الدرس الثاني - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 تصميم وبرمجة جهاز ذكي لإنترنت الأشياء (إدارة النفايات الذكية)

المفاهيم الأساسية

إدارة النفايات الذكية (Smart Waste Management): نظام يستخدم حاويات ذكية ترسل تنبيهات إلى مركز الإدارة عند امتلائها، لتحسين عملية جمع النفايات بكفاءة.

بروتوكول MQTT: بروتوكول اتصال يستخدم كوسيط (Broker) لتوزيع الرسائل بين أجهزة إنترنت الأشياء.

EMQX: وسيط (Broker) لبروتوكول MQTT مفتوح المصدر وعالي الأداء، يدعم تدفق الأحداث من عدد كبير من أجهزة إنترنت الأشياء.

خريطة المفاهيم

```markmap

7. الرسائل في إنترنت الأشياء

تمارين تطبيقية (صفحة 272)

صنّف درجات جودة الخدمة الثلاث لبروتوكول (MQTT)

أنشئ مخططاً لمثال على ثلاثة أجهزة تتصل بواسطة بروتوكول (MQTT)

#### أحدها كناشر

#### الأجهزة الأخرى كمشتركين

##### (يوجد رسم بياني فارغ مخصص لهذا الغرض)

تصميم وبرمجة جهاز ذكي (صفحة 273)

مشروع: إدارة النفايات الذكية

#### المشكلة: اكتظاظ سكاني يؤدي لتراكم النفايات

#### الحل: استخدام حاويات نفايات ذكية

##### ترسل تنبيه عند الامتلاء

##### تحلل البيانات لتحسين العملية

#### التنفيذ: نموذج أولي لحاوية ذكية

##### يحسب متوسط مرات الاستخدام للوصول للسعة الكاملة

##### يرسل رسالة إلى وسيط (MQTT) عند كل استخدام

##### يرسل رسالة عند الامتلاء إلى متحكم النظام

#### التقنيات المستخدمة

##### متحكم أردوينو (Arduino)

##### برمجة باستخدام بروتوكول Firmata ولغة بايثون

##### منصة MQTT (مثل EMQX) لتوزيع الرسائل

```

نقاط مهمة

• المشروع العملي في هذا الدرس هو إنشاء نموذج أولي لحاوية نفايات ذكية.
• الهدف من النظام الذكي هو حل مشكلة تجاوز سعة الحاويات التقليدية دون إخلائها في الوقت المناسب.
• يوضح الشكل 7.8 تدفق البيانات في النظام: من هاتف ذكي أو متحكم إلى وسيط EMQX، ثم إلى حاسوب ومتحكم أردوينو مرتبط بحاوية قمامة.

الدرس الثاني

تصميم وبرمجة جهاز ذكي لإنترنت الأشياء

إدارة النفايات الذكية

Smart Waste Management

نظراً للاكتظاظ السكاني قد لا تُجمع ولا تُعالج كميات كبيرة جداً من النفايات والمخلفات بكفاءة، مما يتسبب في زيادة كمية النفايات في عدة أماكن، وتحدث هذه المشكلة بسبب تجاوز سعة حاويات القمامة دون إزالتها في الوقت المناسب. لكن باستخدام حاويات النفايات الذكية، يمكن أن تُرسل تنبيهية لإعلام مركز إدارة النفايات بضرورة إخلائها، وذلك من خلال تحليل البيانات وتحسين عملية برمتها بشكل أكثر كفاءة.

شكل 7.8: مشروع إدارة النفايات الذكية بالأردوينو وبروتوكول MQTT

ستُنشئ في هذا الدرس نموذجاً أولياً لحاوية ذكية تُحسب متوسط عدد المرات المطلوبة لتصل إلى سعتها الكاملة. سترسل رسالة إلى وسيط (MQTT) كل مرة تُستخدم فيها الحاوية، وعندما تمتلئ الحاوية، سترسل رسالة أخرى إلى متحكم النظام الذي ينتج التقارير عن الحاوية. ستستخدم في هذا المشروع متحكم أردوينو لملء حاوية ذكية، وستقوم ببرمجته باستخدام بروتوكول (Firmata) والـ بايثون، كما ستستخدم منصة (MQTT) لتوزيع الرسائل.

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa

EMQX (هوسيط (MQTT) مفتوح المصدر عالي الأداء مع محرك لمعالجة الرسائل بصورة فورية. يُستخدم لدعم تدفق الأحداث بواسطة عدد كبير من أجهزة إنترنت الأشياء.

وزارة التعليم 273 Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: الدرس الثاني --- الدرس الثاني --- SECTION: تصميم وبرمجة جهاز ذكي لإنترنت الأشياء --- تصميم وبرمجة جهاز ذكي لإنترنت الأشياء --- SECTION: إدارة النفايات الذكية --- إدارة النفايات الذكية --- SECTION: Smart Waste Management --- Smart Waste Management نظراً للاكتظاظ السكاني قد لا تُجمع ولا تُعالج كميات كبيرة جداً من النفايات والمخلفات بكفاءة، مما يتسبب في زيادة كمية النفايات في عدة أماكن، وتحدث هذه المشكلة بسبب تجاوز سعة حاويات القمامة دون إزالتها في الوقت المناسب. لكن باستخدام حاويات النفايات الذكية، يمكن أن تُرسل تنبيهية لإعلام مركز إدارة النفايات بضرورة إخلائها، وذلك من خلال تحليل البيانات وتحسين عملية برمتها بشكل أكثر كفاءة. --- SECTION: شكل 7.8 --- شكل 7.8: مشروع إدارة النفايات الذكية بالأردوينو وبروتوكول MQTT ستُنشئ في هذا الدرس نموذجاً أولياً لحاوية ذكية تُحسب متوسط عدد المرات المطلوبة لتصل إلى سعتها الكاملة. سترسل رسالة إلى وسيط (MQTT) كل مرة تُستخدم فيها الحاوية، وعندما تمتلئ الحاوية، سترسل رسالة أخرى إلى متحكم النظام الذي ينتج التقارير عن الحاوية. ستستخدم في هذا المشروع متحكم أردوينو لملء حاوية ذكية، وستقوم ببرمجته باستخدام بروتوكول (Firmata) والـ بايثون، كما ستستخدم منصة (MQTT) لتوزيع الرسائل. --- SECTION: رابط الدرس الرقمي --- رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa EMQX (هوسيط (MQTT) مفتوح المصدر عالي الأداء مع محرك لمعالجة الرسائل بصورة فورية. يُستخدم لدعم تدفق الأحداث بواسطة عدد كبير من أجهزة إنترنت الأشياء. وزارة التعليم 273 Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: مشروع إدارة النفايات الذكية بالأردوينو وبروتوكول MQTT Description: A diagram showing a smartphone sending a 'رسالة' (message) to a hexagonal 'EMQX' hub, which is connected to a computer with a keyboard and a microcontroller board. Another 'رسالة' is shown originating from the microcontroller. A trash bin filled with crumpled paper is depicted on the right. Data: Conceptual representation of system components and data flow. Context: Illustrates the components and communication flow in a smart waste management system using IoT concepts like MQTT and Arduino. **LOGO**: Untitled Description: The EMQX logo, a green stylized symbol within a grey hexagon. Context: Represents the EMQX platform, an MQTT broker used in the smart waste management system.