1 物联网(Internet of Things,IoT)
指将传感器、执行器、智能设备、人工智能和云计算等技术融合在一起,通过互联网连接、交互和协同工作来实现智能化和自动化的网络。
2 传感器(Sensor)
指一种可以感知并测量实际物理量的设备或系统,通过将物理信号转换成数字或模拟信号来输出相应的测量结果。
3 执行器(Actuator)
指一种可以根据输入信号转换成机械或电动力的设备或系统,用于控制或驱动实际物理行为。
4 物联网平台(IoT Platform)
指一种用于将各种传感器、执行器和智能设备互联互通的技术平台,提供数据采集、数据分析、数据处理和数据交互等功能。
5 云计算(Cloud Computing)
指一种基于互联网的分布式计算和存储模式,将计算和数据存储分布在多个服务器上,提供虚拟化和动态扩展等功能。
6 数据采集(Data Collection)
指通过传感器和其他设备收集和记录现实世界中的数据,如温度、湿度、压力、位置、声音等。
7 数据处理(Data Processing)
指将采集到的数据进行分类、筛选、转换、分析等处理,以提取有用的信息,比如预警、异常检测、预测分析等。
8 数据交互(Data Interaction)
指通过互联网将数据传输到物联网平台等服务器上,并将处理结果返回到智能设备中,以实现设备之间的互通和协同工作。
9 人工智能(Artificial Intelligence,AI)
指模拟人类智能和行为的计算机系统和算法,用于实现自动化、智能化和自主学习等功能,如图像识别、语音识别、机器人等。
10 区块链(Blockchain)
指一种去中心化的分布式账本技术,用于实现安全性、透明度和信任度的高效交互和协同,如支付、合同管理、安全通信等。
物联网卡的不同应用场景
高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头,对应业务特点要求是实时数据传输。
中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务。
低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN市场,即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。
此时NB-IOT网络就应运而生,NB-IoT是指窄带物联网技术。NB-IOT聚焦于低功耗广域(LPWA)物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。目前三大运营商已完成全国性主要地区的覆盖。
目前nb-iot物联卡具备以下优势
·大连接:每一个扇区可以支持10万个连接,与现有无线技术相比,NB-IoT可以提升50~100倍的接入数。
·广覆盖:比传统GSM网络增益20GB,一个基站提供的覆盖面积是以往的10倍。
·低功耗:NB-IoT节电技术DRX和PSM,通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的通常可以保障电池拥有5年以上的寿命。
·广应用:由于NB-IoT具有覆盖广、连接多、成本低和功耗低的优点,故其非常适合应用于低功耗设备,广泛应用于多种垂直行业。
·易使用:体积小,只需要搭配相应的NB-IOT模组,不占用内任何电路板空间。
·简单计费:NB物联卡的内部通信芯片、通信协议和资费政策较传统物联网卡有较大区别,支持定向连接,资费更优。
NB物联网卡和普通物联卡的区别有哪些?中景元物联指出合适NB-iot的应用场景非常多,对适合使用NB-iot的领域来说,机会非常多。从物联网企业家的角度来看,这等于是在扩大一个新的市场。在物联网时代,信息产业的传统运作模式正在被打破。
物联网(TheInternetofThings,简称IOT),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。
物联网并不是个新鲜的概念,20多年前,物联网概念由比尔盖茨首次在他的《未来之路》中提起。只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起世人的重视。
2005年本人从事电表行业软件开发工作时,就接触过电力公司的远程抄表系统,这其实就是物联网的一种行业具体应用。传统的远程抄表系统均为集中抄读方式,即使用集中器通过485/MBus/PLC/Lora/Zigbee等有线或无线方式抄读目标设备的数据,如水表、气表、电表、传感器等。但是,有线存在布线困难问题,无线存在各种通信质量问题:如PLC难以避免噪声干扰、Lora通信速度较慢、点对点传输、ZigBee存在组网不可控现场通信质量差等。那有没存在一种通信技术,直接把设备数据上传到系统平台呢?这也是有的,一般方案是通过GPRS模块通信。但GPRS模块依然存在供电功耗和流量资费问题,因而没有很好地应用普及和推广。
2016年基于授权频谱(Licensed)的NB-IoT新型技术,很好的解决了GPRS的功耗问题,也因其大容量、覆盖广、高安全性等优势,在众多物联技术中脱颖而出,成为业界关注的焦点。具体来说,NB-IoT优点如下:
广覆盖:在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,可更好满足厂区、管道井、井盖等这类对深度覆盖有要求的地方。
低功耗:模块在平时处于休眠状态,每天可根据程序设定自动唤醒上传数据,若没有收到请求的命令,模块会自动进入休眠,终端模块待机时间可长达8年。
低成本:与LoRa相比,NB-IOT无需自建基站,通讯稳定可靠。
大连接:同一基站可比现有无线技术提供50-100倍的接入数。
基于以上优点,NB-IoT通信技术可方便应用在以往难以应用远抄技术的领域,也使得传统远抄技术方案变得更简单,让设备通信更简单、更可靠。可广泛应用在各种行业中,比如:智能路灯、智慧停车、烟感气感监测、智慧消防、智能门锁、智慧水务、智慧井盖、智慧农业等行业应用。
目前,中国三大运营商正大张旗鼓地进行相关NBIoT通信基础建设,NBIoT相关行业应用也已初成规模。像NB-IOT在水表市场已小有突破,少数企业2018年出货实现了百万量级。燃气表龙头金卡智能,2017年全年试挂不足2万台,中间经过客户小批量试挂、中批量验证,2018年其出货量达到70万台。
凡事有利就有弊,那NBIoT通信技术应用有什么缺点呢?
