NB-IOT是基于蜂窝的窄带无赖网成为万物互联网的一个重要分支。NB-IOT构建与蜂窝网络,消耗大约180KHZ的宽带,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或者LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IOT是IOT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫做低功耗广域网,支持待机时间长、对网络连接要求较高的设备的高效连接。
NB-IOT的优势
强链接:
在同一基站的情况下,NB-IOT可以比现有无线技术提供50—100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络结构。
高覆盖:
NB-IOT室内覆盖能力强,比LTE提升20DB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。
低功耗:
低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感器监测设备,它们不可能像智能手机一天一充电,长达几年的电池寿命是最本质的需求。NB-IOT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IOT设备 功耗可以做到非常小。
低成本:
NB-IOT无需重新建网,射频和天线基本上都是服用的。举个例子:就拿中国移动来说,900MHZ里面有一个比较宽的频带,只需要请出来一部分2G的频段,就可以直接进行LTE和NB-IOT的同时部署。低速率、低功耗、低宽带同样给NB-IOT芯片以及模块带来低成本的优势。
窄带物联网的出现,改变了物联网的应用。
物联网( IoT ,Internet of things )即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通[2] 。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,IT行业又叫:泛互联,意指物物相连,万物万联。由此,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的基本特征从通信对象和过程来看,物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理[5] 。
整体感知—可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。
可靠传输—通过对互联网、无线网络的融合,将物体的信息实时、准确地传送,以便信息交流、分享。
智能处理—使用各种智能技术,对感知和传送到的数据、信息进行分析处理,实现监测与控制的智能化。根据物联网的以上特征,结合信息科学的观点,围绕信息的流动过程,可以归纳出物联网处理信息的功能:
(1)获取信息的功能。主要是信息的感知、识别,信息的感知是指对事物属性状态及其变化方式的知觉和敏感;信息的识别指能把所感受到的事物状态用一定方式表示出来。(2)传送信息的功能。主要是信息发送、传输、接收等环节,最后把获取的事物状态信息及其变化的方式从时间(或空间)上的一点传送到另一点的任务,这就是常说的通信过程。(3)处理信息的功能。是指信息的加工过程,利用已有的信息或感知的信息产生新的信息,实际是制定决策的过程。(4)施效信息的功能。指信息最终发挥效用的过程,有很多的表现形式,比较重要的是通过调节对象事物的状态及其变换方式,始终使对象处于预先设计的状态
希望我能帮助你解疑释惑。农业物联网技术在蔬菜、温室大棚的应用
“农业物联网”就是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。按照物联网技术架构,农业物联网仍然通过“感知—传输—应用”的途径来实现对农业的应用。“感知”就是运用各类传感器,如温湿度传感器、光照强度传感器、PH值传感器、CO2传感器等设备,实时地采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖和农产品运输等环境中的温度、湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数信息;“传输”就是建立数据传输和转换方法,通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络交互传递,实现农业生产环境信息的有效传输;“应用”就是将获取的大量农业信息进行融合、处理,使技术人员对多个大棚的环境进行监测控制和智能管理,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境,达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的,进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。
