صفحة 329 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 المقطع البرمجي الخاص بالعقد الوسطى

المفاهيم الأساسية

المخزن المؤقت (Buffer): مكان تخزين البيانات المستقبلة حتى قراءتها.

الدالة (BufferSize): تُرجع حجم البيانات الموجودة في المخزن المؤقت.

خريطة المفاهيم

```markmap

أدوات محاكاة إنترنت الأشياء

برنامج كاب كاربون (CupCarbon)

إنشاء مشروع محاكاة جديد

#### الخطوة 1: بدء مشروع جديد

• اضغط على أيقونة "New Project" (مشروع جديد) من شريط الأدوات.

#### الخطوة 2: حفظ المشروع

• اختر الموقع المراد حفظ المشروع فيه.
• اكتب اسم الملف: "My First CupCarbon Simulation".

#### الخطوة 3: تأكيد الحفظ

• اضغط على زر "Save" (حفظ).

مشروع محاكاة: مراقبة الحريق والتحذيرات

#### إنشاء مشروع جديد للمراقبة

##### الخطوة 1: بدء مشروع جديد

• اضغط على New Project (مشروع جديد) من شريط الأدوات.

##### الخطوة 2: تسمية المشروع وحفظه

• اختر الموقع الذي تريد تخزين المشروع فيه.
• اكتب "Fire Surveillance and Notification" في حقل File name (اسم الملف).
• اضغط على Save (حفظ).

إنشاء شبكة العقدة بوحدة التحكم الرئيسية والوسطي

#### الخطوة 1: إدراج العقد

• اضغط على "عقدة إنترنت أشياء (IoT) Node" من شريط Toolbar.
• اضغط على الخريطة لإضافة العقدة.
• اضغط على "All" من شريط State.
• ضع عقدتين أخريين داخل الدائرة الخارجية للعقدة الأولى.
• اضغط على Esc.

#### الخطوة 2: التعرف على العقد

• العقدة الأولى المضافة هي وحدة التحكم الرئيسية.
• العقدتان الأخريان هما عقد الوسطي.

#### الخطوة 3: ضمان الاتصال

• يجب وضع العقد داخل نصف قطر اتصال وحدة التحكم.
• إذا لم تكن داخل النطاق، اسحبها وأقلتها بالقرب حتى يظهر سهم اتصال ثنائي الاتجاه.

تابع إضافة العقد الطرفية

#### لإدراج العقد الطرفية:

##### الخطوة 1

• اضغط على Node IoT (عقدة إنترنت الأشياء) من شريط Toolbar (الأدوات).

##### الخطوة 2

• ضع عقدتين كل node proxy (عقدة وسطى)، وذلك داخل دائرتها الأخرى.

##### الخطوة 3

• اضغط على All (الكل) من شريط الحالة.

##### الخطوة 4

• اضغط على Esc في لوحة المفاتيح.

إنشاء المقاطع البرمجية

#### المكتبات اللازمة

• `import time`
• `import random`

#### منطق المحاكاة (العقد الطرفية)

##### توليد حدث حريق عشوائي

• داخل حلقة `while node.loop():`
• `fire = random.randint(1, 6)` لتحديد القطاع الذي قد يحدث فيه الحريق.

##### التحقق من وقوع الحريق وإرسال التحذير

• إذا كانت `fire == 1` (اندلع حريق في القطاع 1):

- `node.print("FIRE!")`

- إنشاء رسالة: `message = "FIRE IN SECTOR " + str(node.id())`

- إرسال الرسالة: `node.send(message)`

##### حالة عدم وجود حريق

• إذا أنتجت دالة التوليد أي رقم آخر (من 2 إلى 6):

- لا يوجد حريق في القطاع.

- تقوم العقدة بطباعة نص ذاتي فارغ: `node.print("")` لمسح أي نص مطبوع سابقاً.

##### فترة السكون العشوائية

• تهدف إلى محاكاة الأحداث في الحياة الواقعية.
• تستخدم الدالة `time.sleep(random.uniform(1, 4))`.
• فترة السكون تتراوح بين 1 و 4 ثوانٍ.

#### المقطع البرمجي النهائي (edge.py)

#### المقطع البرمجي للعقد الوسطى

##### التحقق من وجود بيانات

• التحقق من أن حجم المخزن المؤقت أكبر من صفر باستخدام `node.bufferSize() > 0`.

##### قراءة البيانات وإعادة توجيهها

• قراءة الرسالة المستقبلة باستخدام `message = node.read()`.
• طباعة رسالة توضيحية: `node.print("FORWARDING...")`.
• إرسال الرسالة إلى وحدة التحكم الرئيسية (معرفها 1) باستخدام `node.send(message, 1)`.

##### إدارة عرض الرسائل

• السكون لمدة ثانية واحدة: `time.sleep(1)`.
• مسح الرسالة المطبوعة: `node.print("")`.

##### ضمان استجابة العقدة

• السكون لفترة قصيرة جداً (0.01 ثانية) باستخدام `time.sleep(0.01)`.

