Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Systemy internetu rzeczy

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-ISP-SYIR Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Systemy internetu rzeczy
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty podstawowe )-Elektronika i informatyka w medycynie-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
( Technika cyfrowa )-Elektronika-inż.-EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: (brak danych)
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

SYIR

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych zagadnień związanych z systemami Internetu Rzeczy – IoT. Dotyczy to zwłaszcza architektury i podstawowych komponentów systemów IoT, ich parametrów oraz zasad projektowania zwłaszcza na poziomie urządzeń tworzących rzeczy w systemach IoT. Kolejnym celem jest przygotowanie studentów do praktycznej realizacji systemów IoT z wykorzystaniem dostępnych układów i narzędzi projektowania oraz środowisk programistycznych.

Pełny opis:

Wykłady (30h):

  • Sprawy organizacyjne i regulaminowe – 1h. Założenia, definicje i architektury systemów Internetu Rzeczy: znaczenie gospodarcze i społeczne; kierunki i perspektywy rozwoju – 1h.
  • Zastosowania i aplikacje Internetu Rzeczy: inteligentny dom, miasto oraz rzeczywistość wspomagana; opieka medyczna (telemedycyna); rolnictwo, leśnictwo i ochrona środowiska; przemysł i energetyka; transport, ekonomia i gospodarka – 2h.
  • Technologie Internetu Rzeczy: technologie i infrastruktura IT (przetwarzanie wielkich ilości danych, chmury obliczeniowe, algorytmy i uczenie maszynowe, eksploracja wiedzy); technologie i infrastruktura telekomunikacyjna; technologie sprzętu (systemy elektroniczne, wbudowane i układy scalone) – 2h.
  • Techniczne i technologiczne wyzwania Internetu Rzeczy: przetwarzanie i przechowywanie danych; bezpieczeństwo; komunikacja; zasilanie i pobór mocy; skalowalność i otwartość systemów; programowanie i rekonfiguracja; systemy operacyjne i systemy czasu rzeczywistego – 2h.
  • Poziomy i techniki komunikacji w ekosystemie IoT: technologie i ich parametry; projektowanie z uwzględnieniem wydajności, poboru mocy, bezpieczeństwa oraz kosztów; sprzęt i dostępne narzędzia – 2h.
  • Architektura i technologie systemów teleinformatycznych IT dla IoT: systemy operacyjne i systemy czasu rzeczywistego; procesory sygnałowe, komunikacyjne, graficzne i ogólnego przeznaczenia; klastry obliczeniowe; programowanie i języki programowania na różnych poziomach ekosystemu IoT – 2h. Kolokwium wykładowe 1. – 1h.
  • Programowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy: przypomnienie i omówienie podstawowych zasad i języków programowania systemów mikroprocesorowych; przegląd dostępnych układów i systemów z uwzględnieniem bloków kryptograficznych oraz trybów pracy układów mikroprocesorowych; omówienie i analiza przykładowej aplikacji dla urządzenia wbudowanego w systemie IoT – 4h. Poprawa kolokwium wykładowego 1. – 1h.
  • Pozyskiwanie, przetwarzanie i przechowywanie danych: źródła danych oraz metody ich pozyskiwania; systemy wbudowane, ich parametry i projektowanie systemu; przetwarzania danych na różnych poziomach ekosystemu IoT; analityka IoT – 2h.
  • Bezpieczeństwo systemów IoT: poziomy i znaczenie bezpieczeństwa; podstawowe algorytmy oraz metody szyfrowania i uwierzytelniania; wparcie sprzętowe (bloki i systemy kryptograficzne); metodyka projektowania pod kątem bezpieczeństwa; źródła zagrożeń bezpieczeństwa systemu i sposoby im zapobiegania – 2h.
  • Zasilanie i pobór mocy w systemach IoT: infrastruktura centrów obliczeniowych; zasilanie układów komunikacyjnych; zasilanie urządzeń i systemów wbudowanych; pozyskiwanie energii i zasilanie układów autonomicznych; projektowanie pod kątem poboru mocy; tryby pracy układów scalonych i systemów wbudowanych – 2h. Kolokwium wykładowe 2. – 1h
  • Projektowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy: przypomnienie i omówienia podstawowych zasad i technik projektowania systemów wbudowanych i scalonych; przegląd dostępnych układów i systemów z uwzględnieniem: bloków komunikacyjnych, kryptograficznych oraz podstawowych parametrów technicznych i technologicznych; omówienie i analiza przykładowego systemu do zastosowań IoT – 3h. Poprawa kolokwium wykładowego 2. – 1h.

