Aktivity v makerspace – Internet věcí

V druhé části našeho seriálu o konkrétních aktivitách v makerspace si představíme úžasný svět Internetu věcí. Toto téma je spíše pro ty, kteří již mají ve své knihovně zaběhnutou kreativní dílnu a rádi by se posunuli od výukových robotů k pokročilejším projektům.

Internet věcí

Co to vlastně je ten Internet věcí (anglicky Internet of Things, v textu budeme používat zkratku IoT)? Ve zkratce jej lze popsat jako fyzické věci připojené k internetu, ​propojené s dalšími věcmi a daty ​s cílem z toho všeho ​získat něco užitečného.​ Představit si to můžeme jako sadu senzorů, tlačítek a zařízení, pomocí kterých sbíráme nějaká data (např. o teplotě v místnosti) s tím, že na základě těchto dat a stanovených podmínek se pak spouští nějaké procesy. Zjednodušeně to může fungovat například tak, že pokud je v místnosti naměřena teplota nad stanovenou hranici, rozsvítí se upozornění a/nebo dojde k automatickému spuštění klimatizace.

V běžném životě využíváme (a často nevědomky) zařízení IoT v domácnosti, k zajištění bezpečnosti a zdraví (monitoring prostředí), ve výrobních závodech (k optimalizaci procesů) či k šetření zdrojů a přírody. Zařízení IoT nám mohou pomoci ke zrychlení a zefektivnění mnoha činností, dělat informovaná, a tedy lepší rozhodnutí​, lépe plánovat svůj čas​, zvládnout spoustu aktivit na dálku, aniž bychom museli složitě cestovat nebo zajišťovat jejich ovládání prostřednictvím jiné osoby​.

Fungování IoT ve zkratce

Pro pochopení fungování IoT je nutné se seznámit s několika pojmy. Nejprve potřebujeme nějaké centrální zařízení, které všechny části systému spolu propojí a je připojené k internetu. Takovýmto hubem může být systém postavený na Raspberry Pi. Zařízení IoT využívají pro komunikaci mezi sebou MQTT protokol, který můžeme chápat jako „přenašeče informací“ postaveného na schématu publikuj-odebírej (respektive vysílej-přijímej zprávy). Takováto zpráva se skládá z nějakého topicu (textový řetězec) a jeho payloadu (obsahu). Prvky MQTT systému komunikují se serverem, který se často nazývá brokerem. Je to vlastně pošťák, který doručuje zprávy z publikujících zařízení k těm, které se přihlásily k jejich odběru. Programování probíhá ve vizuálním prostředí NODE-RED.

Hardwario STEM IoT kit

Stavebnice Hardwario Tower obsahuje tlačítka, senzory, displeje, ovladače a další volitelná zařízení. Každý modul se do sestavy připojuje bezdrátově a má nízkou spotřebou energie, takže vydrží třeba i rok, dva běžet jenom na alkalické tužkové baterie.

Hardwario se, mimo svého hlavního byznysu s průmyslovými IoT zařízeními, věnuje i rozvoji aktivní STEM výuky. Je vytvořené velké množství vzdělávacích materiálů využívajících uvedenou stavebnici a jsou připraveny i celé hotové lekce s perfektními návody, které používají na výzkumu založený pedagogický rámec REALISE-EXPERIMENT-APPLY-REFLECT.[1]

Na začátek tedy nemusíte nic sami vymýšlet, ale jenom se držet poskytnutých informací a až časem začít lekce upravovat a chystat konkrétní projekty přímo pro vaši knihovnu.

Co chceme v každém případě vyzdvihnout, je ultimátní servis od CEO Hardwaria Alana Fabika, který před samotným workshopem poskytl několik konzultací, vzdáleně pomohl se samotným nastavením zařízení a bylo patrné, že mu záleží na tom, aby se akce povedla.

Online workshop Objevujeme svět IoT

Podmínkou grantu Meet and Code[2], ze kterého jsme získali finance na nákup vybavení, bylo, že akce musí proběhnout online. Pokud by náhodou došlo opět k situaci, že budou školy na distanční výuce nebo budovy knihoven uzavřené, vždycky se hodí mít v zásobě i nějaké online akce a věříme, že takovouto distanční lekci (kterou lze ale realizovat i prezenčně) budeme využívat častěji.

Akce probíhala přes ZOOM a k prostředí NODE-RED se účastníci připojili ze svého počítače přes cloudové řešení HARDWARIO PLAYGROUND skrze odkaz pro každého účastníka. Na světelný RGB LED pásek byla namířena jedna z kamer přednášejícího tak, aby účastníci mohli sledovat svůj pokrok a to, jak se jim daří např. měnit barvu LED pásku na základě stanovených podmínek.

Akci jsme pojali opravdu jenom jako úvod do problematiky. Na začátek trochu teorie, co to je IoT a jak funguje. Osvětlili jsme si základní pojmy (protokol, payload, topic, broker…) a za pomocí obrázků a videí nastínili, co všechno stojí za tím, aby toto všechno fungovalo.

V druhé části jsme si společně vyzkoušeli prostředí Hardwario Playground (programovací prostředí NODE-RED, vytváření dashboardů, přehled měření apod.) a na sérii připravených úkolů (např. pokud se teplota či koncentrace CO₂ v místnosti v MSVK zvýší nad stanovenou mez) si účastníci zkoušeli rozblikat LED pásek umístěný v MSVK (bez ohledu na to, kde oni sami se v tu chvíli nacházeli). Nutno říct, že toto bývá nejoblíbenější částí programu a z účastníků jde cítit ta obrovská radost, když se vám to všechno povede rozblikat. Pak už dostali prostor si všechno ozkoušet sami.

Ve třetí části jsme se pak s účastníky zamýšleli nad konkrétním využitím IoT, ať už v domácnosti nebo ve škole či zaměstnání. Zkoušeli jsme navrhnout např. využití zařízení IoT pro seniory (detekce pádů) nebo třeba místo chůvičky pro dítě.

Závěr

Na závěr bych chtěla říct, že to sice nebylo jednoduché vyzkoušet a připravit, ale vložené úsilí před workshopem se násobně vrátí na akci samotné, zejména díky nadšeným účastníkům. Takže se toho určitě nebojte! Příště se můžete těšit na ukázku lekce k 3D tisku, opět i s připraveným pracovním listem.

[1] https://stem.hardwario.com/v/cs/
[2] https://meet-and-code.org/cz/cs/