M4-R5 Internet of Things Applications Long Question with Answer

M4-R5 Internet of Things Applications Long Question with Answer

January 2021
Part Two
(Answer any Four Questions)

(A) दबाव प्रबंध के लिए विभिन्न तकनीक क्या हैं?
What are different techniques to manage stress?

Ways to Manage Stress
Stress is part of being human, and it can help motivate you to get things done. Even high stress from serious illness, job loss, a death in the family, or a painful life event can be a natural part of life. You may feel down or anxious, and that’s normal too for a while.

Talk to your doctor if you feel down or anxious for more than several weeks or if it starts to interfere with your home or work life. Therapy, medication, and other strategies can help.

In the meantime, there are things you can learn to help you manage stress before it gets to be too much. These tips may help you keep stress at bay:

  • Accept that there are events that you cannot control.
  • Learn to manage your time more effectively.
  • Keep a positive attitude.
  • Make time for hobbies and interests.
  • Seek out social support. Spend enough time with those you love.

There’s a lot more you can do to help manage stress. Consider these lifestyle changes:

Relaxation Techniques

Meditation. It has been around for over 5,000 years for a reason. Meditation works well for many people and has many benefits. It can lower stress, anxiety, and chronic pain as well as improve sleep, energy levels, and mood. To meditate, you will need to:

Yoga. This is a form of exercise, but it can also be a meditation. There are many types of yoga. The ones that focus on slow movement, stretching, and deep breathing are best for lowering your anxiety and stress.

(B) आई.ओ.टी. में सबसे बड़ी सुरक्षा चुनौतियाँ क्या
What are the largest security challenges in IoT?

1.Brute-forcing and the issue of default passwords

The Mirai botnet, used in some of the largest and most disruptive DDoS attacks is perhaps one of the best examples of the issues that come with shipping devices with default passwords and not telling consumers to change them as soon as they receive them.

2.Insufficient testing and updating

Currently, there are over 23 billion IoT connected devices worldwide. This number will further rise up to reach 30 billion by 2020 and over 60 billion by the end of 2025. This massive wave of new gadgets doesn’t come without a cost.

3.Gap in IoT skills

In today’s time, many companies have claimed that there is a wide gap in the skills of IoT security professionals. This skill gap is preventing companies from utilizing the employee potential to at fullest.

4.IoT malware and ransom ware

As the number of IoT connected devices continues to rise in the following years, so will the number of malware and ransom ware used to exploit them. While the traditional ransom ware relies on encryption to completely lock out users out of different devices and platforms, there’s an ongoing hybridization of both malware and ransom ware strains that aims to merge the different types of attack.

5.Poor IoT device management

IoT and IoMT (Internet of Medical Things) enabled devices in healthcare, retail, manufacturing, and life sciences. It reveals a good amount of vulnerabilities across a stunningly diverse set of connected objects. Computed Tomography machines and Magnetic Resonance Imaging devices are mainly responsible for poor security issues of IoT devices.

(A) MQ135 गैस सेंसर के पिन कॉन्फ़िगरेसन की व्याख्या करें। वायु की गुणवत्ता की आवधिक रूप में निगरानी के लिए MQ135 के अर्डईनों के साथ कनेक्शन प्रदर्शित करें।
Explain the pin configuration of MQ135 gas sensor. Show the connections of MQ135 with Arduino to monitor the air quality periodically.

MQ-135 gas sensor and how does it work?
The gas sensor module consists of a steel exoskeleton under which a sensing element is housed. This sensing element is subjected to current through connecting leads. This current is known as heating current through it, the gases coming close to the sensing element get ionized and are absorbed by the sensing element. This changes the resistance of the sensing element which alters the value of the current going out of it.

MQ-135 gas sensor

Pin Configuration MQ-135 gas sensor

From left to right first pins are as follows:
A0 Analog output
D0 Digital output
GND Ground
Vcc Supply (5V)