Podsumowanie: perspektywy rozwoju i dalszych możliwości pogłębiania wiedzy i umiejętności w zakresie systemów IoT – 1h.


Laboratorium (15h):

  • L1.Zajęcia organizacyjne: zapoznanie z regulaminem laboratorium oraz środowiskiem i narzędziami wykorzystywanymi w czasie laboratorium (np. PC/Raspberry Pi, Arduino/STM32L/PSOC) – 1,5h; omówienie i przydzielenie projektów do samodzielnej realizacji przez studentów – 1,5h.
  • L2.Pozyskiwanie, przetwarzanie i przechowywanie danych: W ramach laboratorium student oprogramuje prosty system do akwizycji i przetwarzania danych. Zebrane dane podda podstawowej obróbce cyfrowej w układzie i prześle do serwera. Na serwerze zrealizuje i uruchomi program przetwarzania zebranych danych w celu przeprowadzenia różnego rodzaju analiz i statystyk. W czasie laboratorium student wykorzysta i rozwinie umiejętności programowania mikrokontrolerów i systemów wbudowanych w języku C/C++ oraz programowania systemowego i sieciowego w języku Python z wykorzystaniem pakietów do przetwarzania dużych zbiorów danych – 3h.
  • L3.Bezpieczeństwo systemów IoT: W ramach ćwiczenia student uzupełni opracowany system z poprzedniego ćwiczenia o zabezpieczenia wykorzystujące szyfrowanie przesyłanych danych. W opracowanym przez studenta oprogramowaniu wbudowanym zostaną wykorzystane bloki kryptograficzne i różne tryby pracy mikroprocesora. Na serwerze dane zostaną odszyfrowane i poddane analizie – 3h.
  • L4.Zasilanie i pobór mocy w systemach IoT: W ramach ćwiczenia student wzbogaci aplikację wbudowaną w możliwość sterowania trybami pracy układu mikroprocesorowego pod kątem minimalizacji poboru mocy. Przeprowadzona zostanie analiza wpływu różnych parametrów układu wbudowanego oraz wykorzystywanych zasobów na pobór mocy systemu wbudowanego – 3h.
  • L5.Zajęcia podsumowujące: W ramach zajęć studenci oddadzą ostateczne wyniki swoich projektów laboratoryjnych, które będą podlegać końcowej ocenie. Ocena za każdy z projektów laboratoryjnych będzie składać się z dwóch części. Pierwsza oceniająca wyniki pracy studenta w czasie laboratorium po każdym z poszczególnych zajęć. Druga ocena wyniku końcowego danego projektu laboratoryjnego – 3h.


Zajęcia fakultatywne (28h):

  • Wizyta w Centrum Informatycznym Świerk – Narodowego Centrum Jądrowych w Otwocku. W ramach wizyty studenci zapoznają się ze strukturą i budową centrum przetwarzania i przechowywania olbrzymich ilości danych – 8h.
  • Wizyta w laboratorium wytwarzania układów i systemów elektronicznych oraz fotonicznych. W ramach wizyty studenci zapoznają się z procesem wytwarzania układów scalonych oraz systemów elektronicznych i fotonicznych – 8h.
  • Praktyka programowania: Zapoznanie się i programowanie systemu laboratoryjnego – 12h.