```

نقاط مهمة

• يجب أن يكون حجم المخزن المؤقت (Buffer) أكبر من صفر لقراءة البيانات.
• تقوم العقدة الوسطى بإعادة توجيه الرسالة المستقبلة إلى وحدة التحكم الرئيسية (معرفها 1).
• يتم استخدام فترات سكون (`time.sleep`) لإعطاء وقت لقراءة الرسائل وضمان استجابة العقدة لتدفق البيانات.

المقطع البرمجي الخاص بالعقد الوسطى

عند استقبال العقدة للبيانات، تُخزّن في المخزن المؤقت (Buffer) الخاص بها حتى قراءتها، ولذلك يجب التحقق من حجم المخزن المؤقت في البداية حيث يجب أن تكون قيمته أكبر من صفر (غير فارغ). يُمكن إرجاع حجم المخزن المؤقت بواسطة الدالة (BufferSize).

import time while node.loop(): if node.bufferSize() > 0:

يمكنك بعد ذلك قراءة البيانات المستقبيلة باستخدام الدالة (read). بعد قراءة الرسالة، تُخزّن في رسالة المتغير. تقوم العقدة أيضاً بطباعة رسالة "FORWARDING" لتوضيح أنها تعيد توجيه الرسالة إلى وحدة التحكم الرئيسية.

message = node.read() node.print("FORWARDING...")

كما هو الحال في البرنامج السابق، سترسل الرسالة المخزنة في المتغير إلى وحدة التحكم الرئيسية باستخدام الدالة (send). نظراً لأن الرسالة خاصة بقاعدة بيانات ومعرف محدد، فلا يلزم بل يمكن بدلاً من ذلك أن تكون أحادية الإرسال (أي تُرسل إلى عقدة واحدة فقط). في الحالة السابقة، أضيفت وحدة التحكم الرئيسية أولاً، وبالتالي يكون لها معرف مساوياً لـ 1.

node.send(message, 1)

بعد ذلك، سوف تسكن العقدة لمدة ثانية واحدة لمنح المستخدم وقتاً كافياً لقراءة الرسالة التوضيحية المطبوعة على العقدة، ثم ستقوم العقدة بمسح الرسالة وذلك بطباعة نص فارغ.

time.sleep(1) node.print("")

ينتهي المقطع البرمجي بسكون العقدة لفترة زمنية صغيرة جداً ( جزء من مائة من الثانية)، مما يمنحها القدرة على الاستجابة في حالة تلقيها الكثير من البيانات.

time.sleep(0.01)

وزارة التعليم Ministry of Education 329 2025 - 1447

المقطع البرمجي الخاص بالعقد الوسطى عند استقبال العقدة للبيانات، تُخزّن في المخزن المؤقت (Buffer) الخاص بها حتى قراءتها، ولذلك يجب التحقق من حجم المخزن المؤقت في البداية حيث يجب أن تكون قيمته أكبر من صفر (غير فارغ). يُمكن إرجاع حجم المخزن المؤقت بواسطة الدالة (BufferSize). import time while node.loop(): if node.bufferSize() > 0: يمكنك بعد ذلك قراءة البيانات المستقبيلة باستخدام الدالة (read). بعد قراءة الرسالة، تُخزّن في رسالة المتغير. تقوم العقدة أيضاً بطباعة رسالة "FORWARDING" لتوضيح أنها تعيد توجيه الرسالة إلى وحدة التحكم الرئيسية. message = node.read() node.print("FORWARDING...") كما هو الحال في البرنامج السابق، سترسل الرسالة المخزنة في المتغير إلى وحدة التحكم الرئيسية باستخدام الدالة (send). نظراً لأن الرسالة خاصة بقاعدة بيانات ومعرف محدد، فلا يلزم بل يمكن بدلاً من ذلك أن تكون أحادية الإرسال (أي تُرسل إلى عقدة واحدة فقط). في الحالة السابقة، أضيفت وحدة التحكم الرئيسية أولاً، وبالتالي يكون لها معرف مساوياً لـ 1. node.send(message, 1) بعد ذلك، سوف تسكن العقدة لمدة ثانية واحدة لمنح المستخدم وقتاً كافياً لقراءة الرسالة التوضيحية المطبوعة على العقدة، ثم ستقوم العقدة بمسح الرسالة وذلك بطباعة نص فارغ. time.sleep(1) node.print("") ينتهي المقطع البرمجي بسكون العقدة لفترة زمنية صغيرة جداً ( جزء من مائة من الثانية)، مما يمنحها القدرة على الاستجابة في حالة تلقيها الكثير من البيانات. time.sleep(0.01) وزارة التعليم Ministry of Education 329 2025 - 1447