Náplň predmetu
Spoznajte svet inteligentných technológií od základov až po profesionálnu úroveň. V tomto kurze začneme obľúbeným systémom Home Assistant, no rýchlo sa posunieme k vývoju vlastných zariadení s ESP32 v jazyku MicroPython. Naučíme sa budovať robustné IoT servery v prostredí Docker, ovládať komunikáciu cez protokol MQTT, prepájať jednotlivé prvky systému cez Node-RED a vytvárať vizuálne dashboardy v Grafane. Od programovania senzorov cez zabezpečenie serverov až po siete BLE a LoRa - získate praktické zručnosti potrebné pre tvorbu moderných smart ekosystémov zajtrajška.
V druhej časti tohto kurzu najskôr nadviažeme na predošlé skúsenosti cez hardvér - budeme riešiť vlastnú komunikáciu po I²C, pracovať s rotačným enkodérom, servom či ventilátorom a spoznáme silové prvky ako relé a MOSFET. Potom sa presunieme do sveta „veľkého“ IoT - naučíme sa budovať robustné Linuxové servery, spravovať sieťové služby v Docker kontajneroch a ovládať komunikáciu cez protokol MQTT. Vytvoríme komplexnú aplikačnú logiku v nástroji Node-RED, údaje budeme ukladať do špecializovaných databáz a vizualizovať ich v systéme Grafana. Záver kurzu bude patriť pokročilej bezdrôtovej komunikácii cez BLE, RFID i LoRa. Študenti na konci kurzu budú mať funkčný prototyp vlastného smart ekosystému.
Podrobnejšia náplň jednotlivých kapitol 2. časti
5. Ovládanie akčných členov - Zbernicu I²C už poznáme, no teraz sa pozrieme priamo „pod kapotu“. Naučíme sa, ako komunikácia po zbernici reálne funguje na úrovni bajtov. Budeme komunikovať s I²C rotačným enkodérom a s ovládacím modulom pre servomotory. Ukážeme si však, že to ide aj priamo bez ovládacieho modulu, s využitím PWM. A keď to ide so servom, musí to ísť aj s ventilátorom - naučíme sa ovládať 4-pinový ventilátor s PWM a sledovať jeho otáčky. Potom objavíme relé, SSR a MOSFET a dokážeme ovládať aj 2- a 3-pinové ventilátory.
6. Komunikácia cez IP sieť a internet - Od hardvéru sa posunieme k infraštruktúre - začneme riešiť servery, sieťové služby a komunikáciu. Naučíme sa inštalovať a nakonfigurovať IoT server, postavený na Linuxe, pre maximálny výkon a dlhú životnosť (najmä pri použití SD kariet v Raspberry Pi). Spoznáme výhody moderného súborového systému Btrfs, naučíme sa spravovať služby cez Snap i Docker a nakonfigurujeme kľúčové servery: komunikačný Mosquitto, aplikačný Node-RED, databázové servery InfluxDB i TimescaleDB a vizualizačný server Grafana. Svoje služby nakoniec bezpečne sprístupníme pre internet cez reverzný proxy server Caddy. Na záver sa podrobnejšie budeme zaoberať MQTT komunikáciou v IoT.
7. Aplikácia na strane servera - Tu sa zameriame na vizuálne programovanie v nástroji Node-RED, ktorý nám umožní vytvoriť inteligentné prepojenie medzi senzormi a akčnými členmi. Naučíme sa vzdialene ovládať rôzne zariadenia, zbierať z nich údaje a vizualizovať ich, automatizovať ich spracovanie a prepojiť s časozbernou databázou (InfluxDB i TimescaleDB) a profesionálnym vizualizačným systémom Grafana.
8. Siete IoT na spojovej vrstve - V záverečnej kapitole opustíme svet IP adries. Zameriame sa na protokol Bluetooth Low Energy (BLE) a predovšetkým otvorený formát BTHome, s ktorým sme sa už stretli v úvode tohoto kurzu v súvislosti s Home Assistant. Budeme nielen prijímať údaje „zo vzduchu“, ale aj vysielať vlastné informácie v rôznych štandardoch. Okrem toho sa zoznámime s technológiou RFID a vyskúšame si komunikáciu cez LoRa - kľúčový protokol pre prenos údajov na veľké vzdialenosti s minimálnou spotrebou.