所谓智慧制造、智慧机器,在硬体技术上如感测器等领域,其实都已经发展相当完备,目前最核心的关键,正如通用所关注的,是“软”的整合与服务方面,以 ServiceMax 来说,其物联网云端平台可接收物联网上各装置内建感测器的资讯,让使用单位或是维修公司了解哪个零件何时将要故障,据此排定检修更换时间,可大量提升维修效率,节省时间与成本,并且提高装置的可靠率。
现在物联网应用越来越普遍,在生活中很多见,电子标签应该也属于物联网技术应用吧。 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频讯号自动识别目标物件并获取相关资料,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
目前RFID技术在广州服装行业的应用越来越收到服装企业主的重视,通过RFID技术提供供应链管理的透明度,提高库存转转率,减少缺货损失,提升门店的消费体验 通过RFID技术基本上为服装行业带来四大类的利益:
快--物流效率快,货品交接点数快。
准--在供应链的各个环节对服装的流通资料采集准确。
防--通过嵌入理德RFID晶片到服装内部,实现防窜货和防伪功效。
服务--通过理德服装RFID智慧商店,提高消费者体验,通过互动,更多商品的展示,快速响应消费者需求来提高服务水平。
歌名:《小花猫》小花猫喵喵喵,饿著肚子咕咕叫,左瞧瞧右看看,地上小鱼快吃掉。小花猫,跳跳跳,磨磨爪子喵喵叫。左扑扑右跳跳,发现老鼠别放掉。
谁来守卫工业物联网安全 根据物联网自身的特点,物联网除了面对行动通讯网路的传统网路安全问题之外,还存在着一些与已有行动网路安全不同的特殊安全问题。这是由于物联网是由大量的机器构成,缺少人对装置的有效监控,并且数量庞大,装置丛集等相关特点造成的,这些特殊的安全问题主要有以下几个方面。
物联网机器/感知节点的本地安全问题。由于物联网的应用可以取代人来完成一些复杂、危险和机械的工作。所以物联网机器/感知节点多数部署在无人监控的场景中。那么攻击者就可以轻易地接触到这些装置,从而对他们造成破坏,甚至通过本地 *** 作更换机器的软硬体。
感知网路的传输与资讯保安问题。感知节点通常情况下功能简单(如自动温度计)、携带能量少(使用电池),使得它们无法拥有复杂的安全保护能力,而感知网路多种多样,从温度测量到水文监控,从道路导航到自动控制,它们的资料传输和讯息也没有特定的标准,所以没法提供统一的安全保护体系。
核心网路的传输与资讯保安问题。核心网路具有相对完整的安全保护能力,但是由于物联网中节点数量庞大,且以丛集方式存在,因此会导致在资料传播时,由于大量机器的资料传送使网路拥塞,产生拒绝服务攻击。此外,现有通讯网路的安全架构都是从人通讯的角度设计的,并不适用于机器的通讯。使用现有安全机制会割裂物联网机器间的逻辑关系。
智慧电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
高压 12V-400VDC 电流感测参考设计
用于 G3-PLC 电力线通讯的模组上系统(CENELEC 频段)
我这周在浏览物联网 (IoT) 时,想仔细看看IoT将如何使电网更加智慧(反之亦然),在整个基础设施和住宅内提供更多的资讯,实现更佳的互联互通。通过IoT,使用者、制造商和公共事业服务供应方将揭示一种全新的方法来管理装置,并最终节省资源和开销。让我们看一看世界上的智慧电表将智慧电网与你的住宅连线在一起的实现方式。
在全球都在关注能源管理和节能的当下,IoT将把智慧电网的连线优势扩充套件到公共事业供应方所完成的配电、自动化和监视之外。住宅和楼宇内,管理系统的使用将帮助使用者监视他们自己的用量并调整使用习惯。这些系统将最终通过在非高峰用电时间执行来自动调节,并且连线至感测器来监视使用者数、光照条件以及更多引数。但是,这一切都源自一个更加智慧和互连程度更高的电网。
智慧电网使IoT成为现实的第一个关键步骤是大量采用智慧仪表。目前已经连线了数百万个仪表,并且互连电网的势头仍在增长。然而,要发挥其最大潜能,智慧电网的第一步是从机械电表向智慧电子仪表的转变,其目的是建立仪表和公共事业供应方的双向通讯。
美国的智慧电子仪表的采用率接近50%,目前现场已经安装了数百万个电表,与电网互连并定期通讯。从本质上说,电表正在将它们的功能从电能计量装置扩充套件成为双向通讯系统。
现代的电子仪表必须符合特定的标准才能在智慧电网和IoT中发挥如此关键的作用。首先,仪表需要在住所和楼宇中将能耗资讯报告给公共事业单位。在美国,合适的解决方案是低功耗RF (LPRF) 通讯,使用的是Sub-1 GHz网状网路。然而,根据国别和电网属性的不同,无线解决方案也许不是最佳选择,比如说在西班牙或法国等使用有线窄带正交频分复用 (OFDM) 电力线通讯 (PLC) 的国家。没有放之四海而皆准的互联互通解决方案。使IoT成为现实需要更大量的产品组合,能够支援从有线到无线,而有时需要将二者结合起来。