传输数据少。基于低功耗的机制,注定了NBIoT只能传输少量的数据到远端,因此正式应用时要么单次传输字节数少,要么传输数据间隔长。比如智能水表、气表,一般是24小时传输一次数据。这意味着依靠实时数据分析的行业应用难以推广此技术。此外,还存在寿命到期电池更换的麻烦。
通信成本贵。目前NBIoT通信模块还是偏贵,主流芯片厂家主要有紫光展锐、华为海思和联发科,一块NBIoT模组在20~50元左右。通信流量上,电信是20元一年,包年时间多相对便宜,中国移动资费差不多,若设备量大还有议价空间。一块水电表零售价也就一两百元,NBIoT模组就吃掉了一大块成本。
技术待成熟。虽然中国各大运营商号称投入大量人力物力财力进行相关建设,NBIoT技术还不是很成熟。本人所在公司系统平台于2017年底就和电信云平台进行了系统对接,目前接了近万台NB-IoT电表和水表。发现电信平台依然在不断地更新升级,曾经在某商厦安装了300多块NBIoT电表,结果导致基站出现故障,后经电信技术人员积极抢修才恢复正常。诚然,电信云平台后面是华为公司作为技术支撑,实力强大,想必不久将来技术会成熟稳定。
平台对接难。电信的IOT平台走的是CoPA协议,CoPA协议对接方面复杂。虽然华为电信物联网平台上资料齐全,要和电信开放平台对接,还是要花不少时间。2017年公司研发部门安排专人花了2个月才对接好,为兼容传统tcp、udp通讯,后期又对设备通讯服务进行了优化处理,前前后后花了大概半年时间才完全稳定。因此,这对于一般传统企业还是有一定技术门槛的。
可以说,物联网是通向未来智能世界的万物互联必由之路,下一个万亿元级的通信业务,蕴育着巨大的市场空间,是未来促进社会发展刺激GDP增长的重要驱动力。NB-IoT通信技术,使得万物互联成了可能,将会普及到各个行业中。预计未来几年,物联网行业将因技术的更新换代呈现爆发性增长,拭目以待!
从一个房间走到另一个房间,必然要经过一扇门。同样,从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道“关口”,这道关口就是网关。网关又称网间连接器、协议转换器。
物联网网关是什么?
在物联网的体系架构中,在感知层和网络层两个不同的网络之间需要一个中间设备,那就是“物联网网关”。物联网网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能,运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点,了解各节点的相关信息,并实现远程控制。
物联网网关三个主要功能
1、协议转换能力
从不同的感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令;将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。
2、可管理能力
首先要对网关进行管理,如注册管理、权限管理、状态监管等。网关实现子网内的节点的管理,如获取节点的标识、状态、属性、能量等,以及远程实现唤醒、控制、诊断、升级和维护等。由于子网的技术标准不同,协议的复杂性不同,所以网关具有的管理性能力不同。
3、广泛的接入能力
目前用于近程通信的技术标准很多,现在国内外已经在展开针对物联网网关进行标准化工作,如3GPP、传感器工作组,实现各种通信技术标准的互联互通。
物联网网关设计需要考虑的两个因素:
1、数据安全:这是决定大规模物联网能成败的关键要素。随着网络成更多应用的重要组成部分,数据安全变得更加重要。安全问题应落实到每一个设计阶段,而在设计任务全部完成后再增加安全功能的做法是错误的。
2、可维护:没有系统是完美无缺的。不管部署前做过多少测试,部署后还会发现安全缺陷、隐患和漏洞。物联网网关和节点必须支持现场维护和更新功能。设备维护不应只依赖远程维护,还应有更多的联网方法可选。
物联网网关的设计仅是物联网技术的一部分,针对物联网智能解决方案的定制,不同行业需求不同,建议要选择技术领先的合作品牌。
物联网面临的四大现代挑战1 物联网的硬件设计
人们首先要从 社会 发展的角度来考虑物联网的发展。在以往,与互联网连接的设备的问题是硬件设计。
起初,笔记本电脑通过Wi-Fi连接到互联网,但由于缺乏相应的通信基础设施,人们无法在任何地方使用Wi-Fi,所以笔记本电脑也并不方便携带和使用。
在2007年苹果发布iPhone之前,连接到互联网的手机的用户体验通常非常糟糕。而目前iPhone和Android手机应用非常普遍,人们通常使用手机访问互联网。
