物联网技术应用面临的挑战有哪些

物联网技术应用面临的挑战有哪些,第1张

所有智能化技术的核心都是设备间的网络互联,而这正是我们耳熟能详的物联网(IoT)。据预测,到2020年,将有500亿个“事物”实现互相通信或是通过互联网进行沟通。面对如此迅速的普及和发展,一些新的挑战也随之而来:如何才能使物联网易于使用并且具有较高的性价比和效率呢?对此,德州仪器(TI)众多物联网专家经过深入交流,指出了物联网发展所面临的六大主要挑战,并给出了解决这些挑战的关键,尤其强调了针对消费类、工业和汽车领域的物联网应用。
挑战一:低功耗是重中之重
物联网从一个利基市场(小众市场)不断发展成为一个几乎将我们生活各个方面都连接在一起的庞大网络,面对如此广泛的应用,功耗是至关重要的。在物联网领域中,许多联网器件都是配备有采集数据节点的微控制器(MCU)、传感器、无线设备和制动器。在通常情况下,这些节点将由电池供电运行,或者根本就没有电池,而是通过能量采集来获得电能。特别是在工业装置中,这些节点往往被放置在很难接近或者无法接近的区域。这意味着它们必须在单个纽扣电池供电的情况下实现长达数年的运作和数据传输。
“电池的安装、养护和维修不仅难度很高,同时也会带来高昂的开销。而在某些车间或厂房内,这些 *** 作甚至非常危险。”关注无线和低功耗充电领域的Harsha表示,“我们的目标就是让用户在器件的使用寿命内无需更换电池。”基于此,Harsha和他的团队正在研究尽可能延长微型电池供电时间的方法。例如,借助太阳能来供电,无论是室内或是户外光源,即使是只从光源中采集很少的能量,其影响也是巨大的。同时,通过工厂中某一物件的内外环境温差,也能够实现能量的采集,例如温度高于外部空气的高温液体管道。此外,在工业装置中,车间内机器所产生的振动也能被用于能量采集。通过住所内来自WiFi的无线电波,也可以为支持物联网节点的电池生成一个小电荷。
以上种种方法的目标是将电池的使用寿命延长10%或20%。虽然消费类电子元器件更新换代的速度越来越快,但是工业应用中的物联网技术可以持续很长的时间。通过使用能量采集来延长电池的使用寿命,一块电池可以持续供电20年到30年,直到所有的节点需要更换。在某些情况下,由于能量采集的使用,这些节点甚至可以实现无电池运行。
挑战二:感测必不可少
如果没有感测,那么物联网也将不复存在。传感器、微型器件和节点是构成整个物联网系统的基石,它们能够测量、生成数据并将数据发送给其他节点或云端设备。无论是感测住宅的房门是否关闭,还是汽车的机油是否需要更换,抑或是生产线上的某个设备会不会出现故障,传感器采集到的数据都是关键信息。
“感测在需要作出决策的时候便会发挥作用,这一过程不一定需要人工干预。”专注电流感测领域的Jason表示,“如果传送带正在传输某个物体,传感器能够帮助确定这个物体是什么、重量为多少以及传送带是否过热等。例如,分析电机内的电流能够让人们了解电机的健康状况、是不是出现了故障。这些都是在进行工厂控制时需要了解的内容,而传感器使这一切变为可能。当提供实时数据时,这些重要数据的结合将影响到方方面面。”