第二,仪表需要通过住宅内显示器或闸道器将有用的能耗资讯传送到屋内。这些资讯使得使用者相应地调整用电习惯并降低这方面的开销。在美国,ZigBee标准与智慧能源应用系统组合使用。其他像英国或日本等国,正在评估Sub-1 GHz RF或PLC解决方案,以实现更大的覆盖范围,或者混合RF和PLC的组合实现。所以,本质上说,电表正在成为智慧感测器,用于在住宅和楼宇内外进行双向通讯的IoT,以网状网路的方式互连,同时将基本能量资料报告给公共事业单位。
此外,智慧仪表需要支援诸如动态定价、需求响应、远端连线和断开、网路安全、无线下载和安装后升级等高阶功能,这样的话,公共事业供应方也就没有必要为每个仪表都派遣一名技师了。
如你所见,智慧电网在支援IoT方面发挥了关键作用—但这只是开始。将楼宇和住宅中的装置连线在一起是发挥智慧电网全部优势的下一件要做的事,而很多创新型解决方案和便利化应用已经向用户提供。专用家庭能源闸道器、智慧应用中心或能量管理系统将使使用者更快地感受到互连电网和IoT所带来的益处。
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智慧电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
高压 12V-400VDC 电流感测参考设计
用于 G3-PLC 电力线通讯的模组上系统(CENELEC 频段)
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通用电气6q管理
通用电气(GE)的电子商务战略
1GE概述
通用电气公司(GE)是一家多元化经营的全球性企业集团,它的历史可以追溯到1878年托马斯 A爱迪生建立的爱迪生电气照明公司。1892年,爱迪生通用电气公司和汤姆森-休斯顿电气公司合并,创立通用电气公司。一百多年来,通用电气公司秉承以科技带来美好生活的理念,始终保持科技创新,保持全球领先的技术优势。目前,通用电气公司拥有24414项专利,累计居全球第一。
GE集技术、制造和服务业为一体,致力于在其所经营的每个行业取得全球领先地位。GE在2004年1月,将原有下属的13个工业集团重组为目前的11个业务集团:能源集团、高新材料集团、消费者金融服务集团、商务融资集团、医疗健康集团、消费与工业产品集团、基础设施集团、全国广播公司、运输集团、装置服务集团、保险集团。若单独排名,至少有9个业务集团可名列全球500家最大公司。GE在世界各地160个国家开展业务,其中包括在26个国家运作的270家生产厂,全球拥有员工30多万人。GE的境外收入逐年上升,1999年该公司在美国以外地区取得的收入占其1070多亿美元总收入的41%,达439亿美元。2003年销售收入达到了1342亿美元。GE在中国有悠久的历史,目前它的11个业务集团都己在中国开展业务,建立了20家办事处和近30家合资或独资企业,总投资超过15亿美元。GE仍是世界上仅有的七家3-A级工业公司之一。连续六年被《金融时报》获得“全球最受尊敬的公司”称号。
2GE的电子商务战略
从一个传统型的产业公司转变为新的电子商务企业已经被GE列为公司发展的重点。1999年,GE在其原先的六个西格玛质量、全球化和服务三个战略的基础上,又将电子商务正式列为公司业务增长的又一个发展战略。电子商务实施的头一年就为公司获得了10亿美元的网上营业收入。这使得GE这家百年辉煌的公司在新世纪保持持续高速发展的动力。这一变化在整个西方企业界都产生了巨大的影响。GE希望通过推广电子商务,为这家一个世纪以来一直处于领导地位的公司找到并建立未来的业务发展模式。在2000年,GE公司的电子商务战略方向有三方面的内容:保证每一家GE企业集团有一个客户网路中心,以提供最高质量的线上服务、销售和支援;将内部采购和供应商资源转移到网上,以充分发挥高效率和低成本的优势;不断开发新技术和服务,以增加线上销售。
实际上,一向以科技领先的GE并不是电子商务的后来者,其下属的资讯服务集团在电子资料交换(EDI)、网际网路基础上的虚拟贸易环境等领域,一直处于全球领先的地位。近年来,GE的金融、塑料、医疗器械、飞机发动机、动力系统等部门都根据自己的业务,通过网际网路进行了网上销售、客户服务、资讯释出、远端装置监控与维护以及员工招聘、内部管理等活动,其中GE集团的一个销售网站Polymerland,在2000年一周的交易量就达到500万美元,2001年实现了15至20亿美元。
GE之所以将电子商务战略提高到决定企业发展的重要高度,其原因是GE的高层充分预见到网际网路络的发展将给所有经济实体带来的影响。网际网路的发展使企业与客户、企业与员工、员工与员工之间等一切关系变得透明,知识就是力量成为过去。因为所有的人都可以轻易地同时获得大量的资讯,企业传统的经营方式将必然受到冲击,包括中间商解体、集合竞争、虚拟商业社群、对客户的完全渗透、动态价格、针对性产品、协同市场、伙伴服务等已经初步显现的企业经营模式的变化。