Specifications of MQ-135 gas sensor

  • Wide detecting scope
  • Fast response and High sensitivity
  • Stable and long-life Simple drive circuit
  • Used in air quality control equipment for buildings/offices, is suitable for detecting of NH3, NOx, alcohol, Benzene, smoke, CO2, etc.
  • Size: 35mm x 22mm x 23mm (length x width x height)
  • Working voltage: DC 5 V
  • Signal output instruction.
  • Dual signal output (analog output, and high/low digital output)
  • 0 ~ 4.2V analog output voltage, the higher the concentration the higher the voltage

interfacing of MQ-135 gas sensor with Arduino

MQ-135 gas sensor

When no gas digital output is 1 and analog output gives 1023 max value. When gas is present digital output is 0 and analogue output is much less than 1023. Using potentiometer on chip we can control the turning OFF point of digital pin at some value of analog pin. The sensor needs a load resistor at the output to ground. Its value could be from 2kOhm to 47kOhm. The lower the value, the less sensitive is the sensor. The higher the value, the less accurate is sensor for higher concentrations of gas. If only one specific gas is measured, the load-resistor can be calibrated by applying a known concentration of that gas. If the sensor is used to measure any gas (like in an air quality detector) the load-resistor could be set for a value of about 1V output with clean air. Choosing a good value for the load-resistor is only valid after the burn-in time.

Testing the Circuit:

  1. After hardware connection, insert the sample sketch into the Arduino IDE.

  2. using a USB cable, connect the ports from the Arduino to the computer.
  3. Upload the program.
  4. See the results in the serial monitor.

(B) उसके लिए एक कोड लिखें। Write a code for the same.
Code for interfacing of MQ-135 gas sensor with Arduino

int sensorValue;
int digitalValue;
void setup()
Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
pinMode(13, OUTPUT);
pinMode( 3, INPUT);
void loop()
sensorValue = analogRead(0); // read analog input pin 0
digitalValue = digitalRead(2);
digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(13, LOW);
Serial.println(sensorValue, DEC); // prints the value read
Serial.println(digitalValue, DEC);
delay(1000); // wait 100ms for next reading
(A) आई.ओ.टी. आधारित उपकरण में माइक्रोकंट्रोलर की भूमिका की व्याख्या करें। उसकी मुख्य विशेषताएँ भी लिखें।
Explain the role of microcontroller in a IoT based device. Also mention its key features.

माइक्रोकंट्रोलर का मुख्य कार्य क्या है?
माइक्रो कंट्रोलर एक IC (Integrated Chip) होती है जिसमे एक छोटी सी कंप्यूटर की सारी Functional Components  होती है इसलिए इसे SOC (System On Chip) भी कहा जाता है। एक Microcontroller के अंदर कंप्यूटर के सभी मुख्य कॉम्पोनेन्ट जैसे-RAM, ROM, CPU, IO Port एम्बेड किये होते है जिस कारण यह सिर्फ एक माइक्रोप्रोसेसर की तरह केवल प्रोसेसिंग का कार्य ना करके बल्कि एक छोटी सी कंप्यूटर की तरह इनपुट से लेकर आउटपुट तक की सारी प्रक्रियाएँ पूरी करता है।

Microcontroller का उपयोग डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स के दुनिया में बहुत ही ज्यादा किया जाता है। माइक्रो कंट्रोलर किसी भी इलेक्ट्रॉनिक्स डिवाइस में स्पेसिफिक टास्क को परफॉर्म करने के लिए लगाया जाता है।

इसके कार्य अलग-अलग डिवाइस में अलग-अलग हो सकते है तथा अलग-अलग प्रकार के डिवाइस के लिए अलग-अलग प्रकार के Program लिखे जाते है।

Micro-controller मुख्य रूप से प्राप्त इनपुट के आधार पर प्री लोडेड प्रोग्राम के अनुसार आउटपुट दिलवाने का कार्य करता है।

जैसे- किसी मशीन में 10 मिनट बाद Off होने का टाइमर सेट कर दिया जाता है तो वह मशीन ठीक 10 मिनट बाद बंद हो जाता है।

जब AC को रिमोट के माध्यम से Temperature Low करने का सिग्नल भेजा जाता है तो At a time टेम्परेचर को और भी Low कर दिया जाता है। इस तरह की सभी कार्य Micro-controller के द्वारा मैनेज किये जाते है।

IoT में माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग

IoT में माइक्रोकंट्रोलर का काम Electronic device और sensors को एक साथ काम करने में मदद करना है और Electronic device को Internet से जोड़ने का भी काम करता है।

जैसे: आजकल बहुत ही प्रचलित माइक्रोकंट्रोलर Node MCU है जो Wi-Fi technology के साथ आती है इसमें CPU, RAM, तथा 4 MB तक data को save करने के लिए flash memory इसके board पर लगे हुए हैं। इसमें sensors को जोड़ने के लिए काफी संख्या में pins (GPIO) हैं।

