随着物联网、大数据及人工智能的迅速发展,自动化厂商也在加速推进物联网战略,推出各自的IoT和数字化解决方案。作为主流物联网协议的MQTT协议迅速成为各自动化设备厂商关注的重点,各大自动化厂商为了加速实现互联互通的工业物联网,纷纷开始在 PLC 中集成 MQTT 协议,以方便 PLC 数据的采集,如西门子、倍福、菲尼克斯、矩形科技等等。
如果你是相关需求,且经费预算有限,可以选择国内品牌。如矩形科技,矩形科技旗下产品覆盖军工、楼宇、能源管理、自动化装备等多个领域,大部分均支持MQTT协议。 百度也有很多相关信息。通讯技术主要有四个:tcp/ip、3G、蜂窝网络、云计算
tcp/ip:名为传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成, TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。
3G:是第三代移动通信技术,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。
蜂窝网络:是一种移动通信硬件架构,把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小子区,每个小区设一个基站,形成了形状酷似“蜂窝”的结构,因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络,主要区别于传输信息的方式。
云计算:是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。在CES Asia上,通用旗下安吉星展现了其在4G部署方面的领先实力,但是要想完全的车联网,光有4G显然还不够,比如汽车之间,汽车与道路设施之间的通信,就不能仅仅通过4G来实现。那么,车联网到底需要哪些协议呢
在弄清楚这个问题之前,我们先来温习下,什么是车联网。所谓车联网,是指以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车-X(X:车、路、行人及互联网等)之间,进行无线通讯和信息交换的大系统网络,车联网的目的,是实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆的智能化控制。
也就是说,车联网可以简单分为三个部分:车内网、车际网和车载移动互联网。
车内网,也就是位于汽车内部的网络通信。这其中包括车载显示器、车载传感器与控制器、以及车载资讯中心等。
车际网,主要是为了监测街上行驶的其他车辆的速度、位置等对其他驾驶员无法开放的隐私数据,同时自动预测出在该车行车道路前方是否有发生碰撞的可能。
车载移动互联网,主要是指利用车载网关同外部移动互联网和互联网实现互联互通,这也是我们最熟悉的一个部分。
车内网部分,主要是负责采集与获取车辆的智能信息。我们最熟悉的就是OBD,也就是车载诊断系统。目前国内的腾讯等互联网企业均已涉足,并且还有不少新兴公司。比如在#TCSH15上展示的Car+,已经可以通过OBD接口在平视显示器上直接显示微信和支付宝信息,虽然我们更多的是担心这样做是否会影响驾驶安全。
此外,车内网还应包括用手机或者xyk的NFC功能开启车门等等。
车际网,主要是为了解决车与车、车与路、车与网、车与人等的互联互通。
其中V2V,也就是Vehicle-to-vehicle,主要是指汽车与汽车之间通过59GHz频段进行通信,也是80211技术的一种网状网变体技术。相比于80211协议,V2V的单节点覆盖范围最高300米,并且使用专用短程通信(DSRC)协议。V2V系统每秒发送十次信息,每次发送 11个数据,包括汽车的GPS定位信息,加速度,刹车状态,方向盘转角和车速等。
而网状网络(MeshNetwork)是一种在网络节点间透过动态路由的方式来进行资料与控制指令的传送,可使用“跳跃”的方式形成新的路由后将讯息送达远方传输目的地。在网状网的支持下,V2V系统通过 5-10个节点(即装有V2V设备的车辆)的跳跃就能收集16公里范围内的车辆交通状况。
目前,V2V主要推广者是美国的通用汽车,其早在2006年就在凯迪拉克上展示了这套系统。而福特在2014年6月也展示了相关系统。此外,包括丰田、宝马、戴姆勒、本田、奥迪和沃尔沃在内的汽车厂商也在进行相关研发。
这套系统目前已经在美国开始大力推广,主要被用于交叉口行车辅助、左转辅助、应急电子制动灯(EEBL)。
测试证明,装载V2V 系统的汽车在大雾中行驶,前后左右附近车辆的位置、速度一目了然。在有障碍物挡住视线的路口,每个路口车辆情况也十分明了。当在大车后跟行时,大车前面的情况在显示屏上标注得清清楚楚。遇山路急弯时,视线受阻时,前后方车辆的情况均能实时标明。当车辆行进时,前方交通拥堵情况也能实时掌握。
而车载移动互联网,则是指利用车载4G,实现汽车同智能手机、移动互联网和互联网的互联互通。
目前,运营商层面的车载4G主要有两种方案。这里以中国移动的物联SIM卡为例。一种是内置在汽车内的4G SIM卡,也就是焊接式MS卡;另一种是插拔式的MP卡。出于安全的考虑,车载4G一般采用前面一种解决方案。
物联卡使用的是 CMMTM 专用网络承载(也可开通专用 APN 通道), 目前中国移动物联卡在全国有超过 1 亿的 10648 ($478700) (非语音)和 14765 ($29430) (语音)的卡号资源。功能及支撑均 由重庆物联网基地做专属支撑,可以避免现网通道堵塞等故障问题
值得注意的是,传统意义上的GPS+GPRS并不是真正意义上的车联网,也不是物联网,只是一种技术的组合应用。
车联网是一个云架构的车辆运行信息平台,它的生态链包含了ITS、物流、客货运、危特车辆、汽修汽配、汽车租赁、企事业车辆管理、汽车制造商、4S店、车管、保险、紧急救援、移动互联网等,是多源海量信息的汇聚。这就是为什么我们之前说过,车联网还需要智慧城市才能真正发展起来。
物联网的关键技术有低功耗广域网(LPWAN)、蜂窝移动(3G/4G/5G)、Zigbee和其他网状协议等。
一、低功耗广域网(LPWAN)
低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务,旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。
低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器,促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此,低功耗广域网只能以低速率发送小块数据,因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。
此外,同样,并非所有低功耗广域网都是一样的。如今,存在许可低功耗广域网技术(NB-IoT、LTE-M)和未经许可低功耗广域网技术(例如MIOTY、LoRa、Sigfox等)。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。
二、蜂窝移动(3G/4G/5G)
蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固,提供了可靠的宽带通信,并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是,它们会带来非常高的运营成本和电力需求。
虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用,但它们却非常适合特定的使用情形,例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外,像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统(ADAS)以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。
具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实(VR)的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输,以及一些对时间敏感的工业自动化应用。