GE推崇电子商务,正是为了及时把握和参与这些变化,通过在销售方(客户)、购买方(供应商)、投资业务以及内部程式等方面的变化,继续在“更快、更好地使客户满意”方面保持领先,从而保持企业发展的活力,巩固其领先地位,这也是GE视变革为机遇的企业精神的又一个切实的体现。
GE迄今为止仍是全球最优秀的公司,它正以最大的热情推动电子商务的革命。这不仅决定了这个百年巨人未来的命运,也必将产生全球性的深远影响。
美国最著名的网际网路和资讯科技杂志《因特网周刊》,首次对美国各大公司做了主题为“因特网周刊100强”的调查,选出了在10个主要工业领域里最领先的电子商务企业,GE被评为2000年“本年度电子商务企业”。
3GE的电子采购系统
GE积极推进向电子商务企业的战略转型,取得了非常明显的效益。下面仅以GE下属的照明工程集团(注:该集团业务在2004年1月后合并入GE能源集团)采用了基于网际网路的电子采购系统后的情况为例:
GE的原材料成本在1982-1992年间增长了16%,而同期的价格却保持了不变甚至开始下降。为了抵消由于成本上涨带来的不利因素,GE全力以赴改进其采购方式,经过对采购过程的分析发现采购方式缺乏效率,中间交易过程过多。因为订单、收据和发货单上的资料不符,1/4以上的发货单需要重新填写。
GE照明工程集团过去每天需对许多低价机械零件向公司采购部发出询价申请。采购部每天都要向合作伙伴传送成百上千的询价单以获得最低的原材料价格。以往的手工采购程式是:对于每一笔询价申请,采购部都要对每一份询价申请附上设计图;设计图要从公司技术资料档案中检索出来,拿到影印室影印,摺叠后与询价申请一同装入信封寄出。该过程需要7天才能够完成并且非常复杂和浪费时间。由于程式繁琐、时间紧迫,公司采购部每次通常只将招标档案寄给两三家供货商。
自1996年GE启动了第一个网上线上采购系统(TPN Post)后,采购过程变得简单快捷了。如今GE照明工程集团电子采购的做法是:通过电子邮件的方式向采购部发出电子询价申请,采购部通过网际网路向全球供货商发出招标档案。该系统可自动检索出准确的设计图纸,并自动将正确的图表和附件附在电子询价单上。在采购部开始处理该采购过程的两个小时内,全球的供货商们就能以电子邮件、传真或EDI方式收到了询价单,有7天时间进行竞标准备并将标书通过网际网路传回,GE收到标书的当天就可完成评标工作,并最终选定中标人。
照明工程集团实施线上采购系统(TPN)后,获得了一系列的好处:线上采购系统使公司中60%负责采购的人员获得了解放并被重新安排了工作。采购部从大量的纸面、影印和邮寄工作中解脱出来,每月至少能够腾出6至8天的额外时间集中研究发展战略问题。由于能够线上与范围更广的供应商联络,采购中人工成本节省了30%,原材料成本也下降了5%至20%。过去通常需要18至23天来确认供货商、准备投标请求、与供货商谈判价格并签署合同等事宜,现在只需要9至11天。交易过程自始至终通过电子方式进行 *** 作,收据与采购定单自动相一致,反映出整个过程发生的全部变动情况。世界各地的采购部门就最好的供货商的情况互相交流资讯。1997年2月,GE照明工程集团通过网际网路发现了7个新的供货商,其中一家的报价甚至比另一家的报价低20%。GE估计,仅全面转变采购方式一项每年就可以为公司节省5至7亿美元。
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通用电气药业(上海)有限公司
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电话:+86 21 38954500
还有一些GE只列了电话号码的,就只能列电话给你了:
GE中国
(021) 6288-1088
GE中国 新闻中心
(021) 6288-1088
中国技术中心
(021) 5050-4666
GE基础设施集团
水处理
(021) 3222-4747
GE工业集团
Fanuc自动化
(021) 3222-4555
GE工业集团
(021) 2401-3333
感测与测量
(021) 3222-4555
家电
(021) 2401-3333
检测科技
(021) 3414-4620
照明
(021) 2401-3333
NBC环球
CNBC
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在物联网时代,车载装置会及时提醒司机减速换道行驶;老人如遇意外跌倒、生病或异常状态都可以通过远端网路,传递给社群或子女;智慧化楼宇中的感测器检测到主人离开后,能自动通知控制器关闭水电气和门窗,并对住宅内的安全情况进行监控,实时向主人的手机发送异常情况报告。
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杰夫·伊梅尔特(Jeffrey R Immelt)是通用电气(GE)公司现任董事长兼执行长。
如何用物联网资料来构建工业智慧 得益于物联网和工业40的兴起,最近几年,不少企业已经通过物联网的手段,建立起了资料采集,监控和展示的平台。对于资料的深层次应用,例如利用最新的机器学习演算法,对资料进行智慧化提升,则是目前工业使用者进行数字化转型的必由之路。
