Jak tworzyć produkty mobilne w świecie Internetu Rzeczy? [Urządzenie IoT i aplikacja]

Światy mobile i IoT przenikają się i mają coraz większy wpływ na otaczającą nas rzeczywistość. To już nie tylko inteligentne domy, smart retail, Przemysł 4.0 czy nowoczesna medycyna, ale również sektory, których jeszcze niedawno nie bralibyśmy nawet pod uwagę. Jak z powodzeniem tworzyć produkty mobile IoT? Jak łączyć kompetencje programistyczne i inżynierskie, aby osiągnąć zamierzone KPI?

W ostatnich latach rzadko kiedy rozstawaliśmy się ze smartfonem, ale w związku z pandemią nastąpiła prawdziwa kumulacja tego zjawiska. To nasze narzędzie pracy, miejsce rozrywki, płatności czy robienia zakupów. Telefon i pobrana na niego aplikacja, coraz częściej będą także pełniły funkcję pilota służącego do sterowania produktami IoT, które zostały stworzone przez programistów i inżynierów. Wideo od marki Bosch oddaje to niemal w 100 procentach.

Rynek IoT rośnie

W czasach Internetu Rzeczy dążymy do połączenia ze sobą jak największej liczby urządzeń, przekazania im jak najwięcej naszych obowiązków, a na koniec chcemy czerpać korzyści ze zgromadzonych przez nie danych. Trudno się temu dziwić, skoro szacuje się, że na całym świecie co sekundę z internetem łączy się około 127 urządzeń. Rynek IoT rośnie w niesamowitym tempie. Według raportu Związku Cyfrowa Polska „Smart home, smart cities, smart world. Rozwój Internetu Rzeczy” wartość światowego rynku w 2018 roku wynosiła 190 miliardów dolarów, ale już w 2026 roku ta kwota urośnie do 1,1 biliona dolarów. Oznacza to, że rocznie ten sektor będzie rósł o około 24 proc. Mało tego, wydatki wszystkich branż na świecie na rozwiązania z obszaru Internetu Rzeczy do 2022 roku wyniosą bagatela 4 biliony dolarów.

Te liczby są imponujące i żadna firma nie powinna przejść wobec nich obojętnie. Jednak zanim wkroczymy na rynek IoT, przygotujmy się do tego należycie. Kluczowy przed startem jest dobry research, indywidualne podejście do celów biznesowych oraz szczegółowe określenie wymagań powstającego rozwiązania. Do tego warto wiedzieć, w jaki sposób przystąpić do prac projektowych zarówno od strony smartfona, jak i samego urządzenia.

Mobile Developer radzi. Na co zwrócić uwagę przy pisaniu aplikacji, która ma działać z urządzeniem IoT

Z perspektywy mobile developera kluczowe są cztery kwestie. Po pierwsze, jeszcze przed rozpoczęciem prac nad aplikacją mobilną – z racji różnorodności urządzeń – należy starannie wybrać docelowy przedział wersji systemu, na których aplikacja ma działać. Im bardziej ten przedział zawęzimy w kierunku nowszych wersji, tym łatwiej będzie nam rozwijać aplikację i uniknąć rozbieżności w działaniu. Skupienie się na nowszych smartfonach, to także większe możliwości funkcjonalne w kontekście IoT. Chodzi na przykład o większe pakiety danych Bluetooth, obsługę 5G czy wsparcie modułu NFC.

Kolejnym wyzwaniem są aplikacje, które mają działać w tle, nawet gdy telefon nie jest używany. Przykładem są rozwiązania, które wykonują ciągłe skanowanie Bluetooth w celu poszukiwania beaconów. Tutaj sprawę utrudniają głównie producenci telefonów z Androidem, wprowadzając własne mechanizmy oszczędzania energii w smartfonie. W efekcie system przerywa działanie aplikacji po kilku minutach od ostatniego użycia telefonu. Rozwiązaniem problemu jest poinstruowanie użytkownika, jak wykluczyć naszą aplikację z mechanizmów optymalizacji w telefonie danego producenta. Jeżeli aplikacja będzie korzystać ze specyficznych funkcjonalności sprzętowych, jak np. NFC, które nie są obecne w każdym urządzeniu, należałoby zaoferować użytkownikom funkcjonalność zastępczą. Ewentualnie wykluczyć niewspierane urządzenia ze sklepu.