三、Zigbee和其他网状协议
Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术(IEEE 802154),通常部署在网状拓扑中,以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比,zigbee提供了更高的数据速率,但同时由于网格配置而降低了能耗效率。
由于它们的物理距离短(《100m),Zigbee和类似的网状协议(例如Z-Wave、Thread等)最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常,Zigbee是WI-FI的完美补充,适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。
物联网网关组网方式和功能配置有以下:1、丰富接口,满足组网、数据采集与传输需求,支持2个光纤口、7×LAN、1×WLAN、2×RS485、1×AC220V输入、3×AC220V输出、1×DC24V输出、1×DC12V输出。
2、支持WIFI(可选),5G/4G(可选),网口,光口等方式接入互联网,可多网同时在线,可实现4/5G转WiFi、网口转WiFi。
3、支持多种无线扩展方式,LoRa、ZigBee、蓝牙等;支持ZigBee(支持频段,24GHz全球免费频段)。
4、支持5G/4G/PPPoE/DHCP/静态地址等连接方式,有线无线互为备份,多网智能切换备份,多种工作模式选择。
5、超强的边缘计算计算能力,整合数据采集、处理、执行,实时分析,安全高效,实现灯管边缘策略,断网情况可继续执行灯控等命令;标准Linux系统支持用户二次开发。
6、可外接PLC载波ZigBee/LoRa等单灯集中器,实现非智慧杆路灯的单灯集中管理。
7、支持APN/VPDN数据安全传输;支持IPSec、L2TP、PPTP、OPEN等类型。
8、支持AP,STA,Repeater多种模式与系统云平台数据交互。
9、支持DHCP server,DHCP客户端,IP与MAC地址绑定,DDNS,NAT,DMZ主机,QoS,流量统计。
10、支持TCP/IP、UDP、MQTT、MODBUS、TFTP、>●传感器技术:价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石,物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器和传感装置提出了更高的要求。具体如,微型化:元器件的微小型化,要求节约资源与能源;智能化:具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术;低功耗与能量获取技术:供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。\x0d\●设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,兼容关键是标准的统一。目前,工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议,已经较好地解决了兼容性问题,大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。\x0d\●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中,能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。\x0d\传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,会面临如下问题:工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足,提供了高可靠性、高实时性以及高安全性,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。\x0d\●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,提炼出对工业生产有指导性建议的结果,是工业物联网的核心所在,也是难点所在。\x0d\当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象,通过对环境数据的分析以及用户行为的建模,可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知,更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化,以便得出更准确的分析结果。\x0d\●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。物联网主要功能是将用户端的所有需要的信息互通互联,实现全方位的远程识别、读取和 *** 控、互动。
应用层位于物联网三层结构中的最顶层,其功能为“处理”,即通过云计算平台进行信息处理。应用层与最低端的感知层一起,是物联网的显著特征和核心所在,应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘,从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。
从结构上划分,物联网应用层包括以下三个部分:
1. 物联网中间件:物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序,中间件将各种可以公用的能力进行统一封装,提供给物联网应用使用。
2. 物联网应用:物联网应用就是用户直接使用的各种应用,如智能 *** 控、安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等等。
3. 云计算:云计算可以助力物联网海量数据的存储和分析。依据云计算的服务类型可以将云分为:基础架构即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、服务和软件即服务(SaaS)
从物联网三层结构的发展来看,网络层已经非常成熟,感知层的发展也非常迅速,而应用层不管是从受到的重视程度还是实现的技术成果上,以前都落后于其他两个层面。但因为应用层可以为用户提供具体服务,是与我们最紧密相关的,因此应用层的未来发展潜力很大。Copyright © 1999-2020, CSDNNET, All Rights Reserved
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zhangbijun1230
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IOT(25)---Iot都有哪些协议 转载
2018-05-15 08:42:16
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zhangbijun1230
码龄12年
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Iot都有哪些协议
协议对Iot而言尤其重要,可你知道Iot都有哪些协议?收好本文干货
在物联网协议中,我们一般分为两大类,一类是传输协议,一类是通信协议。传输协议一般负责子网内设备间的组网及通信;通信协议则主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议,负责设备通过互联网进行数据交换及通信。那么物联网都有哪些通信协议呢?
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物联网七大通信协议
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