从现在的趋势来看,人工智慧的热点领域都集中在语言、影象互动类, 或者商业应用类。对于工业领域,基于物联网获取的流式资料,如何通过人工智慧来实现效率提升?在使用这些资料的过程中,如何避免踩坑,顺利进行方案的部署?这是工业界需要解决的问题。为此,本期硬创公开课,雷锋网邀请了觉云科技CEO常伟来为大家讲解如何用物联网资料来构建工业智慧。详情可以咨询统一通讯官网网站
全球通信产业技术的发展呈现三大趋势:无线化、宽带化和IP化。在众多的宽带技术中,无线化尤其是移动通信技术成为近年来通信技术市场的最大亮点,是构成未来通信技术的重要组成部分。
Zigbee是基于IEEE802154标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee的技术原理
ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个ZigBee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个ZigBee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个ZigBee控制网络。
ZigBee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个ZigBee"基站"却不到1000元人民币;每个ZigBee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料;除此之外,每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
每个ZigBee网络节点(FFD和RFD)可以可支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。
ZigBee技术的特点
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
自从马可尼发明无线电以来,无线通信技术一直向着不断提高数据速率和传输距离的方向发展。例如:广域网范围内的第三代移动通信网络(3G)目的在于提供多媒体无线服务,局域网范围内的标准从IEEE80211的1Mbit/s到IEEE80211g的54Mbit/s的数据速率。而ZigBee技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。
这种无线通信技术具有如下特点:
1、功耗低
工作模式情况下,ZigBee技术传输速率低,传输数据量很小,因此信号的收发时间很短,其次在非工作模式时,ZigBee节点处于休眠模式。设备搜索时延一般为30ms,休眠激活时延为15ms,活动设备信道接入时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式,使得ZigBee节点非常省电,ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。同时,由于电池时间取决于很多因素,例如:电池种类、容量和应用场合,ZigBee技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用,碱性电池可以使用数年,对于某些工作时间和总时间(工作时间+休眠时间)之比小于1%的情况,电池的寿命甚至可以超过10年。
2、数据传输可靠
ZigBee的媒体接入控制层(MAC层)采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下,当有数据传送需求时则立刻传送,发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息,并进行确认信息回复,若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞,将再传一次,采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。
3、网络容量大
ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件:全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)。对全功能器件,要求它支持所有的49个基本参数。而对简化功能器件,在最小配置时只要求它支持38个基本参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话,可以按3种方式工作,分别为:个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话,仅用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点,其中一个是主控(Master)设备,其余则是从属(Slave)设备。若是通过网络协调器(Network Coordinator),整个网络最多可以支持超过64000个ZigBee网路节点,再加上各个Network Coordinator可互相连接,整个ZigBee网络节点的数目将十分可观。
