物联网的范围很大,它是实现生活数字化的一个总称,在应用到各个行业时需要的技术支援有所不同。
如果非要说共同需要的技术支援的话:感测器技术,通讯技术,程式设计技术,微电子技术以及能源技术(主要是感测器要用的电力,这还是感测器待改善的一个问题)。
物联网是以电脑科学为基础,包括网路、电子、鞥射频、感应、无线、人工智慧、条码、云端计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用,它要让孤立的物品(冰箱、汽车、装置、家俱、货品等等)接入网路世界,让它们之间能相互交流、让我们可以通过软体系统 *** 纵himer、让himer鲜活起来。
科技创新改变生活,物联网以及延伸的人工智慧必将为未来带来自便利的美好生活。
人类总是在追求自便利的美好生活,物联网很有前瞻性。
下一波的IT浪潮就是云端计算、物联网、人工智慧、生物技术。
目前物联网是新新事物,教学资源紧张是正常的,新新事物风险和机遇并存。
请相信机遇的东西确实是过了这个村,没了这个店,物联网目前就像初期的计算机专业一样,
等它成熟了,等你看到它的发展了,那时候你就落后,只能在前人后面捡菸头。
好好把握学习这个专业的机会,目前物联网处于发展初期,等你毕业刚好是大展拳脚的好时机!
请特别关注:
1、智慧家居 2、智慧交通 3、智慧医疗 4、智慧电网 5、
智慧物流 6、智慧农业 7、智慧电力 8、智慧工业 9、质量追溯
相信选择这个新新行业有风险,但机会总是给第一个敢吃螃蟹的人。
当然你可以选择传统保守的行业,那是另一种人生态度,开心就好!
一一一一
来自:广州溯源—物联网、云端计算、人工智慧---绿色未来
物联网在不同领域需要技术不一样,以下就我的行业(工业领域)做大概分析。
物联网在工业领域主要用于生产执行管理系统(MES),通过让死物(生产装置)联网,将各个部分的资讯孤岛连线(物料、仓储、生产、计划、订单等),将资料经过云端大资料分析呈现在手机端,使使用者做到统筹兼顾,实现柔性生产!
其中涉及技术:
资料采集:嵌入式系统、PLC、RFID、各种感测器等等
资料分析:伺服器,后端程式设计师
资料呈现:APP/PC,前端程式设计师
总结:物联网+云端+大资料+移动互联
工业物联网生产执行系统了解更多可考虑我。
网际网路技术与教育结合开发的线上教育平台是线上教育最需要的支撑点。
云朵课堂的线上教育系统让教育机构、教师更好的进行线上教育。
从物联网的层次划分,列举物联网的技术:
感知层:包括感测器技术、RFID、近距离通讯技术、视讯分析与识别、智慧终端,等等;
网路层:包括有线与无线通讯技术、通讯工程、计算机通讯、TCP/IP等等;
应用层:主要是资料处理、各行各业的专属技术
物联网主要技术有哪些
终端接入技术
物联网终端的种类非常多,包括物联网闸道器、通讯模组以及大量的行业终端,其中尤以行业终端的种类最为丰富。从终端接入的角度来看,物联网闸道器、通讯模组和智慧终端是目前关注的重点。
物联网闸道器:它是连线感测网与通讯网路的关键装置,其主要功能有资料汇聚、资料传输、协议适配、节点管理等。物联网环境下,物联网闸道器是一个标准的网元装置,它一方面汇聚各种采用不同技术的异构感测网,将感测网的资料通过通讯网路远端传输;另一方面,物联网闸道器与远端运营平台对接,为使用者提供可管理、有保障的服务。
通讯模组:它是安装在终端内的独立元件,用来进行资讯的远距离传输,是终端进行资料通讯的独立功能块。通讯模组是物联网应用终端的基础。物联网的行业终端种类繁多,体积、处理能力、对外介面等各不相同,通讯模组将成为物联网智慧服务通道的统一承载体,嵌入各种行业终端,为各行各业提供物联网的智慧通道服务。
智慧终端:它满足了物联网的各类智慧化应用需求,具备一定资料处理能力的终端节点,除资料采集外,还具有一定运算、处理与执行能力。智慧终端与应用需求紧密相关,比如在电梯监控领域应用的智慧监控终端,除具备电梯执行引数采集功能外,还具备实时分析预警功能,智慧监控终端能在电梯执行过程中对电梯状况进行实时分析,在电梯故障发生前将警报资讯传送到远端管理员手中,起到远端智慧管理的作用。
平台服务技术
一个理想的物联网应用体系架构,应当有一套共效能力平台,共同为各行各业提供通用的服务能力,如资料集中管理、通讯管理、基本能力呼叫(如定位等)、业务流程定制、装置维护服务等。
M2M平台:它是提供对终端进行管理和监控,并为行业应用系统提供行业应用资料转发等功能的中间平台。平台将实现终端接入控制、终端监测控制、终端私有协议适配、行业应用系统接入、行业应用私有协议适配、行业应用资料转发、应用生成环境、应用执行环境、业务运营管理等功能。M2M平台是为机器对机器通讯提供智慧管道的运营平台,能够控制终端合理使用网路,监控终端流量和分布预警,提供辅助快速定位故障,提供方便的终端远端维护 *** 作工具。
云服务平台:以云端计算技术为基础,搭建物联网云服务平台,为各种不同的物联网应用提供统一的服务交付平台,提供海量的计算和储存资源,提供统一的资料储存格式和资料处理及分析手段,大大简化应用的交付过程,降低交付成本。随着云端计算与物联网的融合,将会使物联网呈现出多样化的资料采集端、无处不在的传输网路、智慧的后台处理的特征。
将来,每一位网路使用者都独享一个类似于电话号码的标识。这个标识可以稳定且精准地区别各个使用者并直接对其进行定位。一般来讲,电脑、手机、路由器和网咖都是这个网路的组成部分。目前,我们已拥有43亿个IP地址。这个看起来庞大的数字其实远不能满足未来的需求。随着网际网路协议第6版的生效,包括洗衣机、供暖系统、衣服、门窗,以及风力涡轮机、包装机械和电表在内的一切事物都可获得属于自己的IP地址并实现彼此互联。
物联网突破技术有哪些业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和资讯化部会同有关部门,在新一代资讯科技方面正在开展研究,以形成支援新一代资讯科技发展的政策措施。
滴灌施肥系统设计都需要哪些技术支撑?这个你是想自己研发了还是找人做啊 ?自己研发代价 很高,找托普物联网这样的方案商建设会省力不少。不过你也可以先去咨询一下这方面的专家,然后再做决定的。
物联网感知技术有哪些是的,物联网是指通过各种资讯感测装置,实时采集任何需要监控、连线、互动的物体或过程等各种需要的资讯,与网际网路结合形成的一个巨大网路。物联网有三项关键技术,1,感测器技术,2,RFID技术,3,嵌入式应用技术。所以各种感知技术应用是物联网的一部分。
是连接设备单片机和互联网服务器的东西, 帮助两者通信,也称为数据透传。
因为物联网世界,如果物与物之间想要沟通交流,需要一种东西帮助它们实现对信号的发送和接收,这就是通信模块了。
通信模块使得各类物联网终端设备具备联网信息传输能力,是各类智能终端得以接入物联网的信息入口。
它是连接物联网感知层和网络层的关键环节,所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通信模块汇聚至网络层,进而通过云端管理平台对设备进行远程管控,同时经过数据分析,带来管理效率的提升。
通信模块所呈现的样子就是,芯片加上芯片所需的外围电路组成的集合。
在蓝牙模块选型前期,一定要了解应用场景以及需要实现的功能(应用框图),以及功能实现过程中所能提供调用的接口(主从设备,功能),考虑模块供电,尺寸,接收灵敏度,发射功率,Flash,RAM,功耗(广播,连续传输,深度睡眠,待机状态),连接距离,接口,天线,性价比等。
根据蓝牙标准,SKYLAB的BLE蓝牙模块大致分为BLE42模块,BLE50模块,BLE52模块;如果蓝牙方案中需要的是支持主从一体的蓝牙模块,则可以选择BLE42模块SKB369,BLE50模块SKB501,BLE52模块SKB378,如果是想要找高性价比且做从的蓝牙模块,则优先考虑蓝牙42模块SKB376。
BLE蓝牙模块选型之参数:
传输速率:传输速率通常是设计人员首要考虑的,因为它关系到传送的信息类型。因此在进行蓝牙模块选型的时候务必要清楚蓝牙模块的应用,并以工作状态下所需要的数据传输速率为选型标准,毕竟把高质量音乐传送到耳机所需的数据速率,与心跳监护仪所需的数据速率有着很大的差别。
连接距离:根据距离的远近来选择,根据蓝牙方案的实际应用中的距离来确定哪个BLE蓝牙模块更能够满足数据传输需求。传输距离也是一个重要的考虑因素,当然距离越远越好,SKB369的传输距离可以达到30米,SKB501的传输距离可以达到50米,SKB378的传输距离可以达到50米+;
功耗:功耗主要由传输速率和距离来决定。一般蓝牙设备通过电池供电,功耗的高低直接决定着产品的续航能力。BLE蓝牙模块本身就是以低功耗著称,但是因为其拥有多种工作状态:广播(100ms间隔),连续传输(20ms间隔),深度睡眠(μA),待机状态(μA);各个状态下的功耗值也是有区别的,这个就需要工程师根据实际的蓝牙方案来确定了。BLE52蓝牙模块SKB378拥有极低功耗:TX 41mA@0dBm, RX 36mA@1Mbps, Sleep current<18uA);适合对于功耗有着严苛要求的产品,如智能手表、智能手环表等产品;
通讯接口:模块产品本身就是为了缩减产品上市周期了,为了方便蓝牙模块的使用,现有的BLE蓝牙模块都提供灵活的硬件接口,支持UART/SPI/GPIO/I²C/I²S/PWM接口,用户可以根据蓝牙方案的实际需求入手,如果只是数据传输,采用串行接口(TTL电平)就好了。
芯片方案:芯片决定着蓝牙模块的运算能力,没有一颗强劲的“ 芯 ”,蓝牙模块的性能无法保证。SKYLAB BLE42/50蓝牙模块都是基于Nordic方案研发推出,参数性能稳定可靠。SKYLAB BLE52蓝牙模块SKB378主频768MHz,32位ARM Cotex-M33处理器,同时内置32kB RAM和512kB Flash,支持模拟或者数字外设;
工作方式:BLE蓝牙一般分主、从机、主从一体/主从同连,一个主机目前最大可以与7个从机通讯,支持点对点通信;
目前市场中SKYLAB的BLE蓝牙模块主要是基于Nordic方案的蓝牙模块,分别是基于Nordic nRF52832芯片制作的SKB369和基于Nordic nRF52840芯片制作的SKB501,以及基于EFR32BG22蓝牙无线收发芯片的SKB378。可应用于互动娱乐设备:遥控、3D眼镜、游戏控制器;个人区域网络:健康/健身传感器和监护仪、医疗设备、钥匙扣+手表;遥控玩具;蓝牙信标;蓝牙网关;室内定位。
首先说明什么是nb-iot终端,在nb-iot网络中,水表、电表就是终端,在水表、电表上安装通讯模块,使之有通讯功能,就成了nb-iot网络中的终端。这个通讯模块,由一颗通讯芯片+一组外围电路组成,这就是nb-iot终端模组。
随着物联网的逐渐铺开,人们已经在生活中看到了越来越多的物联网模块:智能水表,共享单车,等等。目前的物联网仍然主要由运营商推动,物联网模块需要使用标准蜂窝协议与基站通讯。由于基站需要覆盖尽可能大的面积,因此物联网模块需要能做到在距离基站很远时仍能通讯,这就对于物联网模块的射频发射功率有了很高的要求;从另一个角度来说,物联网模块在做无线通讯时仍然需要消耗高达30mA的电流,这使得目前的物联网模组仍然需要配合较高容量的电池(如五号电池)才能工作,这也导致了物联网模组的尺寸很难做小。
为了能进一步普及物联网,必须克服这个功耗以及尺寸的限制。例如,如果未来要把物联网做到植入人体内,则不可能再搭配五号电池,而必须使用更小的电池甚至使用能量获取系统从环境中获取能量彻底摆脱电池的限制。为了实现这个目标,从通讯协议上说,可以使用更低功耗的自组网技术,类似BLE;而从电路实现上,则必须使用创新电路来降低功耗。
能量获取技术
根据之前的讨论,目前电池的尺寸和成本都已经成为了限制IoT设备近一步进入潜在市场的瓶颈。那么,有没有可能使用从环境中获得能量来支持物联网节点工作呢这种从环境中获取能量来支持物联网节点工作的模块叫做“能量获取”(energy harvesting),目前能量获取电路芯片的研究已经成为了研究领域的热门方向。
目前最成熟的能量获取系统可以说是太阳能电池。传统太阳能电池能提供较好的能量获取效率,但是付出的代价是难以集成到CMOS芯片上。最近,不少研究机构都在使用新型CMOS太阳能电池,从而可以和物联网节点的其他模块集成到同一块芯片上,大大增加了集成度并减小模组尺寸。当然,集成在CMOS芯片上的太阳能电池需要付出低能量输出的代价,目前常见的CMOS片上太阳能电池在室内灯光下能提供nW等级的功率输出,而在强光下能提供uW级别的功率输出,这就对物联网模组的整体功耗优化提出了很高的要求。另一方面,也可以将能量获取与小尺寸微型电池配合使用,当光照较好时使用太阳能电池而在光照较弱时使用备用电池,从而提升整体物联网模组的电池寿命。
除了太阳能电池外,另一个广为人知的环境能量就是WiFi信号。今年ISSCC上,来自俄勒冈州立大学的研究组发表了从环境中的WiFi信号获取能量的芯片。先来点背景知识:WiFi的最大发射功率是30dBm(即1W),在简单的环境里(即没有遮挡等)信号功率随着与发射设备的距离平方衰减,在距离3m左右的距离信号功率就衰减到了1uW(-30dBm)左右,而如果有物体遮挡则会导致功率更小。俄勒冈州立大学发表的论文中,芯片配合直径为15cm的天线可以在非常低的无线信号功率(-33dBm即500nW)下也能工作给电池充电,能量获取效率在5-10%左右(即在距离发射源3m的情况下输出功率在50nW左右)。因此,WiFi信号也可以用来给物联网模组提供能量,但是其输出功率在现实的距离上也不大,同样也需要节点模组对于功耗做深度优化。
另外,机械能也可以作为物联网节点的能量获取来源。压电效应可以把机械能转换为电能,从而使用压电材料(例如压电MEMS)就能为物联网节点充电。使用压电材料做能量源的典型应用包括各种智能城市和工业应用,例如当有车压过减速带的时候,减速带下的物联网传感器上的压电材料可以利用车辆压力的机械能给传感器充电并唤醒传感器,从而实现车辆数量统计等。这样,机械压力即可以作为需要测量的信号,其本身又可以作为能量源,所以在没有信号的时候就无需浪费能量了!压电材料的输出功率随着机械能的大小不同会有很大的区别,一般在nW-mW的数量级范围。
唤醒式无线系统
传统的IoT无线收发系统使用的往往是周期性通讯或主动事件驱动通讯的方案。周期性通讯指的是IoT节点定期打开与中心节点通讯,并在其他时间休眠;事件驱动通讯则是指IoT节点仅仅在传感器监测到特定事件时才与中心节点通讯,而其它时候都休眠。
在这两种模式中,都需要IoT节点主动与中心节点建立连接并通讯。然而,这个建立连接的过程是非常消耗能量的。因此,唤醒式无线系统的概念就应运而生。
什么是唤醒式无线系统就是该该系统在大多数时候都是休眠的,仅仅当主节点发射特定信号时才会唤醒无线系统。换句话说,连接的建立这个耗费能量的过程并不由IoT节点来完成,而是由中心节点通过发送唤醒信号来完成。
当建立连接的事件由中心节点来驱动时,一切都变得简单。首先,中心节点可以发射一段射频信号,而IoT节点可以通过能量获取(energy harvesting)电路从该射频信号中获取能量为内部电容充电。当IoT节点的电容充电完毕后,无线连接系统就可以使用电容里的能量来发射射频信号与中心节点通讯。这样一来,就可以做到无电池 *** 作。想象一下,如果不是使用唤醒式无线系统,而是使用IoT主动连接的话,无电池就会变得困难,因为无法保证IoT节点在需要通讯的时候在节点内有足够的能量。反之,现在使用唤醒式系统,中心节点在需要IoT节点工作时首先为其充电唤醒,就能保证每次IoT节点都有足够能量通讯。
那么,这样的唤醒式无线系统功耗有多低呢在2016年的ISSCC上,来自初创公司PsiKick发表的支持BLE网络的唤醒式接收机在做无线通讯时仅需要400 nW的功耗,而到了2017年ISSCC,加州大学圣地亚哥分校发表的唤醒式接收机更是把功耗做到了45 nW,比起传统需要毫瓦级的IoT芯片小了4-6个数量级!
来自UCSD的45 nW超低功耗唤醒式接收机
反射调制系统
唤醒式接收机主要解决了无线链路中如何低功耗接收信号的问题,但是在如果使用传统的发射机,则还是需要主动发射射频信号。发射机也是非常费电的,发射信号时所需的功耗常常要达到毫瓦数量级。那么,有没有可能在发射机处也做一些创新,降低功耗呢
确实已经有人另辟蹊径,想到了不发射射频信号也能把IoT节点传感器的信息传输出去的办法,就是由华盛顿大学研究人员提出的使用发射调制。反射调制有点像在航海和野外探险中的日光信号镜,日光信号镜通过不同角度的反射太阳光来传递信息。在这里,信号的载体是太阳光,但是太阳光能量并非传递信号的人发射的,而是作为第三方的太阳提供的。类似的,华盛顿大学研究人员提出的办法也是这样:中心节点发射射频信号,IoT节点则传感器的输出来改变(调制)天线的发射系数,这样中心节点通过检测反射信号就可以接收IoT节点的信号。在整个过程中IoT节点并没有发射射频信号,而是反射中心节点发出的射频信号,这样就实现了超低功耗。
华盛顿大学的Shyam Gollakota教授率领的研究组在反射调制实现的超低功耗IoT领域目前已经完成了三个相关项目。去年,他们完成了passive WiFi和interscatter项目。Passive WiFi用于长距离反射通信,使用WiFi路由器发射功率相对较高的射频信号,而IoT节点则调制天线反射系数来传递信息。多个IoT节点可以共存,并使用类似CDMA扩频的方式来同时发射信息。interscatter则用于短距离数据传输,使用移动设备发射功率较低的射频信号,而IoT节点则调制该射频信号的反射来实现信息传输的目的。Passive WiFi和interscatter芯片的功耗都在10-20微瓦附近,比起动辄毫瓦级别的传统IoT无线芯片小了几个数量级,同时也为物联网节点进入人体内等应用场景铺平了道路。
Passive WiFi(上)与Interscatter(下)使用反射调制,分别针对长距离与短距离应用。
Passive WiFi和Interscatter还需要使用电信号因此需要供电,而Gollakota教授最近发表的Printed WiFi则是更进一步,完全不需要供电了!
在物联网的应用中,许多需要检测的物理量其实不是电信号,例如速度,液体流量等等。这些物理量虽然不是电物理量,但是由于目前主流的信号处理和传输都是使用电子系统,因此传统的做法还是使用传感器电子芯片把这些物理量转化为电信号,之后再用无线连接传输出去。其实,这一步转化过程并非必要,而且会引入额外的能量消耗。Printed WiFi的创新之处就是使用机械系统去调制天线的反射系数,从而通过反射调制把这些物理量传输出去。这样,在IoT节点就完全避免了电子系统,从而真正实现无电池工作!
目前,这些机械系统使用3D打印的方式制作,这也是该项目取名Printed WiFi的原因。
上图是Printed WiFi的一个例子,即转速传感器。d簧、齿轮等机械器件在上方测速仪旋转时会周期性地闭合/打开最下方天线(slot antenna)中的开关,从而周期性地(周期即旋转速度)改变最下方天线的反射特性,这样中心节点只要通过反射射频信号就能读出旋转速度。最下方的图是该传感器在不同转速时的反射信号在时间域的变化情况,可见通过反射信号可以把转速信息提取出来。
超低功耗传感器
物联网节点最基本的目标就是提供传感功能,因此超低功耗传感器也是必不可少。目前,温度、光照传感器在经过深度优化后已经可以实现nW-uW数量级的功耗,而在智能音响中得到广泛应用的声音传感器则往往要消耗mW数量级甚至更高的功耗,因此成为了下一步突破研发的重点。
在声音传感器领域,最近的突破来自于压电MEMS。传统的声音传感器(即麦克风)必须把整个系统(包括后端ADC和DSP)一直处于活动待机状态,以避免错过任何有用的声音信号,因此平均功耗在接近mW这样的数量级。然而,在不少环境下,这样的系统其实造成了能量的浪费,因为大多数时候环境里可能并没有声音,造成了ADC、DSP等模组能量的浪费。而使用压电MEMS可以避免这样的问题:当没有声音信号时,压电MEMS系统处于休眠状态,仅仅前端压电MEMS麦克风在待命,而后端的ADC、DSP都处于休眠状态,整体功耗在uW数量级。而一旦有用声音信号出现并被压电MEMS检测到,则压电MEMS麦克风可以输出唤醒信号将后面的ADC和DSP唤醒,从而不错过有用信号。因此,整体声音传感器的平均功耗可以在常规的应用场景下可以控制在uW数量级,从而使声音传感器可以进入更多应用场景。
超低功耗MCU
物联网节点里的最后一个关键模组是MCU。MCU作为控制整个物联网节点的核心模组,其功耗也往往不可忽视。如何减小MCU的功耗MCU功耗一般分为静态漏电和动态功耗两部分。在静态漏电部分,为了减小漏电,可以做的是减小电源电压,以及使用低漏电的标准单元设计。在动态功耗部分,我们可以减小电源电压或者降低时钟频率来降低功耗。由此可见,降低电源电压可以同时降低静态漏电和动态功耗,因此能将电源电压降低的亚阈值电路设计就成了超低功耗MCU设计的必由之路。举例来说,将电源电压由12V降低到05V可以将动态功耗降低接近6倍,而静态漏电更是指数级下降。当然,亚阈值电路设计会涉及一些设计流程方面的挑战,例如如何确定亚阈值门电路的延迟,建立/保持时间等都需要仔细仿真和优化。在学术界,弗吉尼亚大学的研究组发布了动态功耗低至500nW的传感器SoC,其中除了MCU之外还包括了计算加速和无线基带。在已经商业化的技术方面,初创公司Ambiq的Apollo系列MCU可以实现35uA/MHz的超低功耗,其设计使用了Ambiq拥有多年积累的SPOT亚阈值设计技术。在未来,我们可望可以看到功耗低至nW数量级的MCU,从而为使用能量获取技术的物联网节点铺平道路。
结语
随着物联网的发展,目前第一代广域物联网已经快速铺开走进了千家万户。然而,广域物联网节点由于必须满足覆盖需求,因此射频功耗很难做小,从而限制了应用场景(例如人体内传感器等无法使用大容量电池的场景)。局域物联网将会成为物联网发展的下一步,本文介绍的能量获取技术配合超低功耗无线通信、MCU和传感器可望让物联网节点突破传统的限制,在尺寸和电池寿命方面都得到革命性的突破,从而为物联网进入可植入式传感器等新应用铺平道路。
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