蔬菜大棚、温室大棚主要用于不适合蔬菜生长的季节,模拟蔬菜生长的自然条件,提供蔬菜适合生长的环境,而这个环境的实现不能凭感觉,需要引入农业物联网温室环境监控技术解决蔬菜生长环境的可控性,达到提高蔬菜生产效益的目的。
一、蔬菜温室大棚控制系统构建:
一个完整的蔬菜温室大棚自动控制系统包括数据采集、数据传输、数据分析和生产 *** 作系统等部分,每个部分在蔬菜生产中具有不同的功能,这些功能组合起来完成蔬菜生产的全过程。
二、蔬菜温室大棚物联网环境自动控制系统主要包括以下几个分系统部分:
1数据采集系统:
数据采集系统由无线传感器、供电电源或者蓄电池等组成;现场的监测元件包括温湿度、CO2浓度、土壤温湿度、土壤养分等监测元件。数据采集系统主要负责温室大棚内部的光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。
2数据传输系统:
数据传输系统由数据采集传感器,包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、光合有效辐射传感器、土壤温湿度传感器、CO2传感器、风向传感器等组成。传输方式:外部网络以基于IP网络技术和GPRS通信网络为基础进行传输;内部网络则采用短距离、低功率的ZigBee无线通信技术。基于ZigBee的无线传输模式中,传感器采集的数据通过ZigBee发送模块传送到中心节点上,同时,用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也传送到中心节点上,中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令发送到上位机的业务平台。技术人员可以通过有线网络/无线网络访问上位机系统业务平台,实时监测大棚现场的传感器参数,控制大棚现场的相关设备。
3数据分析系统:
数据分析及显示部分包括电脑、软件、无线接收模块、报警系统,依据不同的环境、作物、生长期,实施不同的控制方案。
4实地环境 *** 控系统:
该分系统包括的灌溉控制系统可进行滴浇灌和微喷雾系统的控制,实现远程自动灌溉;土壤环境监测系统则利用土壤水分传感器、土壤湿度传感器等来实时获取土壤水分、湿度等数据,为灌溉控制系统和温湿度控制系统提供环境信息;温湿度监控系统可利用高精度传感器来采集农作物的生长环境信息,设定环境指标参数,当环境指标超出参数范围时,可自动启动风机降温系统、水暖加温系统、空气内循环系统等,以进行环境温湿度的调节。
利用农贸行业物联网建设的蔬菜温室大棚,能为温室大棚种植提供有效的控制蔬菜的生长环境的先进技术,使蔬菜获得适宜的生长环境,增加产量,以实现跨季节的蔬菜培育。
NB-IoT特点
NB-IoT在带宽和成本上优势明显,构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署UMTS网络、LTE网络和GSM网络,很容易实现网络的升级。同时,相对于4G网络,它支持的待机时间长,连接高效,而且联网设备的电池寿命很高。
NB-IoT的优势应用场景:正是因为NB-IoT技术成本低、功耗低,所以在定位、水表和停车等领域应用很广泛,如共享单车里就有内置NB-IoT模组,实现物联网通讯。
更重要的是,NB-IoT背靠运营商对于室内场景覆盖有着天然的优势。确定的频谱资源,并可利用运营商原有的室分系统完成覆盖,可通过融合套餐,设备体验等方式将NB-IoT设备推入到用户家庭当中。广泛应用于如智能家居、智能零售和智慧城市等行业中。
NB-IoT虽然优势明显,但在国内的发展现状是缺乏一个统一的开放产业平台,同时标准、芯片、网络和相关的应用层厂商以中小企业为主,还需要壮大自身联盟的实力,打造强大的生态。
LoRa特点
目前在国内,由于备受国家政策、电信运营商和业内大厂的青睐,NB-IoT技术的发展可谓如火如荼。相比而言,此前因频段授权问题沉寂许久的LoRa技术低调很多。
然而,随着阿里巴巴和中国铁塔合作,以及腾讯等互联网巨头宣布加入LoRa联盟的消息又为该产业注入一支“强心剂”,LoRa技术或将在国内迎来又一个春天。