4、兼容性
ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器(Coordinator)自动建立网络,采用载波侦听/冲突检测(CSMA-CA)方式进行信道接入。为了可靠传递,还提供全握手协议。
5、安全性
Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能,在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式,对于某种应用,如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护,器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别,器件可以使用接入控制清单(ACL)来防止非法器件获取数据,在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准(AES)的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件,各个应用可以灵活确定其安全属性。
6、实现成本低
模块的初始成本估计在6美元左右,很快就能降到15-25美元,且Zigbee协议免专利费用。目前低速低功率的UWB芯片组的价格至少为20美元。而ZigBee的价格目标仅为几美分。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
7、时延短
通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
ZigBee与WiFi的区别
相同点:
1、二者都是短距离的无线通信技术;
2、都是使用24GHz频段
3、都是采用DSSS技术;
不同点:
1、传输速度不同。 ZigBee的传输速度不高(<250Kbps),但是功耗很低,使用电池供电一般能用3个月以上; WiFi,就是常说的无线局域网,速率大(11Mbps),功耗也大,一般外接电源;
2、应用场合不同。 ZigBee用于低速率、低功耗场合,比如无线传感器网络,适用于工业控制、环境监测、智能家居控制等领域。 WiFi,一般是用于覆盖一定范围(如1栋楼)的无线网络技术(覆盖范围100米左右)。表现形式就是我们常用的无线路由器。在一栋楼内布设1个无线路由器,楼内的笔记本电脑(带无线网卡),基本都可以无线上网了。
3、市场现状不同。ZigBee作为一种新兴技术,自04年发布第一个版本的标准以来,正处在高速发展和推广当中;目前因为成本、可靠性方面的原因,还没有大规模推广; WiFi,技术成熟很多,应用也很多了。 总体上说,二者的区别较大,市场定位不同,相互之间的竞争不是很大。只不过二者在技术上有共同点,二者的相互干扰还是比较大的,尤其是WiFi对于ZigBee的干扰。
二者硬件内存需求对比:ZigBee:32~64KB+;WiFi:1MB+;ZigBee硬件需求低。
二者电池供电上电可持续时间对比:ZigBee:100~1000天;WiFi:1~5天;ZigBee功耗低。 传输距离对比(一般用法,无大功率天线发射装置):ZigBee:1~1000M;WiFi:1~100M;ZigBee传输距离长。 ZigBee劣势: 网络带宽对比:ZigBee:20~250KB/s;WiFi:11000KB/s;ZigBee带宽低,传输慢。
ZigBee的技术应用
作为一种低速率的短距离无线通信技术,ZigBee有其自身的特点,因此有为它量身定做的应用,尽管在某些应用方面可能和其他技术重叠。ZigBee可能的一些应用,包括智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用。
1、智能家居
家里可能都有很多电器和电子设备,如电灯、电视机、冰箱、洗衣机、电脑、空调等等,可能还有烟雾感应、报警器和摄像头等设备,以前我们最多可能就做到点对点的控制,但如果使用了ZigBee技术,可以把这些电子电器设备都联系起来,组成一个网络,甚至可以通过网关连接到Internet,这样用户就可以方便的在任何地方监控自己家里的情况,并且省却了在家里布线的烦恼。
2、工业控制
工厂环境当中有大量的传感器和控制器,可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控,加强作业管理,降低成本。
3、传感器网络应用