因为传感器采集了海量的数据,特别是在工业物联网(IIoT)中更是如此,所以传感器软件的创新与传感器硬件的创新同样重要。当获得了海量的信息时,如何确定信息是不是过多?如何判定所掌握的数据是不是有用?其中极为重要的一环就是算法。一旦有了合适的算法并且得以充分利用,它们将改变制造业。工厂会变得越来越小,效率却越来越高。
挑战三:连通性选择由繁化简至关重要
一旦传感器数据被低功耗节点采集,这些数据必须被传送到某个地方。在大多数情况下,它会被传送至一个网关,这是物联网系统中互联网与云或其他节点之间的中间点。目前,根据独特的使用情况和不同的需求,我们可以选择多种有线或无线的方式来连接设备。各项不同连通性标准和技术都有其特殊的价值与用途,不过将WiFi、Bluetooth、Sub-1 GHz和以太网中的所有这些标准都整合起来却是一项巨大的工程。鉴于产品的多样性以及需要将连通性添加到很多标准与技术并不相同且大多数此前并不具备互联网连通性的产品中,这就需要采用复杂的技术,并使其变得更加简单。
挑战四:管理云端连通性是关键
一旦数据通过一个网关,它在大多数情况下会直接进入云端。在这里,数据被分析、检查,然后付诸实施。物联网的价值源自云端服务上运行的数据。正如连通性一样,云端服务的选择也有很多,这也是物联网发展中另一个复杂点。
“目前,云端供应商的种类繁多,数量也不尽相同,并且没有针对云端设备连接和管理方式的标准。”专注物联网市场发展领域的Gil表示。为了满足那些使用多个云端服务的用户的需求,必须开发物联网云端生态系统,提供集成的TI技术解决方案。可喜的是,由于云端技术已经实现了良好的成本效益,物联网目前正以极快的步伐飞速发展。不过,为了实现物联网的进一步增长,在复杂度简化方面还有很多工作要做。
挑战五:安全性是广泛采用的关键
整个系统的安全性是制约物联网被广泛采用的最大障碍之一。随着越来越多的设备变得“智能化”,越来越多的潜在安全性漏洞将出现。这需要业界研究构建先进的硬件安全机制,同时将安全机制成本和功耗保持在较低的水平上。这需要相关厂商在集成安全协议和安全性软件方面投入大量的人力物力,努力减少把高级安全性功能添加到物联网产品中所遇到的障碍,以确保在保障安全性方面降低门槛。
挑战六:为经验不足的开发人员提供简易物联网解决方案
虽然物联网技术曾经主要由技术公司使用,但是从目前来看甚至在未来一段时间里,物联网技术将在有着一定技术背景限制的行业中被广泛应用。以一个生产龙头公司为例。直到目前,由于没有任何需求,电气工程师也许从未在龙头制造公司工作过。但是如果这家公司打算生产接入互联网的花洒,那么其在人力和时间方面的投入将是巨大的。因此,物联网技术必须能够轻松地添加到其现有和未来的产品中,而无须网络和安全工程师参与其中。这些公司不需要像一家互联网技术公司那样,在技术学习方面投入,他们现在可以从相关企业获得现成可用的技术。对于相关技术公司来说,如何为这些经验不足的开发人员提供简易且立即见效的物联网解决方案,既是挑战更是机遇。
由于我们生活中越来越多的事物正在与网络建立互联,并且随着物联网应用的不断普及与拓展,还有大量的工作需要去完成。以物联网为代表的信息化应用是对我们未来方方面面高品质生活的巨大展望,包括我们的住所、汽车和高效工厂内的用户便利性与生活方式等,而这一切将最终使我们的世界变得更加美好。