LoRa的一大特点是在同样功耗下比其它无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,LoRa网络主要由基站(也可以是网关)、服务器、LoRa终端和物联网云四部分组成,其特点是应用端和服务器端数据双向传递。
LoRa的优势是超低功耗和多信道数据传输,增加了系统数据容量,网关和终端系统能够支持测距和定位,非常适用于位置敏感的应用。
LoRa拥有着阿里、腾讯、谷歌等的支持,可直接获得围绕在这些头部互联网玩家周围的生态支持。
可以预见,在未来的室内场景中,NB-IoT与LoRa无疑将依托各自的生态进行长期的龙争虎斗。
NB-IoT和LoRa对比
(1) 频段、成本、服务质量
NB-IOT和蜂窝通信使用的是运营商提供的授权频段,因为是专门划分的频段,因此干扰相对要少很多,虽然实际应用中会收取一定的通信费用,但是相应的也会提供更好的信号服务质量,安全性和认证。而且针对目前蜂窝网络基站的建成更有利于快速大规模应用。
LoRa工作在Sub-1G的非授权频段,无需申请便可以建立网络设备,相对来说网络架构简单,而且实际应用中不需要额外付通信费用,但是因为是开放频段,所以实际应用非常广泛,容易受到其他相同频段设备的干扰。
(2) 通信距离
NB-IOT信号覆盖范围取决于其基站密度和链路预算,借助前期的资源优势,能够实现比LoRa更广的范围覆盖和更好的QoS,且NB-IoT自身具有高达164dB的链路预算,使其传输距离可达15km~20km。
LoRa使用线性调频扩频调制技术,既保持了像FSK(频移键控)一样的低功耗特性,也显著增加了通信传输距离,从而提高网络效率和抗干扰能力,即不同扩频序列的终端在使用相同的频率同时发送时不会相互干扰,在此基础上研发的网关能实现多路并行的数据接受,大大扩展了网络容量。LoRa节点的传输距离可达 12~15 km覆盖范围(空旷郊区环境,市区环境传输距离会下降)。
(3) 低功耗、电池寿命
低功耗是物联网的核心指标之一,关于电池寿命方面需要考虑协议内容和节点电流消耗两个重要因素。
NB-IOT同步协议的节点必须定期地联网,所需要的“峰值电流”比采用非线性调制的LoRa多出了几个数量级,尤其是在唤醒后请求基站到接入服务器的过程中,会存在大量电池电量的消耗。
LoRa是基于ALOHA协议的异步通信方式,因此可以根据具体应用需求进行精准的休眠时间设定,达到充分利用电池电量的目的。
(4) 设备成本
对终端节点来说,LoRa相比NB-IOT更加简单,更容易开发,NB-IOT的协议和调制机制比较复杂,需要更复杂的电路设计和更多的花费,同时NB-IOT采用授权频段,通信需要收取一定的费用。
无论你使用什么设备,它都必须连接到互联网,我们称之为互联网互联网互联网是一件美妙的事情。将设备连接到Internet可以产生许多好处。我们已经通过手机、平板电脑、电脑和其他设备实现了它的好处。如果我们将其他设备连接到Internet,我们将获得更多意想不到的好处。我在这里指的其他设备都是设备。
物联网是一个简单的概念:把所有的设备都连接到互联网上,物联网之所以让每个人困惑,不是因为它的概念平台太窄,而是太宽。即使有很多应用实例,从共享单车到共享汽车,从智能井盖到智能路灯,从智能停车到自动驾驶,你也很难在脑海中有一个清晰的概念,所有这些都与物联网技术的原理有关物联网技术的原理实际上是基于物联网,利用RFID、无线数据通信技术,构建一个连接一切的“物联网”。在这个网络中,所有连接的对象都可以相互“通信”,相互传递信息。物联网有三大关键技术:传感器技术、传输技术和云计算。它代表了物联网设备信息收集、传输、计算(思考)和反馈的全过程。
目前,传感器技术和云计算技术已经比较发达,能够满足人们的需求,但传输技术限制了物联网的广泛应用,目前物联网的方式有:低功耗短距离:ble或ZigBee低功耗长距离:dda iot,nb-iot、lora-iot或2G大数据短距离:WiFi大数据长距离:4G(值得一提的是,dda-iot是中国第一个拥有自主知识产权的物联网技术,其技术指标和参数性能已远远超过中国国际水平、自主性,可控性和本地化,可能成为未来智能时代国家的安全保障。)在网络布局上,远程网络直接接入基站,不需要自己设置网络节点。在短距离网络中,需要一个网络节点。首先将终端数据传输到节点,然后将节点连接到Internet上,远程传输的价格比短距离传输的价格更高,功耗也更高。
合理使用长距离匹配,可以有效降低物联网终端的成本,如原来共享单车使用2G网络解锁,需要保持长数据连接或使用下行链路短信解锁,功耗高,成本高;现在共享单车直接使用手机蓝牙解锁,节省了数据流,降低了功耗,提高了解锁速度,所以物联网非常简单:物联网=物联网,物联网=传感器内置物,物联网=物联网客户端和物联网。
电梯物联网:让电梯安全“看得见,听得见”电梯物联网是什么?
