Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Obiekty Internetu Rzeczy
Koordynator przedmiotu:
Jarosław Domaszewicz, Aleksander Pruszkowski, Fernando Solano, Mariusz Mycek
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Telekomunikacja
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
OBIR
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. godziny kontaktowe – 54 h; w tym a) obecność na wykładach – 30 h b) obecność na ćwiczeniach laboratoryjnych – 15 h c) obecność na zajęciach projektowych – 5 h d) konsultacje – 2h e) obecność na egzaminie – 2h 2. praca własna studenta – 69 h; w tym a) przygotowanie się do ćwiczeń laboratoryjnych – 9 h b) realizacja projektu – 45 h c) przygotowanie się do egzaminu – 15 h Razem 123 h, co odpowiada 5 pkt. ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1. obecność na wykładach – 30 h 2. obecność na ćwiczeniach laboratoryjnych – 15h 3. obecność na zajęciach projektowych – 5 h 4. konsultacje – 2h 5. obecność na egzaminie – 2h Razem 54 h, co odpowiada ok. 2 pkt. ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1. przygotowanie się do ćwiczeń laboratoryjnych – 9 h 2. obecność na ćwiczeniach laboratoryjnych – 15h 3. obecność na zajęciach projektowych – 5 h 4. realizacja projektu – 45 h Razem 74 h, co odpowiada 3 pkt. ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagane przedmioty poprzedzające: Podstawy programowania (PRM) Zalecane przedmioty poprzedzające: Techniki Internetu (TINE)
Limit liczby studentów:
24
Cel przedmiotu:
Przedmiot stanowi kompleksowe wprowadzenie do tworzenia obiektów („rzeczy”) dla Internetu Rzeczy (IoT). Przedmiot przedstawia koncepcję Internetu Rzeczy, oraz stosowane w IoT protokoły warstwy aplikacji i reprezentację zasobów. Przedmiot przedstawia też budowę węzłów wbudowanych, ich integrację z sensorami i elementami wykonawczymi, oraz typowe dla takich węzłów platformy programistyczne. Celem projektu jest stworzenie w pełni funkcjonalnego obiektu IoT. Laboratoria pozwalają poznać techniki przydatne w projekcie. Student(ka), który(a) zaliczył(a) ten przedmiot: • zna inicjatywy standaryzacyjne w zakresie warstwy aplikacji i reprezentacji zasobów w IoT, • zna API wybranych obiektów IoT dostępnych na rynku, • zna protokoły warstwy aplikacji IoT (np. CoAP, MQTT), • rozumie budowę węzłów wbudowanych IoT, z uwzględnieniem sensorów i elementów wykonawczych oraz aspektów energetycznych, • rozumie specyfikę systemów operacyjnych i platform dla węzłów w obiektach IoT, • potrafi zintegrować węzeł wbudowany z przykładowym obiektem, • potrafi tworzyć oprogramowanie dla węzłów IoT, a w szczególności zaimplementować wybrany protokół warstwy aplikacji IoT (np. CoAP), • potrafi analizować dokumenty typu RFC (Request for Comments).
Treści kształcenia:
1. Wprowadzenie do przedmiotu (2h). Motywacja, mapa drogowa, sprawy organizacyjne. 2. Wprowadzenie do Internetu Rzeczy (2h). Przegląd problematyki. 3. Protokół warstwy aplikacji CoAP (4h). Interfejsy REST. Struktura i rodzaje wiadomości CoAP. Żądania i odpowiedzi. Opcje. Przykładowe sekwencje wiadomości. Obserwacja zasobów. Opis zasobów (CoRE Link Format). 4. Protokół warstwy aplikacji MQTT (2h). Model programistyczny publish/subscribe. MQTT topics. Architektura systemu MQTT. 5. Procesor i pamięć w węzłach IoT o ograniczonych zasobach (2h). Mikrokontroler. Tryby pracy. Przykładowe MCU (np. AVR, ARM). Typy pamięci, czasy dostępu, klasyfikacja urządzeń IoT ze względu na ilość pamięci. Wpływ ograniczeń co do zasobów na programowanie węzłów. 6. Sensory i elementy wykonawcze w obiektach IoT (2h). Przegląd sensorów i elementów wykonawczych w typowych obiektach. Dołączanie sensorów i elementów wykonawczych do obiektów i ich obsługa programowa. 7. Łączność dla węzłów IoT (2h). Moduły łączności przewodowej (np. USB, RS232, Ethernet, I2C, 1-wire, RS485). Moduły łączności radiowej (np. ISM, Sub-1GHz, IEEE 802.15.4, IEEE 802.11, GSM). Podłączanie modułów komunikacyjnych i ich obsługa programowa. 8. Aspekty energetyczne pracy węzłów IoT (2h). Energochłonność typowych elementów.Źródła zasilania: sieć energetyczna, ogniwa chemiczne (np. baterie), źródła niekonwencjonalne (np. panele słoneczne). Parametry źródeł zasilania (np. wydajność,pojemność, gabaryty). Wpływ uwarunkowań energetycznych na programowanie węzłów IoT. 9. Systemy operacyjne dla węzłów IoT (4h). Podejście "natywne" (bez systemu operacyjnego): Arduino. Systemy operacyjne (np. Contiki, Linux). Dla każdego systemu: model programistyczny i wybrane usługi. 10. Platformy dla węzłów IoT (4h). Wybrane platformy (np. Arduino, Raspbery PI, BeagleBone, Intel Edison). Integracja węzła, narzędzia, uruchamianie oprogramowania, dostęp do peryferiów i modułów komunikacyjnych z punktu widzenia programisty. 11. Semantyczny opis zasobów obiektów IoT (2h). Modele "dziedziny" Internetu Rzeczy (np.model AIOTI). Modele zasobów (np. IPSO Smart Objects, ZigBee Cluster Library, Sensor Markup Language, OGC SensorThings, Project Haystack). 12. Zarządzanie systemami obiektów IoT (2h). Przypadki użycia obiektów Internetu Rzeczy (np. bezpośredni dostęp przez użytkowników, współpraca w modelu M2M, podłączanie do "chmury"). Bramki dla sieci obiektów IoT. Architektury OMA LWM2M i oneM2M.