Po trzecie podejmujemy decyzję, jaką metodę zastosujemy do stworzenia aplikacji. Czy będzie to wersja hybrydowa, czy natywna? Wybór zależy przede wszystkim od tego, jak mocno dana aplikacja ma być zintegrowana ze sprzętem. Im większe sprzężenie z hardware’em, tym bardziej aplikacja natywna będzie przeważać. Narzędzia hybrydowe z opóźnieniem adaptują najnowsze rozwiązania sprzętowe.

Na koniec, już przed wdrożeniem produktu na rynek, należy przygotować mechanizm aktualizacji oprogramowania urządzenia IoT. Dla wygody użytkownika dobrze jest go zaimplementować z wykorzystaniem aplikacji mobilnej, drogą bezprzewodową. Mechanizm aktualizacji musi działać niezawodnie. W przypadku błędu aktualizacji, urządzenie będzie wymagać serwisowania.

Inżynier radzi. Na co zwrócić uwagę przy budowania urządzenia IoT w kontekście mobile

„Rzeczy” IoT powinny być unikalne i wykonywać jedno lub więcej z trzech podstawowych zadań. To sensoryka, sterowanie lub monitoring. Niezależnie od funkcji lub przeznaczenia urządzenia IoT, przed przystąpieniem do prac należy w ramach analizy ustalić cztery podstawowe kwestie: komunikację, urządzenie wykonawcze, sposób zasilania oraz “serce”. Zaczynamy od metody komunikacji. Może być bezpośrednia z urządzeniem mobilnym, na przykład poprzez Bluetooth, UWB lub Wi-Fi w ramach sieci LAN. Jednak komunikacja urządzenia IoT najczęściej jest pośrednia. Oznacza to, że urządzenie wysyła dane bezpośrednio do chmury, a stamtąd dopiero trafiają one do użytkownika. Takie połączenia wykonywane są przy pomocy rozległych sieci małej mocy LPWAN, takich jak NB-IoT, LTE-M, LoRA czy Sigfox.

Nasza “rzecz” powinna posiadać unikalną funkcjonalność. Może to być pomiar temperatury, sterowanie oświetleniem, monitorowanie otwarcia drzwi czy wiele innych możliwości. Każda z tych funkcji wymaga dobrania odpowiedniego urządzenia wykonawczego w postaci sensora, sterownika, klucza lub detektora. Powyższe wybory od razu bezpośrednio rzutują na kolejne kwestie. Chodzi o możliwy sposób zasilania urządzenia – przewodowy lub bateryjny oraz na dobór serca naszej rzeczy, a więc mikrokontrolera. Zadaniem tego ostatniego jest spięcie całości, obsługa zasilania i urządzenia wykonawczego oraz komunikacji.

Obecnie urządzenia IoT w wielu przypadkach mogą pracować przez długie lata bez wymiany baterii. Jednak czasami nie jest to jeszcze po prostu możliwe. W niedalekiej przyszłości rozwiązaniem mogą okazać się aktualnie realizowane prace rozwojowe. Takie jak choćby N-Zero amerykańskiej agencji DARPA lub rdzeń ARM M0N0 o ultra niskim poborze energii. To tylko pokazuje, że lada dzień coraz więcej produktów IoT będzie w stanie pracować bez wymiany baterii lub jedynie z wykorzystaniem energii uzyskanej z odnawialnych źródeł.

W tej części nie sposób nie wspomnieć jeszcze o bezpieczeństwie. Tak jak w klasycznym internecie, w IoT również należy o nie zadbać. Szczególnie, że urządzenia IoT są w pewien sposób bezbronne w porównaniu do urządzeń klasycznego internetu. Rzeczy pracujące bateryjnie nie mogą pozwolić sobie na cotygodniową aktualizację oprogramowania i zabezpieczeń. Dlatego śmiało można stwierdzić, że w tej chwili cyberbezpieczeństwo urządzeń IoT jest najważniejszym tematem w kontekście całego rynku oraz prac zarówno inżynierów, jak i programistów.