电梯物联网是为了解决目前电梯安全问题而提出的概念,数据采集部分、数据传输部分、中心处理部分以及应用软件共同构成了完整的电梯物联网监控系统。采集仪采集电梯运行数据进行分析并上传到互联网监控中心,结合平台应用软件,从而实现了各相关单位对电梯实时有效的监管维护。
随着我国高层建筑的快速发展,对电梯安全性能和控制系统的要求越来越高,其相应的安全监视系统也要求更先进,更可靠,更容易实现与互联网对接,从而实现电梯远程联网和监管的目的。
电梯物联网的市场分析
据统计,截至2019年底,全国在用电梯总数已达709万台,并以每年15%左右的速度增长,电梯保有量、年产量、年增长量均位列世界第一。
近年来电梯故障频发,缺少技术手段和有效救援机制,导致人员和经济损失越来越大。
国家特意出台相关规定进行专项监督完善机制,党和政府重视关注公共安全体系的建设。
各省政府、省质检总局明文规定:各地电梯数据采集终端与省局的电梯安全监控中心实现有效对接。对于新安装的电梯,必须同时安装电梯数据采集分析终端,不安装数据采集终端的,检验机构在监督检验中按照不合格处理,监察机构不予使用登记。
质量安全纳入政府绩效考核,并加大质量事故调查和责任追究力度,并强化考核结果的运用,把品牌战略、质量监督抽查、公共服务平台建设等质量保障和质量发展项目作为各级政府重点支持项目。
基本概述
在不改变电梯现有电气线路以及传感系统的情况下,给电梯配置安装物联网智能AI摄像头终端设备,利用物联网、大数据、云计算等先进技术,对电梯各种故障、运行、统计信息进行采集并回传,再利用后台大数据的分析并与外部系统综合决策,赋予电梯实时监测、事故自动警报、维保过程全记录、事后有据可查等智能化管理功能,打造一个涵盖电梯信息管理、维保维修监管、事故经济赔偿、应急救援保障电梯安全智能管理系统。
基本模块
物联网系统平台:智能电梯物联网管理平台,包括监控中心端、电脑端、手机客户端。
物联网设备:物联网电梯前端智能设备,包括对电梯运行实时监测、电梯轿厢视频监控、应急救援双向通话、电梯运行指数显示屏等硬件设备。
业务功能:系统的各个应用功能模块,与电梯前端设备的相对应,包括电梯运行管理模块、电梯监控管理模块、电梯应急救援模块。
权限分级管理:不同权限分级管理,不越权,隐私保密,管理细分,处置迅速。
基本功能
语音识别自动警报:具有自动识别语音并警报的功能,如乘梯人喊出救命、停梯、困人、故障、关人、幺幺零等求救关键词,将自动向后台与手机端发送警报信息。
风险预警,事故警报:通过运行监测与维保记录进行判断,对电梯进行风险分析,以提醒消息推送进行预警。并可在遇安全事故或电梯故障的情况下,自动向后台发送报警信息。
安全可视化:打开后台与APP随时可见电梯运行实时状态和轿厢影像视频,并可通过网络通讯进行音视频双向通话。
过程可监控,信息可追溯:维保全程实时监督与管理以及电梯运行全流程记录,随时查阅电梯维护保养情况,并可倒查电梯故障监测数据进行分析。
电梯安全管理数字化赋能 智慧高效应急救援
通过物联网设备装置,设备故障、事故发生或紧急情况求救语音识别立即启动应急救援机制:自动向后台与手机端发送警报信息,紧急音视频通话安抚,派单处置,快速施救,并可在平台实时跟踪救援进度、记录救援信息,实现高效救援。
电梯安全实时监测
通过智能终端设备,对电梯运行次数、状态信息、故障信息、舒适度指标等数据进行采集与统计分析,直观体现电梯各部分参数,更好地诊断电梯状况,结合按需维保,提升电梯安全。
智能透明电梯维保
对整个维护保养过程进行全程信息化管理与监管,维保单位通过电梯故障监测数据分析情况,自行通过平台选择符合按需维保的电梯,进行自定义保养。包括维保电梯分配、维保计划、维保套餐配置、预防性维修、维保质量评价管理、维保记录档案、维保单审批、维保预警等。随着各类厂商不断发力低功耗广域网络(LPWA),物联网专用网络的话题在此引起业内的热议。物联网智库曾持续关注并推出多篇LPWA的文章,向业内介绍SigFox、LoRa、LTE-M等市场上已开始商业化的LPWA协议。作为一个新兴的、刚起步的技术和市场,LPWA网络协议应该是呈现多家争鸣的状态,那么,这一领域还有哪些技术,它们之间在多个指标上各有哪些特点?物联网智库本周为大家编译推出一篇LPWA协议的综述性文章,希望能对大家对这一领域的理解有所帮助。
通信协议无疑是物联网中争论最多的领域之一,这些争论中,有些是标准之争,有些是专利之争,其中无线通信是物联网领域普遍关注的话题。我们讨论过WiFi、蓝牙、Zigbee之争,但这些协议均为局域网络协议,广域网络方面当前功耗和成本的经济性越来越吸引物联网的应用者,被称为低功耗广域网络(Low Power Wide Area,LPWA)。
此前,我们曾看到SigFox属于此类技术,但随着研究的深入,我们发现其实还存在着不少类似的技术,当一项协议成为主流协议前,它一定是经过与其他协议的一番斗争之后才形成的。本文的目标是对它们进行比较,不过人们对此立即会产生一个问题:你如何去做比较?通过查阅和研究相关文献,我试图提炼一些通用线索来串起各种协议,并对每一协议的代表性企业进行访谈,形成了对LPWA协议的比较。
功耗和成本看似重要,实则无法纳入比较参数
功耗和成本是每一个协议宣称其所具备的特征,但是,还没有人成为这方面的赢家。
影响功耗的因素很多,有些可能无法计量,功耗是否可以进行比较其实并不明确。根据一位拥有多年LPWA实践经验的Telensa专家所述:“功耗唯一可计量的是电池寿命”。另一专家认为,LPWA网络协议虽然是低功耗的,但如果比较单位数据功耗的话,其功耗是大于2G网络的。低传输功耗意味着只有很低的数据速率,因此可能需要很长时间来传输,也就是说设备平均休眠状态时间就很短。因低传输功耗而形成的微弱数据需要更敏感的接收线路,因此接收端可能需要更多平均功耗。
哪些参数可以拿来进行比较?