Projekt (30h):


Student będzie mógł wybrać i zrealizować rozbudowany projekt w trzech podstawowych obszarach: gromadzenia i przetwarzania danych, bezpieczeństwa w systemach IoT i zasilania układów wbudowanych. Do realizacji projektu student będzie mógł wykorzystać sprzęt dostępny w laboratorium lub zakupiony we własnym zakresie moduł uruchomieniowy. Niezależnie od celu szczegółowego projektu, w całości będzie on musiał stanowić pełen system IoT. Dodatkowo wykorzystany system mikroprocesorowy będzie musiał pracować pod kontrolą systemu czasu rzeczywistego – 30h.


Organizacja przedmiotu: bloki wykładowe dwugodzinne; bloki laboratoryjne czterogodzinne; zalecana organizacja zajęć wykładowych, laboratoryjnych projektowych i fakultatywnych:



Tydzień zajęć Wykłady Zajęcia fakultatywne/ Laboratoria/Projekt

1 W1 – Wstęp (2h)
2 W2 – Zastosowania i aplikacje IoT (2h) ZF1 – Wizyta w Centrum Informatycznym Świerk – 8h
3 W3 – Technologie Internetu Rzeczy (2h) ZF2 – Wizyta w laboratorium wytwarzania układów i systemów elektronicznych oraz fotonicznych – 8h
4 W4 – Wyzwania Internetu Rzeczy (2h)
5 W5 – Komunikacja w ekosystemie IoT (2h)
6 W6 – Architektura i technologie systemów teleinformatycznych IT dla IoT (2h)
7 Kolokwium wykładowe 1 (1h);
W7 – Programowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy (cz. 1, 1h)
L1 – Zajęcia organizacyjne; omówienie i przydzielenie projektów – 4h
8 W7 – Programowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy (cz. 2, 2h) ZF3 – Praktyka programowania (cz. 1) – 4h
9 W7 – Programowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy (cz. 3, 1h);
Poprawa kolokwium wykładowego 1 (1h)
ZF3 – Praktyka programowania (cz. 2) – 4h
10 W8 – Pozyskiwanie, przetwarzanie i przechowywanie danych (2h) ZF3 – Praktyka programowania (cz. 3) – 4h
11 W9 – Bezpieczeństwo systemów IoT (2h) L2 – Pozyskiwanie, przetwarzanie i przechowywanie danych – 4h
12 W10 – Zasilanie i pobór mocy w systemach IoT (2h) L3 – Bezpieczeństwo systemów IoT – 4h
13 Kolokwium wykładowe 2 (1h);
W11 – Projektowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy (cz. 1, 1h)
L4 – Zasilanie i pobór mocy w systemach IoT – 4h
14 W11 – Projektowanie systemu wbudowanego i scalonego na potrzeby Internetu Rzeczy (cz. 2, 2h) L5 – Zajęcia podsumowujące – 4h
15 W12 – Podsumowanie (1h)
Poprawa kolokwium wykładowego 2 (1h)
Oddanie projektów – 4h
Literatura:

  1. M. Miller: Internet rzeczy. Jak inteligentne telewizory, samochody, domy i miasta zmieniają świat, 2016.
  2. A. Pal; B. Purushothaman: Technical challenges and solutions, 2017.
  3. É. Bossé, Basel Solaima: Information fusion and analytics for big data and IoT, 2016.
  4. D. Hanes, G. Salgueiro, P. Grossetete, R. Barton, J. Henry: IoT fundamentals: networking technologies, protocols, and use cases for the Internet of Things, 2017.
  5. Perry Lea: Internet of Things for architects: architecting solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security, 2018.
  6. D. W. Lewis: Między asemblerem a językiem C: podstawy oprogramowania wbudowanego, 2004.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. letni" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2023-02-20 - 2023-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Arkadiusz Łuczyk
Prowadzący grup: Arkadiusz Łuczyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.