而在实践中,一个IIoT系统可能就像一个智能捕鼠器一样简单,而另一个IIoT系统则可能像一个全自动的大规模生产线一样复杂,该生产线可以通过一个巨大的多层网络跟踪维护、生产、甚至订购和配送。
IIoT与其他IoT物联网应用程序的不同之处在于,它专注于连接石油和天然气、电力公用事业和医疗保健等行业中的机器和设备。
物联网包括消费者级别的设备,例如健身器材或者智能家电等,在出现问题时通常不会产生紧急情况的应用程序。
简而言之,IIoT面临更多风险,因为系统故障和停机会导致生命危险或高风险情况。
IIoT将计算机从IT引入到 *** 作技术中,为仪器的开发提供了广阔的可能性,几乎为所有的工业运营带来了显着的效率和生产率的提升。
工业物联网联盟列出IIoT的这15个可能的用途:
1、智能工厂仓储应用
2、预测性和远程维护。
3、货运、商品和运输监控。
4、互联物流。
5、智能仪表和智能网格。
6、智能城市应用。
7、智能耕种和牲畜监控。
8、工业安全系统
9、能耗优化
10、工业供暖、通风和空调
11、制造设备监控。
12、资产跟踪和智能物流。
13、工业环境中的臭氧,气体和温度监控。
14、工人的安全和健康(条件)监控。
15、资产绩效管理下图为一个较为通用的IoT系统的开发技术域图谱。
我们用华为的HiLink进行举例说明。
• 华为HiLink智能家居开发者平台是以HUAWEI HiLink为核心的技术开放平台。 • 为开发者提供基于云到端的整套智能家居解决方案服务。 • 开发者能基于云到端的整套HiLink智能家居解方案,快速构建智能硬件,缩短产品上市周期,还可以与 HiLink生态圈内的硬件互联互通,形成开放、互通、共建的智能家居生态。
• 华为HiLink智能家居开放者平台提供整套解决方案,并建设开发者社区,为开发者提供全方位的指导,帮 助开发者从开发环境搭建到集成、测试、提供一站式的开发服务。
• HiLink生态中的开发者可以在HiLink智能家居解决方案平台中进行开发。我们将开放 HiLink SDK、 LiteOS、物联网芯片、安全、和人工智能等核心技术能力:
• 1 HiLink智能设备
• 平台提供HiLink SDK。支持Wi-Fi、BLE、Zigbee等方式联网,帮助智能硬件厂商快速集成HUAWEI HiLink协议。
• 2 智能家居APP
• 平台提供标准的HTML5的设备控制页面,开发者也可以基于JSAPI接口,进行智能设备控制界面开发。
• 3 HiLink 智能家居云
• 云端通过开放API,实现和第三方云的协议对接和数据共享。
• 4 智能路由开放平台
• 开放智能路由平台,可以支持主流智能家居协议的转换,实现第三方设备的控制。
最早其的HiLink并没有如此宏大的蓝图,仅仅是为了增强智能路由器的配套工程,即主要是支撑智能路由 产品族,为其配套尽可能多的智能家居产品。 • 最强大的功能就是其自组网能力,是从企业级路由器自组网协议中衍生出来的,从诞生之初,一直是国内 家用路由器中,最好的自组网协议,没有之一。特色就是其自组网键“HiLink”键,它长这样:
• 1 组播/广播配网
通过华为智能家居APP或HiLink路由器下发路由器SSID 和密码参数,智能设备连接无线路由器网络。设备配网需 要借助智能家居APP来实现,根据家庭组网路由器的不同。
• 2 SoftAP配网
周围有待配网的智能设备,设备处于SoftAP模式,通过 *** 作智能家居APP接入设备热点并向设备下发路由器 SSID和密码参数,设备切换为STA模式并回连路由器网 络,智能家居APP切换重连路由器网络。
由于组播/广播配网往往有路由器兼容性问题(主要是广播拥塞),所以WiFi接入的IoT设备必须要支持SoftAP配网 。
• Device
HiLink智能家居平台中的设备节点,例如家庭娱乐,家庭照明,家庭安防,家庭健康以及穿戴式等IoT领域的智能硬件。
• 网关
物联网解决方案中的网关,包括路由器、家庭网关等。
• APP
物联网解决方案中的手机/iPad控制端。
• 云
物联网运营管理平台,实现海量连接、设备管理和运营管理。
a) 统一华为账号
b) 设备管理
c) 场景联动控制
d) 安全连接
e) 外部数据共享功能
• Profile
定义了Device设备侧的应用场景,这些行为包括如何与网关、云平台进行信息的查询和控制等。Profile是服务的集合。
• 服务
服务是指定义智能设备执行查询和控制的命令的集合。比如一盏智能灯,可以对外提供开关服务,外界可以通过这个服务来控 制灯的开关状态以及获取灯的开关状态。
Wi-Fi最大的优点是连接快速持久稳定,它是解决IoT设备端连接的首选方案,唯一需要考虑的是智能设备对于Wi-Fi的覆盖范围的依赖导致智能设备的活动范围比较小,缺点是不适合随身携带或户外场景
1、3765C考勤机是一款典型的通过Wi-Fi与云平台连接通讯设备,但是手机与其连接借助的是Bluetooth通讯
蓝牙最大的优点是不依赖于外部网络,便携,低功耗,只要有手机和相应的智能设备,就能够保持稳定的连接,走到哪连到哪,所以大部分运动的智能设备和户外使用的设备都会优先考虑Bluetooth。它的主要不足有:
1不能直接连接云端
2传输速度比较慢,只能用于数据量较小的传输
3组网能力比较弱(距离近(大概10米)、蓝牙的组网一个central只能连接7个外设)
13650签到机采用的蓝牙通讯:校验设备、设置各种参数,签到机的发现采用的Beacon协议(而Beacon协议也是蓝牙协议的扩展):智能手环与手机之间的通讯是蓝牙通讯
Wi-Fi的不足是智能设备移动范围小,蓝牙的短板是设备不能直接连云端和组网能力弱。而WWAN既可以移动,也可以随时联网,看上去好像完全弥补了Wi-Fi和Bluetooth的不足,实际上它也两个主要的短板
1在使用的过程中可能会产生比较高的费用
2网络状况不稳定,常常遇到无网或弱网的环境
智能设备车载Wi-Fi
前面介绍了主流的三种无线技术占到了所有IoT使用场景的95% ,剩下的是一些特殊场景用到的无线技术选型
ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全
例如在全屋智能场景中,家中已存在大量IoT设备,如果使用Wi-Fi方案,每个设备配网会非常麻烦,并且Wi-Fi每次做移动,修改密码,智能设备都要一一作出调整。如果使用蓝牙方案,以目前BLE42标准,蓝牙的组网一个central连接7个外设,但是蓝牙的组网能力弱也满足不了需求,所以在全屋智能场景中,经常会使用ZigBee+Wi-Fi的二合一网关。ZigBee和蓝牙一样都是近距离低功耗的通讯技术,但他对比蓝牙有个最大的优势就是强大的组网能力,在全屋智能场景中,IoT设备多达十几个,蓝牙的配网模式满足不了需求,所以一般会使用搭配ZigBee和Wi-Fi的二合一网关,通过ZigBee连接IoT设备,通过Wi-Fi将数据同步到云端
智能家居场景
智能家居的通信一般使用Wi-Fi,蓝牙,Zigbee。而我们的手机,平板可以通过蓝牙和Wi-Fi接入进行数传通信。电脑可以通过Wi-Fi
此方案中,蓝牙和Wifi都可以作为设备的接入点,即使身边没有专业的Zigbee控制器,也可以通过蓝牙,Wifi这些常用的设备接入,最终通过串口控制另一个可接入模块和Zigbee的主设备
例如飞行器的使用场景,飞行器一般都在没有Wi-Fi的环境使用,所以Wi-Fi不满足,飞行器常常有较远的飞行距离,所以Bluetooth和ZigBee不满足,另外飞行器常常在海边、山上等GPRS无线信号或者弱网的环境使用,所以WWAN也不合适,从上述来看单一的无线通讯模块都不能很好的解决飞行器的通讯需求,所以飞行器需要用的是多种无线模块的组合使用,通过Bluetooth让遥控器和手机连接,通过Sub1GHZ处理长距离时飞行器和遥控器之间的通讯,通过其他波长处理中距离或短距离飞行中的数据通信,这种组合技能满足手机 *** 控,又能在中距离有高质量的图像数据,在远距离还能继续控制
NB-IoT,Narrow BandInternet of Things,窄带物联网,是一种专为“万物互联”打造的蜂窝网络连接技术,万物互联网络的一个重要分支。顾名思义,NB-IoT 所占用的带宽很窄,只需约 180KHz,而且使用License 频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存,并且能够直接部署在GSM、UMTS 或 LTE 网络,即2/3/4G的网络上,实现现有网络的复用,降低部署成本,实现平滑升级
移动网络作为全球覆盖范围最大的网络,其接入能力可谓得天独厚,基于蜂窝网络的 NB-IoT 连接技术的前景更加被看好,已经逐渐作为开启万物互联时代的钥匙,而被商用到物联网行业中
2014年,华为与沃达丰共同提出 NB-M2M
2015年5月,华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案,即上行采用 FDMA 多址方式,下行采用 OFDM 多址方式,命名为 NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)
2015年8月10日,在 GERAN SI阶段最后一次会议,爱立信联合几家公司提出了 NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念
2015年9月,3GPP在2015年9月的 RAN 全会达成一致,NB-CIoT 和 NB-LTE 两个技术方案进行融合形成了 NB-IoT WID。NB-CIoT 演进到了 NB-IoT(Narrow Band IoT),确立 NB-IoT 为窄带蜂窝物联网的唯一标准
2016年4月,伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立 NB-IoT 开放实验室
2016年4月,NB-IoT 物理层标准在 3GPP R13 冻结
2016年6月,NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结