传感器网络也是最近的一个研究热点,像货物跟踪、建筑物监测、环境保护等方面都有很好的应用前景。传感器网络要求节点低成本、低功耗,并且能够自动组网、易于维护、可靠性高。ZigBee在组网和低功耗方面的优势使得它成为传感器网络应用的一个很好的技术选择。
目前Zigbee技术还存在的问题
尽管 Zigbee技术在2004年,就被列为当今世界发展最快,最具市场前景的十大新技术之一;关于Zigbee技术的优点,大家也进行了许多讨论,到目前为止,国内外许多厂商也都开发生产了各种各样的 Zigbee产品,并在应用推广上做了大量的工作,然而,实事求是的讲,真正完全使用Zigbee技术来解决具体实际问题,有意义的案例则非常有限。
Zigbee似乎成了一种时髦,但眼下还不能做到真正实用的新技术。就其原因,除了作为一种新技术,它本身需要有一个技术改进和成熟,以及市场培育的过程外,我们在长期应用Zigbee技术来解决实际问题的实践中,还发现如下几个十分重要,而在短期内我们认为十分难以解决的问题:
1、Zigbee的核心技术之一,是动态组网和动态路由,即Zigbee网络考虑了网络中的节点增减变化,网络中的每个节点相隔一定时间,需要通过无线信号交流的方式重新组网,并在每一次将信息从一个节点发送到另一个节点时,需要扫描各种可能的路径,从最短的路经尝试起,这就涉及到无线网络的管理问题。而这些,都需要占用大量的带宽资源,并增加数据传输的时延。特别是随着网络节点数目的增加和中转次数增多。因而,尽管Zigbee的射频传输速率是250kbps, 但经过多次中转后的实际可用速率将大大降低,同时数据传输时延也将大大增加,无线网络管理也就变得越麻烦。这也就是目前Zigbee网络在数据传输时的主要问题。
2、Zigbee这个字,从英语的角度来分析,它是由“Zig”和“bee”两个字组成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路径,后面一个英文单词“bee”就是蜜蜂的意思,我们的理解,Zigbee网络技术,就是模仿蜜蜂信息传递的方式,通过网络节点之间信息的相互互传,来将一个信息从一个节点传输到远处的另外一个节点。如果按一般标准Zigbee节点,在开阔空间每次数据中转平均增加50米直线传输距离计算,传输500米直线距离需要中转十次;在室内,由于Zigbee所使用的24 G的传输频率,一般是通过信号反射来进行传输的,由于建筑物的遮挡,要传输一定的距离,往往需要使用较多的网络节点来进行数据中转,如上述第一条中的分析,这对一个Zigbee网络来讲,并不是一件简单的事情。当然,我们也可使用放大器来增加Zigbee网络节点的传输距离,然而,这必然要大大增加网络节点的功耗和成本,失去了Zigbee低成本低功耗的本来目的。而且,在室内使用这种方法来增加传输距离,效果也有限。显然,一种通过中心点在室外,终端模块在室外的星状网网络通信结构个更加合理。
3、Zigbee的核心技术之一,是每一个网络节点,除了自身作为信息采集点和执行来自中心的命令外,它还承担着随时来自网络的数据中转任务,这样,网络节点的收发机必须随时处于收发接收状态,这就是说它的最低功耗至少在20mA左右,一般使用放大器的远距离网络节点,其耗电量一般在150mA左右。这显然很难使用电池驱动来保证网络节点的正常工作;
4、由于Zigbee中的每一个节点,都参与自动组网和动态路由的工作,因而每个网络节点的单片机也就相对复杂一些,成本自然也就高一些。另外,在Zigbee网络的基础上进行一些针对具体应用的开发工作的量也就大一些。
综上所述 ,我们认为,Zigbee网络,实际上在许多情况下,是牺牲了网络传输效率,带宽以及节点模块的功耗,来换取在许多实际应用中,并不重要的动态组网和动态路由的功能,因为,在一般情况下,我们的网络节点和数据传输途径往往都是固定不变的。因此,当前Zigbee技术尚未解决的节点耗电问题,网络数据传输的效率较低时延较长的问题,以及数据传输距离有限的问题,是当前Zigbee 技术难于得到很好推广的根本原因。
LoRa的应用场景
(1)智能抄表(对网络可用性有高要求)
(2)道路泊车检测器
(3)野外郊区作业,如矿业、采掘业、郊区重工业等;
(4)区域集中型(用户希望建设私网)
NB-loT的应用场景
(1)共享单车
(2)智能抄表(业主对采集频率不高,对网络可用性没有高要求的)
(3)蓄水/管网监测
(4)智能穿戴系列
(5)智能停车
(6)道路停车检测器
(7)矿区、采掘业、郊区重工业等领域和郊区
(8)区域集中式:例如,大学、普教、园区等场所
ZigBee应用场景
(1)数字家庭
(2)自动抄表
(3)工业行业
(4)医疗监控
LoRaLoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。
LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。
Wi-Fi
Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。