与此同时,还推出了一些连接互联网的可穿戴设备,如智能手表和腕带,其功能包括帮助监测人们的 健康 状况。
最近,智能家电已经成为智能家居的重要组成部分。例如,智能电视成为最常见的设备。人们可以直接观看在线视频并上网冲浪。此外,更多智能家电将以智能冰箱、智能烤箱、智能洗衣机、智能加热器的形式进入人们的家中。
一开始,笔记本电脑和手机使用2G/ 3G网络。如今,Wi-Fi和4G是最常用的通信技术。当可穿戴设备连接手机时,由于其能源效率的原因,蓝牙技术是最佳选择。但是由于某些应用场景的限制,这些技术无法扩展。例如,智慧城市使用传感器的特性来收集数据并将其发送回服务器。这些传感器通常无法使用Wi-Fi。通常,传感器与服务器之间的距离很长,因此蓝牙技术无法在这样的应用中使用。
2低功耗远程通信
为此,行业厂商开发了一些低功耗和长距离通信技术,称为低功耗广域网。 LoRa是一种流行的无线电调制技术,它促进了许多应用,例如智能远程测量仪,但仍有很多工作要做。
物联网设备传统上是采用传感器来收集数据或控制器。当人工智能应用于这些设备时,这些设备将变得越来越智能。由于物联网设备没有足够的计算能力来处理收集到的数据,因此将它们发送回服务器。然而,目前它耗费了太多的通信能量,而物联网设备并不总是能够上网。
3 人工智能集成物联网
最近,学术界和工业界开始应用机器算法,而不是“云计算”。iPhone X中的Face ID就是一个很好的例子。实际上,直接在手机上运行这些人工智能算法并不容易,因为这些算法是为服务器或计算机设计的,而不是针对物联网设备的。因此,需要考虑资源受限的物联网设备的优化。因此,更智能的物联网应用将变得更加可用。
4物联网设备的安全
工程师的另一个任务是确保物联网设备的安全。由于计算资源受限,物联网设备容易受到网络攻击。与个人电脑不同,人们无法在其上安装任何防病毒软件,其方法也不高效。为了保护物联网设备,需要仔细设计替代的安全方法。而且,物联网设备也能收集敏感数据。
在未来一年中,与物联网相关的更多技术将会逐渐成熟并应用于人们的日常生活中,以提高生活质量,但这四个技术领域需要取得更多的进展。
物联网的功能组件:
设备。包括现有常用的设备,例如智能仪表或车辆,这些连接组件已集成到产品设计中。也包括由于物联网技术而出现的新设备,例如宠物追踪器。这样的设备必须具有传感器、通信功能,还将具有其他元素(例如,电源)。另外,根据设备的类型,它可能具有HMI。
传感器和执行器已连接的设备。传感器能够从环境中捕获数据(例如,温度)。执行器响应指令并进行更改设备状态(例如,调节恒温器的温度)。执行器的指令可以来自同一设备上的传感器,也可以来自其他来源(例如,房主回家时,可以通过移动电话激活恒温器)。设备可以同时具有传感器,执行器两类功能。
通信硬件使设备能够连接到网络,以将数据从传感器发送到后端系统。包括用于通过蓝牙,Wi-Fi,ZigBee,LoRa,蜂窝网络(例如GSM,5G,NB-IoT,LTE-M)或多种专有技术进行无线连接或通过固定网络进行无线连接的硬件。有些设备将具有连接到多种类型网络的硬件。
–连接网络(可以是蜂窝网络,固定网络或卫星网络)可以通过Internet或专用网络将来自传感器的数据传递到用户的后端系统。
此外,可以将各种不同的应用软件为最终用户提供附加价值。
–服务端软件包括用于收集和分析来自传感器和其他来源的数据(例如,天气预报数据)的服务器。这些服务端系统可以在公共或私有云或本地硬件中找到。对于非常简单的系统,服务端软件可以是标准PC。
–设备管理,安全性和数据分析等软件平台可确保IoT设备正常运行。这样的平台还包括用于分析数据并改善业务流程的数据分析软件,以及用于存储数据的数据库。
–应用软件还包括计费和客户支持等服务。
物联网价值链还包括设计,构建和管理物联网服务的系统集成商(SI)或开发人员。物理设备通常需要安装和维护。
天工测控主要面对安防,车载,物联网,无人机,机器人,智能家居一类生产企业,提供核心模块技术和方案。其中就包含提供位置信号的定位模块及基于位置信号的应用方案,比如我们的GPS模块、北斗模块、组合导航模块和蓝牙室内定位方案、室内外无缝定位方案、UWB测距应用等;然后把各种信息连接起来,服务于我们智能生活中的无线模块及应用方案,比如WiFi模块、BLE蓝牙模块、组合模块和智能插座方案、无线图传方案、智能照明方案、智能门锁等智能家居类应用方案,为我们的生活提供更多便利,营造一个更安全、舒适的家居环境。
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