इसको प्रयोग में इस प्रकार से लाया जाता है:-

सबसे पहले हम अपनी sensors को इसके pins के साथ जोड़ते हैं।

उसके बाद Node mcu पर अपना program(firmware) upload करते हैं। इसके लिए Arduino IDE या PlatformIO, Arduinodroid जैसे अन्य application का use करते हैं।

IoT के लिए माइक्रोकंट्रोलर ESP 12F है जो Wi-Fi technology के साथ बनाया गया है।

802.11 b/g/n
Wi-Fi Module with integrated TCP/IP protocol stack
Wi-Fi 2.4 GHz, support WPA/WPA2 Security
Network protocol: IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP
Onboard 80 MHz low power 32 bit processor
Works on 3.3v DC

(B) अर्डईनों क्या है? इसके प्रमुख घटकों के नाम भी लिखें।
What is Arduino ? List down its major components.

Arduino क्या है
Arduino ओपन-सोर्स इलेक्ट्रॉनिक प्लेटफ़ॉर्म है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स परियोजनाओं (projects) के निर्माण के लिए किया जाता है और जो आसानी से उपयोग होने वाले हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर पर आधारित है।

Arduino के प्रमुख घटक
Arduino बोर्ड का उपयोग इनपुट को पढ़कर इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करने और इसे आउटपुट में बदलने के लिए एक उपकरण के रूप में किया जाता है। Arduino बोर्ड लाइट सेंसर पर प्रकाश, टेम्प्रेचर सेंसर में उष्मा, रेन सेंसर पर पानी, या ट्विटर संदेश के इनपुट संदेश को पढ़ कर और उसे आउटपुट में बदल कर – एक मोटर को सक्रिय करने, एक एलईडी चालू करने या कुछ ऑनलाइन प्रकाशित करने में सक्षम हैं।

एक LED चालू-बंद करने  से एक चलने वाले रोबोट तक, तथा कई अलग-अलग इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं के निर्माण के लिए Arduino बोर्ड का उपयोग किया जाता है।

(A) रेफ्रीजिरेटर की नियंत्रण प्रणाली के कार्य की व्याख्या करें।
Explain the working of control system of the refrigerator.

रेफ्रिजरेटर का उपयोग
घरों में रेफ्रिजरेटर का इस्तेमाल जल्दी खराब होने वाले खाद्य पदार्थ को लंबे समय तक चलाने के लिए किया जाता है और भोजन और पेय पदार्थ इत्यादि को ठंडा करने के लिए किया जाता है।

लेबोरेटरी में इसका इस्तेमाल रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए किया जाता है कुछ केमिकल ऐसे होते हैं जो कि तापमान पर निर्भर करते हैं और प्रतिक्रिया करते हैं इसीलिए उन केमिकल को किसी शरीर तापमान पर रखकर उन्हें आपस में प्रतिक्रिया करने से बचाया जा सकता है।

इसके अलावा रेफ्रिजरेटर का इस्तेमाल बड़ी-बड़ी कंपनियों में किया जाता है जहां पर बड़ी मात्रा में खाद्य भंडारण किया जाए या किसी उत्पाद को बनाया जाए और उसे संग्रह (Store) किया जाए ।

रेफ्रिजरेटर कैसे काम करें
फ्रिज में खाने को ज्यादा लंबे समय तक चलाने के लिए उसका तापमान 0 डिग्री से लेकर 4 डिग्री तक होना चाहिए. घरेलू रेफ्रिजरेटर में मैकेनिकल कंप्रेशन सिस्टम काम करता है. जिसके बारे में हमने पहले एक पोस्ट में बताया था .और नीचे आपको इसका चित्र दिया गया है जिसे आप इसके बारे में और ज्यादा आसानी से समझ सकते हैं।

रेफ्रिजरेटर का कार्य करने का तरीका रेफ्रिजरेशन साइकिल पर निर्भर है. इसका कार्य समझने के लिए आपको इस में लगे सभी कॉन्पोनेंट का कार्य पता करना होगा. जिसके बारे में नीचे हमने एक-एक करके इसके सभी कंपोनेंट के बारे में बताया है कि कौन सा कॉन्पोनेंट क्या कार्य करता है।

