万物互联时代,气象如何玩转物联网?

万物互联时代,气象如何玩转物联网?,第1张

随着计算机技术、信息技术、网络技术的迅速发展(主要是云计算和现代网络技术的发展),世界各地、各行业、各单位每天都产生包括数字、文字、视频、音频等在内的海量信息,这些海量信息统称为大数据。在大数据的海洋中,利用“沙里淘金”的技术把有用数据提炼分拣出来,是大数据应用的重要内容之一。大数据应用技术大致可分为以下步骤:数据库的搜集和挖掘,数据质量的甄别和校正,信息的处理(数学模型的建立和校正),大数据的分析与成果的形成。自2013年大数据概念兴起至今,运用物联网端设施对数据库的搜集技术已经成熟,并且大数据是最先在气象中使用的,通过大型计算机的运算以及过去60年的气象数据,建立识别天气的模型,然后将这些模型与当前的气候条件进行比较,再运用预测性分析进行天气预报。

在万物互联的时代,气象大数据在大规模的收集与应用,气象数据是最用以与平衡领域产生交集和应用的大数据,例如旅游、农业、大健康等等。

以气象大数据和农业的应用为例,气象物联网大数据在农业领域的应用推动农业向“精准”和“智慧”方向发展。

1农场气象实时监测,极端气象及时预报

实时监测空气温湿度、光照、降雨量、风速、风向、大气压力、气体浓度等数据,并通过设定相关报警阈值,实现即时报警,精准控制种植环境指标。

根据卫星数据,系统可预报未来72小时气象,24小时极端天气、降水概率、大风等异常气象预警,提醒用户及时做好防灾防险准备。

2土壤墒情精准监测,异常情况快速预警

实时监测土壤水张力、土壤温湿度、水位、溶氧量、pH值等。

通过设定报警阈值,当土壤数据异常时,如湿度过高,系统自动发出预警消息提醒工作人员。

3远程掌握田间虫情,无公害诱捕杀虫

系统可实现害虫类别自动分类及计数,并自动进行无公害诱捕杀虫,减少农药的使用

通过高清摄像机采集虫情图像,可远程查看田间虫情,并制定防治措施。

4作物长势监测,突发情况可自动转向紧急录像

高清摄像头可720度旋转、拉近、拉远,查看园区实时生产情况;

发生预警时,摄像头可自动转向到预警点紧急录像,不放过任何异常;

可对视频进行截图,无需另外安装相机进行拍摄。

1999 年,麻省理工学院(MIT)的 Kevin Ashton 在他关于 RFID 标签的演讲中提出了“物联网”一词。他这样描述自己的愿景:现在的计算机和互联网几乎完全依赖人类来获取信息然而问题是,人们的时关的复杂数据。假如计算机能在不依赖我们任何帮助的情况下收集数据,了解一切事物的话,那么我们就可以用它们来跟踪并计算每一个‘物’,从而大大减少浪费和损失,降低成本。我们就能知道什么时候需要对‘物’进行更换、修理或是召回;就能知道这些‘物’是否处于最佳状态。”

在当时,物联网(IoT)上的“物”被设想为可以计数的东西。它们存在于一系列相对简单的应用中,比如运输箱上的 RFID 标签;用于掌握车位是否停满的停车场出入口系统;以及酒店的迷你吧,可以记录您晚上消费的零食并自动将费用计入您的账单。最初,单独的计数系统只是作为自主的独立应用而运行。

而现在的 IoT 则具有更广泛的视角,更强调对累积数据的后期处理。因此,这就需要把单独的应用与云存储保持连接,并通过互联网实现远程控制。IoT 所需的网络规模可能难以想象,而要让这种情况成为现实需要绝对可靠的连接,从一开始就设计在产品中,并在整个产品生命周期都要经过充分测试。

传统的产品开发工作中经常会遇到一个个孤岛、一次次返工和碰壁。PathWave 平台可以支持敏捷的互联设计工作流程。它在一个平台之上集成了是德科技值得信赖的设计和测试软件,可以让您加快进行产品开发。在产品开发路径中,每个步骤都是相互连通和集成的。

定义“物”的性质和规模

自 1999 年以来,IoT 已经扩展到机器对机器(M2M)通信和应用领域,例如制造行业和公用事业(天然气和电力)。虽然自动化在制造业中已有一席之地,但 IoT 和所谓的工业互联网都支持更高程度的自动化,同时也提高了制造流程的灵活性和效率。支持远程和前瞻性维护的新工具就是其中的例子,它们可以降低成本,提高竞争力。

这些趋势影响了对 IoT 实施规模的预测,预计到 2020 年,各行各业中互联的“物”将达到 150 亿至 500 亿之巨。针对颠覆性的新型 IoT 相关业务的进一步预测表明,其潜在收入将比 IoT 硬件和网络供应的收入高出许多倍。

2018 年 2 月,IoT Analytics 根据已组装和分类的 IoT 项目对 IoT 前十大细分市场进行了排名。排名前三的细分市场均属于工业物联网(IIoT)应用领域。

1 其中,智慧城市由 2016 年的排名第二跃升至第一位。智慧城市中最受欢迎的应用有智能交通、公用设施、照明、环境监控和公共安全。

2 排名第二的细分市场是互联行业。最受欢迎的应用是设备监控和互联机械的远程控制,如起重机、叉车,乃至整个矿山和油田。

3 互联建筑是 2016 年以来增长最大的细分市场。大多数应用涉及设施自动化,有助于降低能源成本。

从工作的角度来定义,物联网中的“物”可以是任何固定或移动的自然物体或人造物体,能够通过网络传输数据。以货物运输、车队管理和船运为例,在这些行业中,智能 BLE 标签使得物流公司能够对位置、速度、运输和存储情况进行跟踪。另一个例子是火炬气监控。无线声学传感器可以监控阀门,控制流向炼油厂火炬烟囱的气流阀门,从而提高合规性,降低由于未能及时检测并修复故障阀门而导致的碳氢化合物损失。

2018 年 IoT 十大细分市场

IoT 支持技术

按照近期趋势,可能只有一部分器件会使用有线连接(如 USB、以太网、光纤),大多数的 IoT 器件将会采用无线技术。这包括用于移动支付的近场通信(NFC),用于无人值守远程气象站的地球同步卫星,以及蓝牙®、无线 LAN(WLAN)、ZigBee、点对点无线电、蜂窝等等。

网络将需要应对具有不同通信要求的各种独特器件。一方面是简单的无线器件,如电池供电的传感器和执行器,它们可在无人值守的情况下连续运行数年,传输非常少的数据。而在另一方面,对于频谱的使用,那些高带宽、任务关键型业务和器件(如电力系统或医疗器件)无论如何都需要有持续、可靠和超级安全的连接。

要给每个器件提供唯一标识,需要巨大的 IP 地址空间。由于 IPv4 寻址空间非常有限,目前需要使用集中器(如路由器和网关),因此端到端地使用 IPv6 寻址将会是 IoT 器件的关键推动因素。IPv6 具有几乎无限的地址空间,支持为数十亿器件提供唯一地址。

访问云网关

对于大多数 IoT 业务模型而言,基于服务器/云的大数据分析和机器学习非常关键。IoT 使用 M2M 通信来收集数据,并在分布广泛的“物”(如传感器或执行器)和云智能之间路由控制消息。许多拓扑结构将网关节点作为“物”和“云”之间的聚合点(图 2)。

网关的复杂程度各不相同。例如,Wi-Fi 接入点包括 IP 路由器,并且还可能包括从以太网和 Wi-Fi 到 ADSL 或其他固定线路协议的转换。更复杂的网关则可能包括使用“边缘”或 “雾”应用来进行编程的重要计算资源,这些应用能够进行本地决策。

在通信成本比较低,时延可以容忍的情况下,IoT 实施倾向于使用简单的网关,然后将大部分数据路由至“云”,以便进行分析和制定决策。在通信成本比较高或者具有严格时延要求的情况下,通常会指定复杂的网关节点。这些网关可以远程进行维护和配置,并且它们会监控本地的一系列“物”。路由到云的流量可能包括偶发的状态更新,或是超过本地监控阈值时触发的警报(例如,温度超过最高值或有入侵者时触发的警报)。

许多可穿戴应用和一部分家居自动化应用利用智能手机来提供用户界面或充当网关节点。由于 Wi-Fi 几乎无所不在,因此它成为了许多 IoT 应用的首选。如果无法使用固定线路或 Wi-Fi  链接,那么通常会使用蜂窝协议。可穿戴应用和围绕智能手机的家居自动化应用中经常用到蓝牙。如果需要通过缩短距离来提升安全性,那么可以选择 NFC。ZigBee、Z-Wave 和 Thread 为家居自动化和智能能源器件可以提供强大的低功耗网状网络。

ISA10011a 和 WirelessHART 中包括跳频技术,可意提高安全关键型 IIoT 应用的d性。新兴的低功耗广域(LPWA)技术(如 LoRa 和 SIGFOX)不仅具有 ZigBee 等技术的成本、低复杂性和低功耗优势,而且能通过窄带、低数据速率协议支持更长距离的传输。

IoT映射技术与工作范围

图 3 所示为按工作范围划分的 IoT 技术。无线标准社区使用邻近(proximity)、WPAN、 WHAN、WFAN、WLAN、WNAN、LPWA 和 WWAN 等术语来指示范围。

许多制式可用于器件与网关之间的短距离连接。为了促进未来的发展,在连接新器件的同时,新的标准也在迅速形成和演进。目前,有超过 60 种传统制式和新射频格式用于 M2M 和 IoT 相关应用。其中一些制式,如蓝牙、WLAN 和蜂窝,已经被广泛使用。而另一部分制式,如 ZigBee 和 Thread 也在特定的市场领域崭露头角。

为了加速将产品推向市场,一些公司开发了相对容易创建的专有解决方案,因为这些解决方案具有低数据速率、低功耗传输和低互 *** 作性要求。这种方法可能逐渐会被淘汰,因为市场的全球化正在推动器件通信从采用专有设计转为采用标准化解决方案。

物联网垂直市场和产品

1 智慧城市-精心优化物联网物联网设备

无论是在智慧城市还是在任何其他物联网应用中,物理设备都发挥着核心作用。智慧城市项目
需要成千上万的物联网设备。这些设备必须具有更低的能耗和出色的性能,同时能够抗干扰,
安全可靠。在智慧城市中,所有物联网设备与基础设施之间都必须随时随地保持无线连通性。这种连通性必须没有任何间隙,安全可靠,并能同时提供高质量的语音和数据业务。在智慧城市中,物联网设备将可能通过低功耗广域网(LPWAN)进行 *** 作。该网络中既包括专有选件,也包括开放标准选件。如此多的无线连通性技术混杂使用,让智慧城市中的物联网设备在设计与测试上充满挑战

网络是智慧城市的支柱,其性能和容量极限至关重要。是德科技的测试解决方案帮助您利用逼真的流量在实验室中进行极限测试。此外,网络的安全性也非常关键。

打造智慧城市,需要作为中心智能网络枢纽的混合网络与大量物联网设备进行复杂的交互。将这些互联对象放在单一网络中,会给黑客留下可趁之机。利用是德科技的网络可视性解决方案,让智慧城市中的家居用品、电话等基础设施和设备全面得到安全保障。

2 医疗物联网-确保智能医疗设备高度可靠;经过优化,安全放心

医疗物联网设备的联网数量正在不断攀升。尤其在医院里的部署更为密集,其中大部分设备都是拥挤在 24-GHz 频段运行。在这个频段内,还有大量 Wi-Fi 和非 Wi-Fi 设备与医疗物联网设备争夺频谱资源,干扰连通性,导致网络经常掉线,以及在传输关键警报时故障频发。这对于医疗物联网设备来说,问题非常严重。因为这些设备必须要时时刻刻保持正常运转,不能受任何干扰,甚至在传输过程中哪怕是丝毫的数据中断,都有可能会对患者的生命造成威胁。这张信息图概述了干扰对医疗物联网设备的影响,以及可以采取哪些步骤把干扰其降到最小。

3  工业物联网(IIoT)解决方案

工业物联网(IIoT)正在改变工业生产的方式。工厂过去给人的印象是拥有大量机器、人员和制造产品的复杂体系,现在它们正在向自动化和智能化迈进。工人正在被机器人所取代。

工业物联网产品需要能完成更艰苦、更长久的工作,在某些情况下使用寿命要达到 10 年以上。无论在怎样的环境条件下运行,它们都必须无缝协作。由此带来的挑战是,如何为工业物联网设计产品,以满足包括可靠性和安全性在内的这些要求。无论您设计的是哪种物联网产品,是德科技都能为您提供帮助,确保对它进行全面优化,以便在工业物联网中生存和发展。我们的解决方案能够让您更迅速、更准确、更经济高效地设计和测试工业物联网产品。

4 智能家居

提供性能值得信赖的低功耗物联网设备,打造令消费者倾心不已的互联家居

智能家居正在成为大众生活中的主流。很多传统家庭在日常生活中已经使用了至少一件或多件物联网设备。许多新建住宅从一开始就采用物联网技术进行了设计。据 Gartner 公司预测,到 2022 年,典型的家庭居室内可能包含 500 多件智能设备。

各种智能家居设备的功能虽然各不相同,不过作为工业物联网设备,它们遵守着很多相同的连通性和低功耗要求,智能家居物联网设备也存在许多相同的技术挑战。是德科技拥有卓越的解决方案和专业技术,可以帮助您将智能家居物联网设备从设计转化为成功的产品。

5 物联网可穿戴设备

在优秀的电池使用寿命与强大的功能之间实现良好平衡

可穿戴设备随处可见。根据预测,仅在 2020 年可穿戴设备的销量就将高达 411 亿件。物联网设备的数量如此巨大,竞争将会异常激烈。

成功的可穿戴设备必须做到不只是 “酷”,还要价格经济,性能可靠。在工作时,它不能干扰其他设备,自身也不能受干扰的影响。它必须在功能和能效之间达到绝佳的平衡,以确保更持久的电池使用寿命。当您致力于创造下一个 “热门” 的可穿戴设备时,是德科技正在努力确保您的产品具有出色的功能和能效,在同类产品中脱颖而出。

北斗系统作用:

1、开机快速定位功能。用户开机几秒钟就可以进行定位,而GPS等其他卫星导航系统冷启动首次定位时间需要几分钟。

2、定位的同时实现位置报告功能。用户与用户、用户管理部门,以及地面中心之间均可实行双向报文通信,传递位置及其他信息,这是其他卫星导航系统所不具备的。

3、高精度授时功能。通过双向定时,可提供20ns的授时服务,这也是其他卫星导航系统所不具备的。

4、集团指挥功能。指挥型用户机的信息兼收功能,可实现对集团用户的树状管理。

5、简短数字报文通信功能。可在同一链路实现定位和通信。

目前并没有什么注意事项。

扩展资料:

北斗卫星导航试验系统也被称作北斗一号,是北斗卫星导航系统较早投入使用的第一代试验用系统,使用的是有源定位,由三颗离地约36000公里高的北斗卫星导航试验系统地球同步卫星组成;

地面控制中心为主的地面部分以及用户终端三部分组成。北斗一号卫星导航定位系统可向用户提供全天候的即时定位服务。校准精度为20米,未校准精度100米。

参考资料来源:百度百科-北斗卫星导航实验系统


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