一、什么是物联网网关?

网关就是为了不同协议之间转换难而诞生的一个产品,对内负责整个智能家居系统不同设备的协议转换,对外通过以太网或者WiFi进入互联网实现远程通信。

相比于互联网时代,物联网的通信协议更加多样,物的碎片化非常严重,网关的重要性也就由此凸显——物联网网关能够把不同的物收集到的信息整合起来,并且把它传输到下一层次,因而信息才能在各部分之间相互传输。物联网网关可以实现感知网络与通信网络,以及不同类型感知网络之间的协议转换;既可以实现广域互联,也可以实现局域互联。

比如电视机、洗衣机、空调、冰箱等家电设备;门禁、烟雾探测器、摄像头等安防设备;台灯、吊灯、电动窗帘等采光照明设备等,通过集成特定的通信模块,分别构成各自的自组网子系统。而在家庭物联网网关设备内部,集成了几套常用自组网通信协议,能够同时与使用不同协议的设备或子系统进行通信。用户只需对网关进行 *** 作。便可以控制家里所有连接到网关的智能设备。

网关在系统里面起着很重要的核心作用,网关有哪几种形态呢

我们这里也简单说说:

无线转无线:WiFi转433MHz、红外、ZigBee(家庭常见)

GPRS(2G、3G、4G)转433MHz、红外、ZigBee(工业常见)

无线转有线:WiFi转RS485、RS232、CAN(工业居多)

有线转无线:以太网转433MHz、红外、ZigBee(家庭常见)

有线转有线:以太网转RS485、RS232、CAN(工业居多)

二、物联网网关的历史

设备数据的采集、传输、监测是整个流程的关键步骤,在市场需求不断更新以及技术提升中,物联网智能网关就此出现,要更好地了解它的价值和出现的契机,要从设备机器数据的采集、传输、监测过程发展历程说起。

在发展早期,数据采集的意识才刚刚出现的时候,由于传感器的匮乏加上传输技术的落后,大多都是依靠人工进行数据计量。人工计量的弊端不言而喻,耗时耗力并且能够检测的范围是非常狭窄的,所以人工计量的方式很快就被淘汰。

1、初期的本地监测,数据采集的首次尝试

真正意义上的数据监测应该从本地监测开始。通过有线网络将设备总控和 PLC 或者 HMI 连接起来,进行本地的人机交互和信息交换,设备上的数据直接显示在 PC 或者 HMI 上面。

而PC需要近距离地安装在设备旁,同时需要人员一天 24 小时的监控以及反馈。此时,人工的力量还是占了主导地位,本地监测的实际意义不大,只是停留在简单的数据统计工作上。

2、以太网出现,延伸物理传输距离

由于本地监测局限性太大,人们开始把以太网等有线宽带技术运用在数据采集、传输上,数据的传输在范围上有了一定的延伸。当设备节点接入传感器,通过一定的转换到达以太网,再到达终端显示。就传输范围而言,在原有范围基础上是有了一定的拓展。

但是中间存在的协议标准差异导致通信并不能畅通无阻,且有线网络的固有限制就是无法远程监测,这又一次给数据市场提供一个巨大的需求。

3、网关的出现,适配更多协议标准

伴随着 2G/3G/4G 网络、Wi-Fi、蓝牙等无线网络传输技术的出现,数据的远程传输问题出现转机,但多种通信协议的多重协议标准也阻碍了设备与设备之间的“对话”。此时为了能够适配更多协议标准,网关的出现非常及时,在通信协议和数据之间,网关是一个翻译器,与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应系统的需求。

网关的转换能力结合无线通信协议技术,大大提高了物联网延伸距离,但物联网技术也面临一些独特的挑战。其中一个挑战是,受限于系统内存、数据存储容量和计算能力,很多物联网节点无法直接连接基于 IP 的网络,这样就难以做到万物互联。而物联网网关可以填补这块空白,在基于IP的公共网络与本地物联网之间架起一座网络桥梁,使用在不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间。

通俗来讲,有了网关,所谓的 M2M 不再是狭义上机器与机器的对话,而是设备、系统、人之间没有障碍的沟通。

4、现代物联网智能网关,推动设备预测性运维

现代物联网智能网关,在物联网时代扮演非常重要的角色,它不仅是连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备,物联网智能网关可以实现感知网络与通信网络,以及不同类型感知网络之间的协议转换,既可以实现广域互联,也可以实现局域互联。此外物联网智能网关还需要具备设备管理功能,运营商通过物联网智能网关可以管理底层的各感知节点,了解各节点的相关信息,并实现远程控制,特有的物联网边缘计算能力,让传统工厂在数字化转型的过程中实现了更为快速、精准的数据采集及传输。

三、物联网智能网关的特点

支持远程更新维护。例如 Ruff 的物联网智能网关可随时根据软件的升级,添加支持协议,对外提供基于 JS 语言的开发接口,只需下载相应的配置应用即完成对硬件产品功能的修改。在网关使用过程中出现了问题,也无需去现场进行维修只需利用 Ruff Explorer 远程管理工具在软件层面进行修改即可,从远端提前发现和解决隐患,使维护更智能,设备运行更稳定可靠。

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车间智能化改造实施前后社会、经济、环境效益对比,在提升智能制造水平、提高产品质量、促进安全生产、实现绿色发展等方面取得的经济和社会效益分析。主要方面有:

1、智能装备应用情况。车间内应用的自动化生产线、机器人等自动化、智能化生产、试验、检测等设备情况,包括台套(产线)数、占车间设备台套(产线)数比例以及设备的具体功能及性能指标等。

2、车间采用现场总线、以太网、物联网和分布式控制系统等信息技术和控制系统,建立车间级工业互联网的情况,车间内生产设备联网数,占智能化、自动化设备总量的比例。请提供车间信息通信系统与网络结构图,对架构进行说明。

3、生产设备运行状态实时监控、故障报警和诊断分析情况,生产任务指挥调度、车间作业计划生成情况。请提供制造执行系统的架构,描述与生产直接相关的子系统的功能;描述制造执行系统(MES)与企业资源计划管理系统(ERP)集成的技术方案。

4、物料配送自动化情况。生产过程采用二维码、条形码、电子标签、移动扫描终端等自动识别技术设施的情况。请提供物流信息化系统的整体架构图;物流设施及设备的清单;描述物流系统的自动化、柔性化和网络化特征。

5、产品质量在线自动检测、报警和诊断分析情况;在原辅料供应、生产管理、仓储物流 等环节采用智能化技术设备实时记录产品信息情况。

6、车间内网络与信息系统安全管理制度、技术防护措施以及应急响应恢复能力建设情况,为确保车间安全可控而组织开展信息安全风险评估、安全加固等工作情况,有信息安全风险评估报告的请附报告摘要。

以上这些,通过政府购买服务,企业参与经营、市场化运作的方式推动城乡环卫服务市场化、一体化处置,可以逐步形成市政公共环境卫生服务新模式。

通过这种模式,不仅能够实现政府与企业的双赢,推进环卫服务转型升级,而且可以进一步改善城乡人居环境、提高效率、降低成本,实质性推进城乡环卫一体化进程,即响应了政府的号召,又为企业带来了经济效益。

企业要正确面对困难,迎难而上,掌握市场、了解市场、把握商机,充分发挥他们的资源优势、规模优势和技术优势,逆水行舟、励精图治,突出重围、占领行业高地,实现企业的高速发展、创新发展和健康发展。

扩展资料:

随着现代服务业的蓬勃发展,行业竞争态势日趋激烈,在严酷的市场竞争中,如果墨守成规,理念保守,必将被现代服务市场的飞速发展所抛弃。因此,企业只有及时调整战略并不断地持续创新、优化,才能在激烈的市场中稳步前行。

从2013年放开公共服务市场准入,到2015年加速PPP运行,这一系列国家政策为公共事业提供了强有力的支撑。近年来,地方政府也陆续出台政策支持环卫市场化,行业中环卫一体化PPP项目层出不穷,环卫服务由此从政府垄断走向市场化。这一巨大商机,张永刚早就有所洞悉,并为此做好了充分的准备。

作为以现代服务业为主业的企业,集团积极响应《国务院关于加快剥离国有企业办社会职能和解决历史遗留问题工作有关安排》精神,主动积极参与“三供一业”的社会化经营管理。

参考资料来源:中国网-追求经济效益与社会效益的完美结合

参考资料来源:百度百科-车间管理系统

物联网平台是什么?

物联网平台并没有一个标准的定义,就如物联网并不是一项新技术,而是已有技术在新情景和新用例中的应用。每一个行业巨头都可以根据自己的业务特点,整合业务和产品线,抽离共性技术、业务流程等重组出一个“业务平台”,并称之为物联网平台。例如,系统服务/软件厂商通过开放开发工具、API来搭建一个AEP平台;工业巨头将某一细分领域的Kown-how数字化并封装成一套解决方案,便能够提供一个工业互联网平台。

当然,一个平台的构建并没有说的那么简单,它是一个系统的工程,需要上下游的资源整合优化,以及根据业务需求和顶层规划进行有逻辑的重组,而不是简简单单的叠加。

基于平台供应商数量众多的现实,大多数的供应商只能提供平台能力的一部分。实际上,这类公司并不能称为物联网平台提供商。如果仅仅提供连接管理或者应用使能这类简单功能,那么只能被称为连接管理平台或者应用使能平台,而不能称为综合性物联网平台。