Expansion Valve का काम होता है कि वह रेफ्रिजरेंट के तापमान को कम करता है . रेफ्रिजरेंट का तापमान कम करने के लिए Expansion Valve में बहुत ही छोटा सा छेद होता है.और जब रेफ्रिजरेंट उस छोटे से छेद में से गुजरता है तो प्रतिरोध के कारण इसका तापमान कम हो जाता है .और कम तापमान और कम दबाव का रेफ्रिजरेंट आगे जाता है।

आधुनिक रेफ्रिजरेटर आमतौर पर एचएफसी-134 ए (1,1,1,2-टेट्राफ्लूरोएथेन) गैस भरी जाती है।

रेफ्रिजरेटर के संचालन के सिद्धांत
शुरू करने के लिए, हम ध्यान दें कि ठंडी हवा का द्रव्यमान स्वयं उत्पन्न नहीं होता है: इकाई के संचालन के दौरान कक्ष के अंदर हवा के तापमान में कमी की जाती है।

इस प्रशीतन उपकरण में कई मुख्य भाग शामिल हैं:
बाष्पीकरण करनेवाला;

कंप्रेसर किसी भी रेफ्रिजरेशन सिस्टम का दिल होता है
यह तत्व बड़ी संख्या में विशेष ट्यूबों के माध्यम से रेफ्रिजरेंट के संचलन के लिए जिम्मेदार है, जिनमें से कुछ रेफ्रिजरेटर के पीछे स्थित हैं। बाकी हिस्से पैनल के नीचे कैमरे के अंदर छिपे हुए हैं।

ऑपरेशन के दौरान, कंप्रेसर, किसी भी मोटर की तरह, महत्वपूर्ण हीटिंग के संपर्क में आता है, इसलिए इसे ठंडा होने में कुछ समय लगता है। ताकि यह इकाई ओवरहीटिंग के कारण अपना प्रदर्शन न खोए, इसमें एक रिले बनाया गया है, जो कुछ तापमान संकेतकों पर विद्युत सर्किट को खोलता है।

(B) व्याख्या करें – वाई-फाई, एक बेतार तकनीक आई.ओ.टी. उपकरणों के साथ प्रयोग की जाती है।
Explain Wi-Fi, a wireless technology used with IoT devices.

History of Wireless Communication
वर्ष 1897 में, गुग्लिल्मो मार्कोनी (Guglielmo Marconi) ने 100 मीटर की कम दूरी के लिए ईएम वेव्स भेजकर वायरलेस टेलीग्राफी का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया। इस प्रदर्शन ने रेडियो संचार (Communication) के लिए मार्ग प्रशस्त किया, रेडियो शब्द रेडिएंट एनर्जी से लिया गया है।

1900 की शुरुआत में, ट्रांस – अटलांटिक रेडियो प्रसारण स्थापित किया गया था, जहां मार्कोनी ने मोर्स कोड के रूप में सफलतापूर्वक संदेश प्रसारित किए। तब से, वायरलेस संचार (Wireless Communication) और वायरलेस सिस्टम से संबंधित तकनीक तेजी से उन्नत हुई है और इस प्रकार सस्ती डिवाइसों के साथ कम लागत पर अधिक दूरी पर प्रसारण सक्षम करती है।

Types of Wireless Communication
आज, लोगों को मोबाइल फोन के लिए कई चीजों की आवश्यकता होती है जैसे कि बात करना, इंटरनेट, मल्टीमीडिया आदि। ये सभी सेवाएं उपयोगकर्ता को मोबाइल पर उपलब्ध कराई जानी चाहिए, इन वायरलेस संचार (Wireless Communication) सेवाओं की मदद से हम आवाज, डेटा, वीडियो, चित्र आदि को स्थानांतरित कर सकते हैं। वायरलैस कम्युनिकेशन सिस्टम भी वीडियो कॉन्फ्रेंसिंग, सेलुलर टेलीफोन, पेजिंग, टीवी, रेडियो आदि जैसी विभिन्न सेवाएं प्रदान करते हैं। विभिन्न प्रकार की संचार (Communication) सेवाओं की आवश्यकता के कारण विभिन्न प्रकार के वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम विकसित होते हैं। आज उपलब्ध कुछ महत्वपूर्ण वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम हैं:

  • Television and Radio Broadcasting
  • Satellite Communication
  • Radar
  • Mobile Telephone System (Cellular Communication)
  • Global Positioning System (GPS)
  • Infrared Communication
  • WLAN (Wi-Fi)
  • Bluetooth
  • Radio Frequency Identification (RFID)