大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。
一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。
80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。
针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee
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。ZigBee是物联网的理想选择之一。
虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。
ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
NB-IoT
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或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,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
蓝牙50
蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。
物联网的关键技术有低功耗广域网(LPWAN)、蜂窝移动(3G/4G/5G)、Zigbee和其他网状协议等。
一、低功耗广域网(LPWAN)
低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务,旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。
低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器,促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此,低功耗广域网只能以低速率发送小块数据,因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。
此外,同样,并非所有低功耗广域网都是一样的。如今,存在许可低功耗广域网技术(NB-IoT、LTE-M)和未经许可低功耗广域网技术(例如MIOTY、LoRa、Sigfox等)。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。
二、蜂窝移动(3G/4G/5G)
蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固,提供了可靠的宽带通信,并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是,它们会带来非常高的运营成本和电力需求。
虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用,但它们却非常适合特定的使用情形,例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外,像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统(ADAS)以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。
具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实(VR)的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输,以及一些对时间敏感的工业自动化应用。
三、Zigbee和其他网状协议
Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术(IEEE 802154),通常部署在网状拓扑中,以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比,zigbee提供了更高的数据速率,但同时由于网格配置而降低了能耗效率。
由于它们的物理距离短(《100m),Zigbee和类似的网状协议(例如Z-Wave、Thread等)最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常,Zigbee是WI-FI的完美补充,适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。
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