一般来说,工业网关需要具备以下能力:
1具备对下(自动化系统)协议解析能力(通讯协议:Modbus,PPI,MPI,CNC等;总线协议:CAN,PROFIBUS等;工业无线协议:WirelessHart,433等),目前的网关以通讯协议为主,只有少部分厂家会考虑对下的总线协议以及无线协议,同时传统的总线协议转换也叫工业网关,网关分不清楚。
2具备对上(IT系统)的协议对接能力,对上的通讯能力(以太网,WIFI,3G,4G,NB-IOT等)
3具备对上和对下私有协议二次开发能力
4具备数据缓存,本地计算(雾计算)的能力
具备这样的能力才可以说是一个完善的网关,另一方面,工业现场应用非常复杂,目前数据接入的成本又非常的高,往往造成业主想要上信息化系统的时候,接入成本就占到1半以上的费用。所以,网关厂家会根据市场大小去布局相应的产品层次。不过,目前不管是国内还是国外的网关厂,都很难覆盖所有的应用,加上网关厂对IT系统的对接协议,以及对接方式并不统一。造成现在接入成本仍然居高不下。大大影响了云和大数据的应用。
目前市面上的网关类型主要有单向型数据采集型、双向型简单版、双向增强版。
单向型数据采集型
对下具备串口或者网关,对上具备网口或者GPRS。支持协议解析,以moudus为主,对上对下协议可定制,可采用软件按需烧录的形式实现。支持数据缓存,对数据打时间戳。
双向型简单版
对上对下接口更丰富(串口,网口,3G,4G);预置多种通讯协议(PLC,CNC,注塑机,电力);支持二次开发
双向增强版
在简单版上增加对下的无线通讯对接能力和总线型对接能力。
其中第二种是目前需求量最大的,第一种类型和第三种类型目前市场并不明确,在某些行业已经有非常强烈的需求,但是复制性不如第二种,所以目前较少有人开发。 同时第一种和第三种在选择无线通讯协议(对上或者对下)的时候都有一定风险。工业网关的市场直接可以反映我国工业物联网发展水平,如果要看工业物联网在国内的发展,我认为当前阶段看看国内工业网关的发展即可对市场有一定的判断。
1 卫星物联网,通俗地讲就是通过卫星通信来做物联网项目。一般的物联网的都是通过2G/3G/4G网络来做物联网项目的,但是对于一些特殊的项目,因为2G/3G/4G网络信号不好或者用不了,必须借助卫星通信将物联网终端采集的数据传回后台,比如在沙漠地区、海洋上或一些偏僻的无人区。
2 商业化问题
国内已经有商业化应用了,我可以分享一个我们做过的项目。
项目背景
在戈壁滩地区对运输车队进行监控,主要采集车辆的定位信息,遇到紧急情况可以实现一键报警。基于位置信息在平台端开发一些设备管理、地理围栏等功能。整体上客户要求不复杂,主要难点是地面网络信号不太好,大片地区根本没有信号,所以需要考虑通过卫星通信来确保信息的传输。
卫星通信资费
我们考察了好几个卫星系统:北斗(短报文)、铱星的模块、海事卫星,但都不是很满意。通过北斗短报文传输位置信息,卫星通讯费用最便宜,目前是入网费600元,流量费850元包年(一年内不限制随便发信息),但是据说硬件稳定性不太好,另外就是国外的信号还不稳定;铱星的卫星通讯费用有些偏高,10元/1000bytes;最后在朋友推荐下找到了ORBCOMM在国内的代理商,因为据说ORBCOMM主要做低轨卫星,通讯费比较便宜。其实,也没有便宜多少,他们给的卫星通讯费是9元/1000bytes。但是他们提出了另外一个思路:2G网络和卫星网络双链路通信,有地面信号的时候,用2G网络发送数据,物联网卡就可以实现,没有地面网的时候,通过卫星传输数据,这样整体的资费就比较便宜了。我们测算了一下,通过ORBCOMM卫星发一条位置信息大概是10个字节,也就是1条信息折算下来是1毛钱,这个价格基本上可以接受了。
电源问题
因为我们的设备是用在车上,所以就直接在车辆点烟器上取电了,但是考虑到紧急情况下车辆会熄火,为了方便救援设备还需要持续工作,所以又内置了电池。电池容量先不透漏了,正常情况单电池供电可以用5-8天,紧急情况用3-4天没有问题(紧急情况下,设备发信息的频率提高了)。
回答上面的问题:如果要高频次通过卫星发送数据,肯定要有稳定的电源供应。但是在具体的项目里情况就不一样了,比如我们的设备通过卫星发送信息默认是20分钟发一次,每发一次大概是50mAh。据我所知一些安装在集装箱上的卫星定位设备(在海上跑的集装箱)是一天发一条信息,这样外加一小块太阳能电板就可以保证供电了。
信号问题
目前所有的卫星通讯一个基本的条件是,终端天线需要和卫星建立直连接线,就是中间不能有任何遮挡,一旦有遮挡就连不上了。这样的话,市内肯定是用不了了,城市里也不太好用,偏僻的戈壁滩、海上这些地方用卫星就没有问题。
硬件设备尺寸
你们可能会好奇?这么微弱的信号要接收到,设备要有多大啊?我放几张吧。
先看我们的终端设备:
深圳市新时空智能系统有限公司尺寸图
天线才是关键:
安装在车顶的卫星天线
在卫星主机里集成了GPS和卫星通讯模块,为了使用地面网络传输信息,又搭了一个2G的车辆定位器(这个便宜些)。2G的定位设备做为主设备,通过232协议与卫星模块连接,当搜不到地面网络,就通过卫星终端发数据。关于天基物联网的项目,欢迎讨论!
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