Metody oceny:
Student może uzyskać maksymalnie 100 punktów, w tym: (a) egzamin: 45, (b) projekt: 40, (c) laboratoria: 15. Warunkiem koniecznym zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie co najmniej połowy punktów z każdej z tych części. Ocena końcowa: 0-50 - 2, 51-60 - 3, 61-70 - 3.5, 71-80 - 4, 81-90 - 4.5, 91-100 - 5.
Egzamin:
tak
Literatura:
Opracowane przez prowadzących prezentacje wykładowe (udostępnione w formie elektronicznej). Wskazane artykuły przedstawiające protokoły warstwy aplikacji IoT. Wskazane dokumenty specyfikujące protokoły warstwy aplikacji IoT (np. RFC). Wskazane publikacje nt. mikrokontrolerów, platform i interfejsów wykorzystywanych w węzłach IoT (np. AVR, Arduino).
Witryna www przedmiotu:
Materiały dydaktyczne są przekazywane studentom za pomocą serwera http://studia.elka.pw.edu.pl/.
Uwagi:
Koncepcja przedmiotu może być krótko opisana następująco: 1. Przedmiot skoncentrowany na warstwie aplikacji Internetu Rzeczy, a więc tam, gdzie istnieją największe możliwości tworzenia innowacyjnych produktów (tj. obiektów Internetu Rzeczy). 2. Przedmiot zbudowany wokół projektu wymagającego wykonania i integracji zróżnicowanych elementów, począwszy od przyłączenia do obiektu sensorów i elementów wykonawczych oraz węzła wbudowanego, a skończywszy na własnej implementacji protokołu warstwy aplikacji IoT (np. CoAP). Ze względu na całościowy, konkretny charakter systemu tworzonego w projekcie, należy mieć nadzieję, że realizacja projektu będzie traktowana przez studencki zespół projektowy jako znaczące osiągnięcie techniczno-organizacyjne w początkowej fazie kariery zawodowej. Można przypuszczać, że stworzenie obiektu Internetu Rzeczy stanie się mocnym punktem w CV członków zespołu.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Zna koncepcję i problematykę Internetu Rzeczy (IoT).
Weryfikacja: Ocena wyników egzaminu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W08, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka W02
Zna inicjatywy standaryzacyjne w zakresie warstwy aplikacji i reprezentacji zasobów w IoT.
Weryfikacja: Ocena wyników egzaminu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka W03
Rozumie protokoły warstwy aplikacji IoT (np. CoAP, MQTT).
Weryfikacja: Ocena wyników egzaminu, ocena efektów projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W08, K_W13, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka W04
Rozumie organizację i sposób wykorzystania węzłów wbudowanych IoT, w tym procesora, pamięci, łączności, sensorów i elementów wykonawczych, z uwzględnieniem aspektów energetycznych.
Weryfikacja: Wpisz opisOcena wyników egzaminu, ocena efektów projektu, ocena efektów ćw. laboratoryjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W13, K_W15, K_W06, K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka W05
Rozumie specyfikę systemów operacyjnych i platform dla węzłów w obiektach IoT.
Weryfikacja: Ocena wyników egzaminu, ocena efektów projektu, ocena efektów ćw. laboratoryjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W11, K_W13, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Umie wykorzystywać różne interfejsy, w tym komunikacyjne, węzła wbudowanego IoT.
Weryfikacja: Ocena efektów projektu, ocena efektów ćw. laboratoryjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U05, K_U09, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.4.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o
Charakterystyka U02
Umie zintegrować węzeł wbudowany IoT z obiektem użytkowym.
Weryfikacja: Ocena efektów projektu, ocena efektów ćw. laboratoryjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.4.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o
Charakterystyka U03
Umie tworzyć oprogramowanie dla węzłów wbudowanych IoT, a w szczególności zaimplementować wybrany protokół warstwy aplikacji IoT (np. CoAP).
Weryfikacja: Ocena efektów projektu, ocena efektów ćw. laboratoryjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U12, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.4.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o
Charakterystyka U04
Umie analizować dokumenty typu RFC (Request for Comments).
Weryfikacja: Ocena efektów projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U03, K_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, I.P6S_UU, III.P6S_UW.1.o
Charakterystyka U05
Umie tworzyć raport techniczny nt. stworzonego przez siebie obiektu.
Weryfikacja: Ocena efektów projektu.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02, K_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UK, I.P6S_UW

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Pracować indywidualnie i w zespole.
Weryfikacja: Ocena efektów projektu, ocena efektów ćw. laboratoryjnego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01, K_K03, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: