随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：
监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。
运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。
照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。
1 设计与实现
本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。
图1
11 NB-IoT通信模块
基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，
通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。
12 云端控制中心
是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。
13 手机端APP
一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。
2 测试与分析
硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。
21 电源电路
图2 电源电路
图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。
C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。
L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。
22 通信链路
NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。
图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询
23 LED驱动电路
图4 LED驱动电路
上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。
3 软件测试
安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。
图5 手机控制端界面
PC端实现对各个端口的控制。
图6 云端控制端界面
4 控制系统特性
41 管道NB-IoT设计
一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，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。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。
二是强链接：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架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。
三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，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，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。
四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。
42 云端智能管理
采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。
通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。
43 客户端APP
智慧公共照明管理平台具有全面和优化的路灯智能控制功能，为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。
5 应用前景分析
对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江
门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。
6 结束语
城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。
导语： 迈入2019年，小隐带大家一起回顾2018年Top 10大事件。
1最大的物联网迈进：微软
自2015年宣布Azure IoT Suite以来，Microsoft凭借其Azure云产品和相关的物联网平台即服务，已成为物联网领域的主要参与者。
在2018年4月，微软翻了一番，并宣布在4年内进一步投资50亿美元用于物联网技术。预计这些投资中的大部分将流入云服务，物联网 *** 作系统和分析。在2017年宣布“Azure IoT edge”和“IoT central”等服务后，微软在2018年宣布的两项杰出的物联网服务是Azure Sphere和Azure Digital Twins。Azure Sphere是Microsoft针对连接微控制器供电设备的高度安全的端到端解决方案。Azure Digital Twins是一项服务，允许开发人员构建物理资产的数字复制品 - 这是在数千台设备上扩展物联网解决方案的分析和其他元素的重要工具。
2年度消费者物联网故事：Sonos首次公开募股
物联网的2018年，另一个真正的成功故事首次亮相纳斯达克：扬声器制造商Sonos。Sonos于2018年8月1日上市，这家公司在2004年首次在CES上首次推出革命性的无线扬声器后，已有14年和45亿美元的资金Sonos是智能扬声器市场的首批进入者之一，它创造了消费者喜爱的高品质产品，并始终得到很好的评价。迄今为止，该公司已售出1900万件产品，目前全球拥有超过10亿户家庭，平均家庭目前大约购买3台Sonos产品，Sonos尚未满足全球99％以上的市场需求。
然而，Sonos上市后股价却讲述了一个不同的故事。自2018年8月首次公开募股以来，该股票已下跌约40％，因担心大型智能家居巨头可能最终停止与Sonos合作而取代智能扬声器市场自己。
2018年的另一个消费者物联网IPO，智能家居相机制造商Arlo Technologies，对公开市场的介绍更为糟糕; 自首次公开募股以来，该股票下跌约50％。
两家公司都希望避免成为另一家Fitbit--物联网 历史 上最大的失败IPO之一。自2016年年中首次公开募股以来，Fitbit股价下跌超过70％，而纳斯达克指数上涨超过30％。
3讨论最多的合作伙伴：罗克韦尔自动化 - PTC
工业自动化巨头罗克韦尔自动化于6月份宣布对物联网平台，PLM和CAD软件领导者PTC进行10亿美元的股权投资。工业物联网社区对这一消息进行了大量讨论，因为人们一直在想罗克韦尔将如何应对其主要竞争对手西门子强大的物联网平台推动。
在2018年晚些时候，罗克韦尔展示了该公司现在如何依靠PTC提供物联网平台组件，作为新推出的 “由PTC提供支持的创新套件”的一部分。两家公司都希望进一步将其软件组件构建为集成的工业数字化解决方案。
4最富有争议的市场：中国
也许从 高通 - 恩智浦合并失败中可以推断出中国掌握权力的最明显迹象之一。2016年10月，总部位于美国的芯片制造商高通宣布将以44亿美元的价格收购联想 汽车 芯片恩智浦的领导者，成为半导体行业有史以来最大的一笔交易。然而最终并未落地。原因是：中国。此次收购已在包括欧盟和韩国在内的八个司法管辖区获得批准 - 但随着2018年美中之间的全球贸易争端升温，中国监管机构并未批准该交易。
还有一些与中国物联网公司的全球纠纷。最值得注意的是，一些国家和电信公司禁止华为和中兴通讯。
与此同时，许多公司希望进一步加强与中国的关系。例如，英特尔，西门子，瑞萨和myDevices都与阿里云合作，将他们的产品带到中国并开展联合创新项目。微软还扩展了其中国云基础架构，使本地Azure区域的数量翻了一番 。中国物联网创业公司的资金也大幅增加。
5最尬之跌落神坛：通用电气
据“华尔街日报”报道，2018年7月30日，“工业互联网”的先驱通用电气公司正在寻求出售GE Digital及其IoT Platform Predix。
这一消息是在一系列负面事件的背后发生的，这些事件在过去几个月里震惊了公司。这包括数千名工人的裁员，其子公司GE Capital的财务困境，以及其股票从道琼斯工业平均指数下跌。
就在两年前，该公司宣布了雄心勃勃的计划，即到2020年成为“价值15亿美元的软件业务”，其中包括Predix单独销售的4B美元。
2018年12月，GE管理层最终决定采用不同的方法。本公司所售的现场服务管理软件ServiceMax其大部分股权，但决定给GE数字（与它Predix）一个全新独立的实体。2019年将使我们更深入地了解这个新实体的细节，以及它是否能够脱离GE过去几年收到的一些负面报道。
6最具影响力的研究报告：贝恩公司 - 解锁物联网机会
8月，贝恩公司发布了一项名为“解锁物联网中的机会” 的研究。该出版物全面概述了600多个物联网终端用户和180个物联网供应商的优先事项，观点和挑战。它还将结果与2016年的类似调查进行了比较。其中，贝恩发现：
贝恩在后续网络研讨会中提供了更多见解，其中显示，与2016年相比，特别是工业客户对物联网计划的投资回报率更加清晰，并且“质量控制”被客户和供应商标记为其关键用例之一。
7最重要的政府倡议：加州网络安全法
在几次尝试向美国参议院提交物联网网络安全法案失败后，加利福尼亚州于2018年8月底跳楼，并成为第一个通过物联网网络安全法的州。
从2020年1月1日开始，任何“直接或间接”连接到互联网的设备制造商必须为其配备“合理”的安全功能，旨在防止未经授权的访问，修改或信息泄露。
虽然许多人承认这项法律是一个姗姗来迟的第一步，但大多数专家批评它过于肤浅和模糊。例如，物联网安全公司VDOO的高级产品营销经理Ruth Artzi 写道： “对于唯一密码的法律要求是一个很好的进展，但不幸的是，这还不够。[]应以更具体的方式定义法律，因为根据设备的性质和功能，“适当的”安全程序的要求过于模糊，没有真正的机制来验证供应商是否采取了适当的措施。
8最重要的连接性计划：5G网络
5G是2018年讨论最多的技术趋势之一，因为它承诺在速度和延迟方面有所改变。2018年也是第一个5G网络开通的一年。
2018年6月标志着5G标准的初步完成，尽管预计到2019年3月甚至更晚的时候仍会进行一些功能性修订。
2018年10月，Verizon Communications成为世界上第一家在美国四个城市（洛杉矶，休斯顿，印第安纳波利斯，萨克拉门托）正式推出 5G网络的运营商。Verizon现在声称自己是“5G中的第一”，尽管它的竞争对手将其网络建立在专有的5G TF标准上，而不是官方的5G标准（由3GPP标准化）。
2018年12月，三家韩国运营商同时开通了商用5G网络。与Verizon的5G网络不同，它们的网络似乎基于3GPP标准，并且还为企业客户提供固定无线接入服务。
9最大的并购交易：IBM / Red Hat
物联网2018年看到了与物联网相关的大型交易。IBM 宣布有意收购价值34亿美元的红帽，这是有史以来最大的软件交易。该协议承诺IBM将在其竞争对手AWS，微软和谷歌一直处于领先地位的云市场中获得更好的地位。借助Red Hat，IBM现在拥有自己的容器解决方案，强大的云软件堆栈以及在混合云设置中更好地发挥作用的能力，允许跨多个云环境传输数据。IoT Analytics预计，混合和多云设置将在未来几年在物联网数据存储中发挥越来越重要的作用。
10最大的融资：View
除了上述基于物联网的终端用户应用资金增加的趋势外，第二个趋势是中国基于物联网的资金投入突然增加。总金额在1亿美元左右 - 考虑到处于早期阶段的融资企业，这一数字已经相当高了。
结语： 小隐在此也预祝您和您的团队在2019年取得成功！
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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美国美国1991年美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义
我们在了解人工智能技术的时候，对于深度学习的概念进行了一次普及，今天我们就一起来学习一下深度学习对于物联网的发展都有哪些影响作用。下面回龙观电脑培训就开始今天的主要内容吧。
技术
在物联网时代，大量的感知器每天都在收集并产生着涉及各个领域的数据。由于商业和生活质量提升方面的诉求，应用物联网(IoT)技术对大数据流进行分析是十分有价值的研究方向。这篇论文对于使用深度学习来改进IoT领域的数据分析和学习方法进行了详细的综述。从机器学习视角，作者将处理IoT数据的方法分为IoT大数据分析和IoT流数据分析。论文对目前不同的深度学习方法进行了总结，并详细讨论了使用深度学习方法对IoT数据进行分析的优势，以及未来面临的挑战。
在本系列文章中，已介绍了深度学习和长短期记忆(LSTM)网络，展示了如何生成用于异常检测的数据，还介绍了如何使用Deeplearning4j工具包。本篇文章中，将介绍开源机器学习系统ApacheSystemML如何通过动态地优化执行并利用ApacheSpark作为运行时引擎，帮助执行线性代数运算。并展示了在时序传感器数据(或任何类型的一般序列数据)上，即使非常简单的单层LSTM网络的性能也优于先进的异常检测算法。
GoogleAssistant和其他自然语言理解平台正在推动用户如何使用他们的技术。无论是执行器诸如设置计时器之类的简单任务，还是进行更复杂的任务(例如Google智能助理调整恒温器)，您都可以参与其中。在这篇文章中，逐步介绍了如何构建自己的助手应用程序，通过简单地要求Google来控制AndroidThings设备来浇灌植物。
开源
tinyweb是一个用于在运行有MicroPython的ESP8266/ESP32等微型设备之上的简单轻便的>
Mynewt是一款适用于微型嵌入式设备的组件化开源 *** 作系统。ApacheMynewt使用Newt构建和包管理系统，它允许开发者仅选择所需的组件来构建 *** 作系统。其目标是使功耗和成本成为驱动因素的微控制器环境的应用开发变得容易。Mynewt提供开源蓝牙50协议栈和嵌入式中间件、闪存文件系统、网络堆栈、引导程序、FATFS、引导程序、统计和记录基础设施等的支持。
AngularIotDashboard是一个基于Angular4的物联网领域的仪表板。它是一个适用于任何浏览器的实时兼容仪表板，其目标是成为智能家居，智能办公室和工业自动化的d性前端。拥有许多可重用组件，开发者可以基于AngularIoTDashboard启发和实施自己版本的托管物联网仪表板。
硬件
FemtoUSB是一个基于Atmel的ARMCortexM0+产品ATSAMD21E18A的开源ARM开发板。其被设计成对那些对ARM设计感兴趣的人的基础起点，特别那些准备从AVR8位硬件转换到功能非常强大的ARM32位工具。其从电路板设计，原理图和零件清单完全是开源的，可以让开发者学习设计ARM芯片、编译工具链、ARM芯片的基本的电路图等等的内容。
IoT，简单来说，就是物联网，是Internet of things的简称，是物物相连的互联网，既能实现物与物之间的信息交换，又能实现物与人之间的信息交流。IoT是即计算机，互联网之后的又一大信息产业发展浪潮，可谓是发展前景十分广阔。
目前，IoT的一个重要应用就是智能家居，智能家居作为一个已经发展了几十年的产业，在最近几年终于迎来了大爆发，智能语音也成为继路由器之后的又一智能家居控制中心，带着新中心的浪潮，IoT产业也迎来了大爆发。
按小米CEO雷军的说法，小米的IOT战略经历了2个阶段。
第一个阶段 以“参股＋实业”来扩张生态链
小米的生态链布局，采取的是“参股＋实业”的双向驱动方式 ，以“占股不控股”的模式不断扩张其生态链规模。
小米之所以取得这么大的成就，表面上看，是小米已经形成的庞大的智能硬件生态链和整个生态的环境，营销渠道有线上的小米商城和线下的小米之家；实际上，却是小米对生态链企业“投资而不控股”的策略，这与苹果、Google等同样布局 loT 生态的厂商有很大不同。
小米的“造链运动”就是这么来的。雷军在布局IOT之初，就提出了“100 家生态链企业”的战略目标。时至今日，小米生态链已经成为拥有上百家硬件厂商，其IOT开发者平台也接入了多达上亿台设备，成为目前“最大消费IOT平台 ”。
这种模式的好处是见效快，能够快速的打开市场。但潜在的问题是，真正能够进入小米IOT平台的智能设备，大多来自于甘愿接受小米管控的小企业。市面上销量大、口碑好的家电、智能设备厂商都很难进入这个“圈子”，这就让消费者的选择极其有限。
2017年11月，小米对外宣布开放小米IoT开发者平台。
小米公司创始人、董事长兼CEO雷军正式宣布，小米IoT平台联网设备超过8500万台，日活设备超过1000万台，合作伙伴超400家，已经稳居全球最大的智能硬件IoT平台；雷军认为小米已经成为全球最大智能硬件IoT平台。
在大会上，小米 科技 董事长兼CEO雷军表示小米初步完成了当初的目标，现在要开启小米IoT战略第二阶段，小米将全面开放IoT平台并启动小米IoT开发者计划，AI+IOT战略。
而在小米IoT战略的第二阶段，“AI”将成为关键词，小米方面表示希望能在AI 技术的加持下，将硬件、软件、云服务和新零售业务串联起来。
所谓AI+IoT，就是人工能智能+物联网。人工智能技术现在基本上都是基于机器学习和大数据，还不能算是真正的智能。但物联网已经逐渐发展起来了，尤其是即将到来的5G时代，很有可能促进物联网行业的进一步起飞。
从小米第一阶段的IOT战略布局，我们可以了解到:
一，现在接入的智能产品主要有三种
1，小米自有品牌的智能产品，如小米手机、小米手环、小米音箱、小米智能空气净化器等
2，小米生态链产品，即小米投资入股的产品
3，第三方产品，这也是小米更加开放的表现。
二，小米布局AIoT有三大优势：硬件优势、大数据优势和丰富的生态链布局优势。
1，硬件优势
小米AIoT战略，也是以手机作为第一入口，然后以小米音箱、小米手环、空气净化器、智能灯等与家庭相关的智能产品作为辅助入口，进而建个人、家庭的智能家居场景 。
雷军在2018 MIDC 小米AIoT开发者大会宣布，2018年小米IoT平台已连接了超过132亿台智能设备（不含手机和笔记本电脑），遍布全球超过200个国家和地区，日活设备超过2000万台，每日处理设备请求高达800亿次。内置小爱同学的激活设备数超过1亿台，月活跃用户超3400万。
活跃的物联网设备为海量数据获取及万物互联提供了坚实基础，这是小米布局AIoT战略的硬件优势。
2，大数据优势
2018年7月，在中国大数据应用大会上，小米大数据产品总监赵辉华曾表示，小米有三亿的用户，在三亿用户中有超过日活21个的千万小米应用，这些应用都沉淀到云服务上；在大数据全局搜索方面，小米已经接入了16类的垂直内容，日均用户量是1600万，日均请求量四千多万。
3，丰富的生态链布局优势
AI+IoT 是如今小米最有想象力的业务，远胜于手机。大到智能电视、空调、洗衣机，小到闹钟、移动电源、电动牙刷，小米生态链已经形成了一张大网，小米凭借着用户量、设备数与数据积累，正试图构建一个完整的生态。随着 5G 商用的加速，设备的连接能力将有明显的飞跃，因此 IoT 也将迎来发展的黄金期。在AIoT领域，小米布局很早，积累也较为深厚，已经形成了强大的生态链体系，且线上线下渠道也都已打通。这是小米AIoT战略布局的生态链布局优势。
对于小米来说，推动AIoT战略加速落地，不仅是时机成熟，更是势在必行，所以就有了后面一系列的大动作!
在2017年11月的小米IoT大会上，小米宣布在人工智能领域与百度达成合作，双方将在知识图谱、深度学习、语音、视觉、自然语言处理、人机交互、机器人、无人驾驶、AI芯片等领域展开深度合作。也就是说，小米的智能硬件需要通过DuerOS等外援来补充技术。
2018年第二次开发者大会上，小米AIoT将开放全面升级，Zigbee方案接入到小米IoT平台，云云互联，可以与其他云，并支持标准蓝牙Mesh
在落地应用上，小米开始在AR（owlii）、智慧酒店（全季酒店）、智慧家装（爱空间）上进行落地。
AIoT平台将接入智能门锁。
2018年，小米也开始向海外扩张IoT业务，2018年2月，智能电视进入印度市场，并在2018年第四季度在印度市场出货量排名第四。
最后，我们再来看看小米2018年年度财报，2019年3月19日，小米发布了2018年财报。
2018年，小米智能手机收入1138亿元，同比增长413%。报告期内，小米智能手机出货量达119亿台，同比增长298%。
2018年，小米IoT与生活消费产品分部的收入为438亿元，较去年增长869%，也成为小米2018年增速最快的业务。
从该业务在整体营收中的占比来看，2018年全年达到251%，而2017年为205%；2018年第四季度，该业务营收占比甚至达到了336%，而2017年同期为242%。IoT业务无疑成为小米2018年第四季度和全年的最大亮点。
根据财报公布的数据，截至2018年12月31日，小米IoT平台已连接的IoT设备数（不包括智能手机和笔记本电脑）约为151亿，同比增长1932%。拥有5个以上小米IoT设备（不包括智能手机和笔记本电脑）的用户数约230万，同比增长1091%。
此外，小爱音箱累计出货量超900万台，小米电视全球出货量840万，同比增长2255%。报告期内，小米也开始向白电领域进军，分别在2018年7月和12月推出了米家空调和米家互联网洗烘一体机。
从2018年的年报可以看出，今年开始，小米的动作也确实比以往更频繁。
1月11日，他们宣布启动“手机+AIoT”双引擎战略，雷军称小米将在未来的5年内，持续在AIoT领域投入累计超过100亿元，ALL in AIoT；
2月26日，又成立集团技术委员会，成立人工智能部、大数据部、云平台部；
3月7日，小米成立了AIoT战略委员会，由IoT平台部、人工智能部、生态链部、智能硬件部等十几个核心业务部门的总经理、副总经理组成。
2019年4月2日，小米决定拆分松果电子部分团队为大鱼半导体，新部门以后将专注AI、IoT芯片研发，而松果电子继续研发手机芯片。
而这些动作背后都有一个整体的指导思想，AIoT战略要如何深入？设备层面，小米已经积累了五六年的优势，很显然，想要真正把握住这个万亿级的大市场，只有由设备下潜到基础核心技术层面，包括芯片、人工智能、连接技术、边缘计算等等。移动互联网时代的无数次实践已经证明，只有对全产业链的把握，才能在千变万化的时代中以不变应万变，小米跑得更早，所以也有更多的时间积淀这个能力。
我们看到，在小米前进的路途上，也在不停的思考，及时更新战略。胜不喜，败不骄之余，小米的AIOT战略也有不得不要面对和考虑的问题。
一，AI技术先天不足
IoT是一个生态，并非是单一的设备模式，核心驱动力肯定离不开AI技术。而在小米IoT战略的第二阶段，人工智能成了整个生态的关键词，小米希望在AI技术的加持下，将硬件、软件、云服务和新零售业务串联起来。
小米在AI技术上的不足，导致小米的IoT模式不够完美，甚至还容易遭到外界和投资者的“挑刺“。
所以，在2017年11月的小米IoT大会上，小米宣布在人工智能领域与百度达成合作，双方将在知识图谱、深度学习、语音、视觉、自然语言处理、人机交互、机器人、无人驾驶、AI芯片等领域展开深度合作。也就是说，小米的智能硬件需要通过DuerOS等外援来补充技术。
小米之所以和百度合作，原因有二
1，在国内的互联网巨之头中，百度是最早选择“All in AI”的玩家，数据上的优势加之时间上的红利，百度在人工智能技术上有着深厚的基础。尤其是以对话式人工智能 *** 作系统DuerOS的出现，打开了国内人工智能 *** 作系统的先河。在DuerOS的合作名单中，已经出现了美的、海尔、TCL、vivo、海信、HTC、联想等超过130家的合作伙伴，在AI技术方面的积累与小米在硬件场景上的布局有着很强的互补性。
2，百度也是这场合作的受益者，小米庞大的IoT基础和大数据，不仅可以为百度的人工智能提供丰富的训练样本，也在加速人工智能技术在实际场景中的落地。除此之外，DuerOS和小米IoT在场景和应用上存在一定的交叉，百度和小米的合作便意味着，小米的供应链优势可以丰富百度人工智能生态，将AI技术应用到更多场景，进而为DuerOS和小米用户带来更好的用户体验。
二，研发资金不足
AI技术研发的投入和生态打造，是一件相当长周期的事儿。拿百度在AI技术领域的投入为例，5年前就一直持续砸资金，直到今天还谈不上形成规模化收入。所以，技术是需要积淀的，需要长期研发，共同攻关，不是临时抱佛脚就能解决的。而且更关键的一点是，与主流互联网企业百度、腾讯、阿里和美团比，小米身上的硬件痕迹过重，缺乏应用服务的场景支持，少了大数据这一侧持续训练和学习的支持，玩AI的难度就更大一些了。
在人工智能方面，华为终端今年预计投400亿研发iot物，百度每年在此技术的投入均在15%以上，阿里在未来对达摩研究院投入1000亿以上。而小米姗姗来迟，在2016年才涉足AI研发，在接下来的五年里，小米将继续在AIoT上投资100多亿元。
三，IoT芯片“核芯”不足
从IoT的开发上看，大致可以分为三个层级：硬件设备、 *** 作系统和处理芯片。目前国内没有哪一家公司能够将这三个层级全部做好。小米做到了最大普及程度的消费级硬件设备，百度、阿里则是拿出了 *** 作系统，华为在芯片和硬件上更为侧重。
从物联网产业链来看，主要包括感知层、网络层、平台层、应用层几大方面。除了网络层之外，其他方面则厂商争夺的重点。而从产业环节而言，芯片无疑是物联网系统的核心。为此，想要构建自主生态，打造低功耗连接，芯片的作用不可言喻。
小米由于缺乏核心技术，在许多关键领域都不得不依赖其他企业。例如，在手机AI芯片、IOT 芯片方面，小米都缺乏实力，无法像华为那样依托自家的麒麟芯片实现自主的产品以及技术迭代。这也导致了小米在高性能、低功耗IOT芯片方面的研发能力和产品迭代速度也远远落后于华为。
相对于手机芯片，物联网芯片本质上还是通信芯片，具有一定的相通性，但对于小米而言想要进入也并非易事。
以华为这么大的投入力度，在芯片自主研发的路上也不是一帆风顺。自2004年开始，华为就开始布局自主研发芯片，2009年才研发出第一颗K3芯片，并且还是试水。之后更是经历了多次实验，才在2014年成功研制麒麟芯片，并最终应用到华为手机之中。由此可见，芯片的研发难度有多大。
小米自2014年成立小米松果电子以来，第一款NB-IOT芯片在2017年底才推出。虽然在时间点上，并没有落后很多，但是显然华为等厂商已经抢先一步。从布局方面来看，首款NB-IOT芯片的推出，小米IOT生态布局也趋向于进一步完善。
而且，在小米的IOT产品系列中，除了手机这个核心产品掌握在自己手里外，其余产品大多依赖生态链企业去研发制造。问题是，这些生态链企业也和小米一样，面临“缺芯”的困扰。
所以，未来小米需要在IoT芯片领域加大研发力度。
四，生态链并非固若金汤
小米在布局生态链的过程中，采用“占股不控股”模式。看似明朗的背后，隐藏着哪些风险。
借助小米品牌的声誉以及小米在互联网渠道的优势，多家小米生态链企业迅速发展，更有数家企业年营收迅速从零增加至超过十亿元，这无疑进一步提升了小米的名声，但是随着小米生态链企业的成功，一些质疑也伴随而来，担忧它们过于依赖小米将难以持续发展壮大，去小米化呼声日益严重!
以小米生态链企业的典范--华米为例，2015年、2016年来自小米的收入占其营收的比例超过九成，而净利润分别为-038亿元、024亿元，到2017年、2018年来自小米的收入占比降低到八成以下，其净利润分别提升至2305亿元、4748亿元，华米也不忌言净利润的增长主要是由于自有品牌Amazfit业务发展所取得。
对比之下，可以看出华米虽然依赖小米贡献了大部分收入，但是小米方面带来的净利润较低，而它在2017年、2018年取得净利润的大幅增长主要来自于拓展自有品牌业务。
小米生态链企业，依托小米的销售渠道，离开小米将面临失去市场的风险。同时，小米对生态链企业的管控虽然越来越弱，要求却越来越严格。
不仅如此，竞争也是生态链企业面临的严峻考验。在内部，同一类别产品有多家企业竞争，例如，同时做智能锁的云丁、云柚和绿米；同时做空气净化器的睿米、琭珞含章和星月电器。
在外部，越来越多的企业加快了进军IOT市场的速度，华为与硬件厂商合作，在智能家居领域打造一个更开放的生态；OPPO、vivo、TCL 则是共同合作，宣布成立IoT开放生态联盟。
显然，IoT已经成了厂商们的第二战场，生态链企业面对的竞争日益激烈。
结语:
5G时代的到来，IoT业务也成为众多手机厂商发力的对象。OPPO和vivo在2018年联合多家家电企业成立了IoT开放生态联盟；华为在日前的AWE上宣布升级IoT战略，余承东还定下了三年内拿下中国三分之一IoT设备的目标。
2019年，是5G商用部署的元年，而5G的一个重要使命就是对海量物联网的连接提供支持，它的高速率、低时延、大容量等特性，是物联网体系成熟的必要条件，可以预见，从今年开始，随着5G商用的进程逐渐推进，IoT的发展将驶入快车道。
希望小米一路前行，再创辉煌!
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