2017年一季度,根据《国家新一代信息技术产业规划》,把 NB-IoT 网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一
2017年4月1日,海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议,共同研发基于新一代 NB-loT 技术的物联网智慧生活方案
2017年4月25日,全球移动通信设备供应商协会发布数据,目前全球仅有4张 NB-IoT 商用网络。但同时又指出,至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张 NB-IoT 网络
2017年5月,软银与爱立信合作,将在日本全面部署 Cat-M1 和 NB-IoT 网络,以期率先在日本国内推出商用蜂窝物联网业务
2017年5月,中国联通上海宣布5月底完成上海市 NB-IoT 商用部署。上海联通在2016年上半年,建设了全球首个 pre NB-IoT 大规模连续覆盖区域—上海国际旅游度假区,并携手华为共同发布 NB-IoT 技术的智能停车解决方案
2017年5月,华为 NB-IoT 芯片 Boudica 120在6月底大规模发货
从2018年开始全面推进国家范围内的 NB-IoT 商用部署。其实在我们生活当中已经推行了很长一段时间了。试用商反馈也是一片良好,垂直使用场景也是数不胜数
NB-IoT目前的应用
综上所述,NB-IoT 就像一个可以保障 5G 大范围完美落地的安全气垫。建设基于 NB-IoT 技术的物联网垂直行业应用将趋于更加简单,分工更加明晰。在 5G 大家庭里,它是一个温润如水的大哥。有山的背膀和水的包容力。是 5G 家里稳定又踏实的“经济适用男”。是家里第一个冲向前线的人,并且为了实现家庭的大目标尽可能完善自己。飞速发展的 5G 时代里,它是勇攀高峰的保险绳
对前面无线通讯技术的做个总结,优缺点以及适用于哪些领域一目了然
对于未来的Bluetooth50以及NB-IoT都是需要我们密切关注的技术,Bluetooth50相比42,在组网和传输距离上有了很大的提升,连接范围扩大了4倍,速度提高了2倍,无连接数据广播能力提高了8倍,Bluetooth50对于ZigBee的冲击影响可想而知
而NB-IoT目前的提出就是针对IoT的使用场景,其中最大的特色是覆盖面广,价格便宜。NB-IoT现在联盟的力量很强大,大部分芯片商,通讯商,电信运营商都参与其中,都在积极的推进NB-IoT的公共网络建设,未来潜力非常值得关注
IoT技术选型及模型设计的思考
什么是NB-IoT
简介: 没有设备,也能立刻体验物联网平台的功能:使用物联网平台提供的“在线调试”功能,体验虚拟设备上云&设备数据存储分析的功能。产品推荐:阿里云物联网开发者工具( IoT Studio ), 立刻免费体验吧!
你可能遇到以下情况:
1、手头没有开发板
2、还不懂“物联网云服务”怎么玩,想体验一下
3、设备端开发跟物联网云服务没跑通,不确定哪个环节出现问题
这时,你就需要用到“在线调试”功能来虚拟一个设备,详细步骤如下:
1、登陆物联网平台控制台 , 现在登入
2、左侧导航栏中,找到在线调试功能
3、开始设备上云开发,这个环节分为3个步骤:创建产品→创建设备→激活设备(使用在线调试)
31 创建产品
下方的都是默认选项,不用改动,点击完成,成功创建1个产品
32 产品和设备是包含与被包含的关系,我们创建成功产品后,即可在这个产品下添加设备
设备添加成功后,即d出设备的三元组(设备证书),这个三元组是全网唯一的设备身份校验要素
ProductKey:是物联网平台为产品颁发的全局唯一标识。该参数很重要,在设备认证以及通信中都会用到,因此需要您保管好。
DeviceName:在注册设备时,自定义的或自动生成的设备名称,具备产品维度内的唯一性。该参数很重要,在设备认证以及通信中都会用到,因此需要您保管好。
DeviceSecret:物联网平台为设备颁发的设备密钥,和DeviceName成对出现。该参数很重要,在设备认证时会用到,因此需要您保管好并且不能泄露。
考虑设备实际生产时对安全和成本的不同需求,我们可以选择“一机一密”,或者“一型一密”。
一机一密:每个设备烧录其唯一的设备证书(ProductKey、DeviceName和DeviceSecret)。当设备与物联网平台建立连接时,物联网平台对其携带的设备证书信息进行认证。
一型一密:同一产品下所有设备可以烧录相同产品证书(即ProductKey和ProductSecret)。设备发送激活请求时,物联网平台进行产品身份确认,认证通过,下发该设备对应的DeviceSecret。
33 激活设备
我们发生几个开灯关灯的指令,就可以看到设备上报的数据:
4、使用物联网平台的“数据分析”功能存储数据
点击确定后,设备数据即成功存储
再点击“查看”,即可看到数据的存储
查看表结构
查看表数据
查询表数据
了解更多数据分析能力:
1、阿里云物联网平台数据分析服务主页
2、技术文档
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