Artystyczne selfie

Wiemy już, jak rozpoczyna się proces tworzenia produktu mobile IoT zarówno z perspektywy programisty, jak i inżyniera. To oczywiście teoria, ale to właśnie dzięki niej w Netizens już nie raz płynnie przeszliśmy do praktyki. Najlepszym przykładem jest tutaj ostatni projekt Your Selfie Your Artwork dla Samsunga, który realizowaliśmy wspólnie z agencją Cheil Germany. Zintegrowany ekosystem składał się z aplikacji mobilnej z modułem AI, CMS-a oraz aplikacji desktopowej napisanej w technologii Electron. Aplikacja mobilna łączyła się – po WIFI – z aplikacją desktopową na mini komputerze, który był podpięty do telewizora. Zadaniem apki było wykonanie selfie i nałożenie na niego filtru wybranego przez użytkownika z użyciem AI. Zdjęcie w nowej odsłonie z telefonu, użytkownik mógł od razu wyświetlić na telewizorze. Więcej o tej realizacji przeczytacie w tym miejscu.

Jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi gospodarki w kontekście jest IoT jest medycyna. Do rozwoju tego rodzaju produktów także dołożyliśmy swoją cegiełkę w postaci mobilnego spirometru do kontroli parametrów oddechowych dla startupu MySpiroo. Nasz zespół R&D przygotował i scalił całą elektronikę urządzenia od podstaw. Zbudowaliśmy pierwszy prototyp MySpiroo, a następnie dokonywaliśmy kolejnych modyfikacji zgodnych z medycznymi wytycznymi klienta. Do tego stworzyliśmy szkielet do budowy aplikacji zarówno na Androida, jak i iOS, z którą spirometr miał się komunikować. Dane z urządzenia do aplikacji można przesyłać przez Bluetooth. Więcej o tym projekcie znajdziecie tutaj.

Mobile IoT w świecie zwierząt

Na wstępie wspominaliśmy o branżach, w których zupełnie nie spodziewalibyśmy się zastosowań z obszaru internetu rzeczy. Pozory mylą, o czym może świadczyć na przykład… inteligentna kuweta komunikująca się z dedykowaną aplikacją w smartfonie. Urządzenie SpaceKotty rejestruje, jak często kot ją odwiedza i jak długo w niej przebywa. Odnotowuje również wagę zwierzaka i na przykład alarmuje w przypadku jej nagłego spadku. Wszystkie zebrane przez smart kuwetę dane o stanie zdrowia kota są widoczne w aplikacji, a najważniejsze trafiają w formie powiadomień do naszego smartfona. Aplikacja umożliwia także zarządzanie kuwetą. Jak pracowaliśmy przy tym projekcie, przeczytacie w tym miejscu.

Kolejnym niestandardowym wdrożeniem produktu IoT jest sympatyczny Leniwiec E-zzy od Whisbear. To szumiąca zabawka pomagająca dzieciom w zasypianiu, która łączy się z dedykowaną aplikacją w smartfonie rodzica przy pomocy modułu Bluetooth. Dla nas najważniejsze było jego serce. To właśnie dzięki niemu Leniwiec reaguje szumem na płacz malucha oraz monitoruje jego sen, a wszystkie te informacje odbiera i analizuje aplikacja. Prace dla Whisbear dotknęły najważniejszych kompetencji Netizens. A jak jesteśmy w świecie zwierząt, to już niebawem – na razie na rynku niemieckim – zadebiutuje świnka skarbonka wraz z aplikacją. Na ten technologiczny projekt składają się urządzenie IoT, system bankowy, oprogramowanie oraz właśnie apka. Więcej o tym przedsięwzięciu oraz naszej roli w nim, będziemy mogli zdradzić w najbliższym czasie.

Według wielu prognoz, IoT ma szansę stać się największym rynkiem technologicznym w historii. Nie wygląda to na pewno na chwilową modę, tylko stały trend. Obecnie to kilkadziesiąt miliardów urządzeń na świecie podłączonych do sieci. Do tego dochodzi stały związek IoT i mobile, który obserwujemy na co dzień. W najbliższych latach kluczowe będzie jeszcze mocniejsze postawienie na synergię tych dwóch środowisk. To zapewni m.in. efektywność i szybkość działań, podniesienie konkurencyjności, optymalizację oraz ułatwi zarządzanie organizacją.

Masz pomysł na produkt IoT i szukasz partnera technologicznego, które wszystkie kompetencje posiada w jednym miejscu i dodatkowo kompleksowo poprowadzi Twój projekt? Napisz na nb@netizens.pl. Odpowiemy na wszystkie pytania i przygotujemy spersonalizowaną ofertę.

Poznaj nas lepiej i odwiedź nasze profile w mediach społecznościowych – Facebook, Linkedin i Instagram, a także sprawdź netizens.pl.