距离
我们知道任何无线技术传输距离随着其信号传输方式不同而不同,这一规律自然适用于LPWA网络。在人口密集的城市环境中,围墙、建筑物、反射以及交通状况等,使得无线传输距离短于农村地区;而在平整的、无障碍的农村环境下,传输距离会大大增加。但我们仍不可忽视一些因素——无线电干扰等。
因此,距离是各协议代表厂商热议的话题,有些协议宣称可以达到数十公里距离,但其竞争对手可能会说在实际环境中其效果会大打折扣。距离作为比较标准实际上是一个比较谨慎的选择,但至少它是可计量的指标。
另外需要注意的是:你可能发现这些LPWA协议在市场宣传资料中会与诸如Zigbee之类的协议进行比较。你可能觉得Zigbee是一个局域组网协议,与LPWA比较有些奇怪,但实际上Zigbee通过Mesh组网也可以形成广域网络。
频谱
几乎所有LPWA协议均使用ISM频段,虽然有少量协议使用授权频谱。我们将给出每个协议的频段,有些使用的是超低频段,有些是低频段,还有些是采用宽频。
上行/下行对称性
这些LPWA协议均对数据的上下行采取非对称的方式,比较表格中简单给出了它们是否采用上下行对称方式。
数据速率
这是另一个易变的参数,它依赖于距离、障碍以及数据拥堵情况,所以仅仅给出一般性的范围。
最大节点数
最大节点有两种表述方式,一个是整个网络中的节点数,另一个是星形网络中每一Hub配置的节点数。
最大节点数受一些因素的影响,节点数有可能在协议中已设定,但即使一个协议的理论容量是百万,但其容量受制于ISM频段,这不仅仅是一个数字,而是依赖于在给定时间有多少其他协议也在使用该频段。
空中升级(OTA)的可能性
这可能是一个随机的参数,但这一参数反映网络有效的下行能力。如果网络仅提供几个比特的下行容量,那它是无法下载一个大的软件数据包来更新其远程节点的。
切换
我们很容易理解物联网edge nodes作为静态单位无线传输,但是很多设备——如汽车、农用机械等是移动的,还有一些本身可能不是移动的,但别人会不断移动它们——比如仓储中贴有电子标签的货物。因此,我们自然想知道一个协议是否可以实现设备在不同Hub之间的无缝切换。
运营模式
一些协议只是由网络运营商来掌握,并向工作提供网络服务,就像为电话提供蜂窝网络系统一样。而也有其他协议通过公有或私有网络提供。
标准状况
一些协议已制定了相应的标准,或者正在制定中,有些协议拥有者将其标准公开出来,而有些所有者申请专利保护。在一些情况下,你可以获取其细则,而有些情况下你需要获得认证。
现存的LPWA网络协议知多少
除了我们耳熟能详的LoRa、SigFox、LTE-M外,这一领域也是多家争鸣的状态,包括NWave、OnRamp、Platanus、Telensa、Weightless、Amber Wireless等,本文主要对这些适用于物联网的低功耗广域网络协议相关参数进行比较,下期将推出一篇文章,详细介绍每一通信协议的情况。NB节电参数以APN为粒度,目前有两种方案。
方案1:以网络为准的基于APN参数适配方案;由核心网配置基于APN的PSM和eDRX参数,并由网络侧将PSM和eDRX参数下发至终端侧,终端侧存储并以网络侧参数为准。
方案2:以终端为准的参数适配方案;由NB终端基于APN执行配置PSM、eDRX等参数,并由终端侧将PSM、eDRX参数同步至网络侧,网络侧存储并以终端侧参数为准。
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