物联网平台可以干什么:

物联网平台基于IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)三种云计算服务模型,逐步完善了其功能体系,即ICP(基础设施云服务平台)、CMP(连接管理)、DMP(设备管理平台)、AEP(应用使能平台)、BAP(业务分析平台)等。

物联网平台公司举例:

互联网领域 :

阿里云|Link物联网平合、腾讯|QQ物联、百度云|天工智能物联网平台

京东|京东微联、小米|小米IOT开发者平台

通信领域 :

中国移动| OneNeT、中国联通| 物联网平台20、中国电信|ctwing

华为|Ocean Connect、中兴通讯 |Thing Cloud兴云、中国通信服务|CCS开放物联网平台

1、工业物联网设备基于工业环境制造,要求比消费物联网高。

工业物联网的设备位于工业环境中,或许是在工厂车间内,也有可能在高速运行的铁路系统里,或者在酒店餐厅里,或市政照明系统里面,也有可能在电网里面。相比消费级物联网,工业物联网有着更加严格的要求,包括无时无刻的控制,坚如磐石的安全性能,复杂环境下(无论是极热或极冷,多尘,潮湿,嘈杂,不方便)运行的能力,以及无人自动化的 *** 作能力。不像大多数近期设计的消费者级别的设备,现有的很多工业设备已经运行了很长一段时间,通常以几十年衡量。

2、工业物联网系统必须具有可扩展性。

由于工业物联网应用环境更为复杂,使得工业物联网对扩展性的要求较高,比消费者家庭自动化项目复杂得多。工业物联网系统会产生数十亿个数据点,必须考虑将信息从传感器传输到最终目的地的方式 ——通常是工业控制系统,如SCADA(监控和数据采集) 平台。而消费者物联网应用涉及较少的设备和数据点,如何最大限度地减少中央服务器的吞吐量,并不算什么大问题。

3、工业物联网安全要求更高。

根据Hewlett Packard研究,有70%的物联网设备存在安全漏洞。如攻击者获得了客户财产相关的实时视频资料,那么对智能家居进行黑客攻击可能会对个人隐私造成重大影响,但网络入侵的影响是局部的。而工业物联网中就不同,这些系统通常要将传感器连接到关键的基础设施资源,如发电厂和水资源管理设施,那么其潜在的影响要严重得多。因此,工业物联网必须满足更严苛的网络安全要求,才能获得批准使用。

工业物联网无线数据采集系统,是一套基于信立 XLSN无线传感器网络技术的,具有终端数据采集,无线数据传输和数据应用分析等多功能的智能化数据采集和监控系统,它在市政供排水管网、供汽管网、热力管网、石油天然气管网、地下管沟监控;游泳池水箱水塔液位、大坝、河道水位、泵房浸水监控;蔬菜蘑菇、针金菇、水果、花卉、育苗等农业大棚智能环境监控;畜牧、家禽、水产等农业养殖智能环境监控;化工危化品石油天然气储罐区、电池、面粉仓库智能环境监控;电信机房、实验室、医院药房、生产车间、冷柜冰箱、图书馆、博物馆、档案室、粮库、烟草、酒糟酒曲酒窖等仓储馆藏智能环境监控;社区楼宇、港口工业园区、公园景区、校园广场、超市商场等大气环境质量智能监控;发动机、变频器等生产机器设备运行状态、仪器仪表能耗及生产缺料的智能监控等多个领域有着广泛的应用。
近年来,工业物联网无线数据采集系统的发展趋势是简化终端结构,在数据采集终端与主机之间采用无线通信,以代替复杂、不灵活的现场布线。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构,根据不同的应用要求,通过简单的增加和更改模块,并结合系统编程,就可以扩展或修改系统,满足不同领域的需要。基于XLSN无线传感器网络24GHz或433MHz模块技术、MES制造执行系统技术及无线传感器、无线测控装置RTU等的智能制造工厂生产车间无线数据采集系统是工业物联网无线数据采集系统的典型应用案例。


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