     TMIT
     Dr. Németh Géza, PhD.
     egyetemi docens
     TMIT