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物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

2022-10-25 07:39| 发布者: admin| 查看: 205| 评论: 0
摘要:   自从1998年开始建立物联网概念,其发展逐步从传感网络,进化到数据采集,目标控制,使用的无线通讯技术也从开始的RFID+互联网的形式进化到多种形式的终端网络+互联网的形式。  一、核心设备  当前物联网应用 ...

  自从1998年开始建立物联网概念,其发展逐步从传感网络,进化到数据采集,目标控制,使用的无线通讯技术也从开始的RFID+互联网的形式进化到多种形式的终端网络+互联网的形式。

  一、核心设备

  当前物联网应用设备比较重要的核心是MQTT服务器,使用MQTT协议进行数据通讯可以免去常规C/S架构中服务器搭建较为复杂的问题,提前将MQTT服务器搭建在公网上,所有的终端设备作为客户端接入服务器,利用MQTT的发布/订阅模式,通过MQTT服务器的转发,即可实现设备间的通讯,同时由于发布订阅的机制,多客户端同时订阅发布同一个主题,即可实现设备互通,数据单播组播,服务器端已经成熟。


物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

MQTT协议

  二、通讯协议

  关于数据通讯协议,目前大家使用的协议各不相同,有私有协议的,也有基于JSON的,也有工业设备常用的等,其中JSON协议是在网络通讯中使用较为广泛的,基于JSON协议键值对,数据点的形式,可以很好的传递数据信息。

  三、终端及网关

  终端及网关,终端部分可以是多种多样的,在工业互联网上,终端可以是PLC或者基于MODBUS控制的IO类设备,此类设备通过网络转RS485总线、RS232总线,实现终端与平台、终端与终端通信;在农业互联网上,可以使用网络转LORA无线技术通信,数据协议可以是JSON转MODBUS或者其他,实现终端设备与平台,设备与设备之间无线通信,以上两种在服务器端建立管理平台,即可实现对设备的管控,采样的数据也可以保存在平台,进行数据分析。

  四、接入方式

  多种接入方式,由于无线通讯技术的发展,设备入网方式已经可以选择有线网,光纤,WIFI无线网络,4G网络,作为网关的产品除了与网络通信也需要将数据传输至下游终端设备,这些设备可以是PLC、水表电表、通风设备开关、灌溉系统开关、空调电视洗衣机等等,只要是可以通过电子手段控制,或者间接通过其他设备控制的各种终端,均可接入网络,正是真正意义的互联网。

  五、应用场景

  一个很简单的应用就是智能家居。

  比如室内环境调节,网关通过室内温度、声光传感器检测传感器,将采集数据传送到服务器,服务器通过预设条件,控制空调调节室内温度,控制窗帘或者电变玻璃,控制透光率,使室内达到适宜的居住环境,甚至可以通过深度学习,自动根据居住者进行调节。


物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

智能家居

  比如智能门禁,居住者可以远程控制,设置门禁权限,远程关门,室内监控联网联动公安系统,预防入室抢劫,偷窃等。

  这里使用到的技术有边缘采集,比如采集温度传感器,噪声传感器,光强传感器,这些设备可以使用简单的modbus协议或者其他协议,网关采集数据之后,数据按照一定的条件通过MQTT协议上传到服务器,服务器可以在局域网,也可以在外网上,视频监控数据可以在服务端分析,开门与门禁刷卡记录也可以同步到云端。

  比如小区物业管理,水电气表管理,通过布设在小区内的zigbee网关,定时采集小区内的电表,将电表数据同步至云端,平台通过下行控制指令可以控制开关阀门,开合水闸气闸,即将欠费也可以通过推送短信,邮件,微信等将数据下发至用户提醒缴费。在偏远山区可以将zigbee模块替换成4G无线模块、lora模块或者NB-IOT模块,实现远程采集控制。

  智能城市

  LoRa技术可以让日常生活中的连接照明、废物清除、车辆服务等变得更加智能。

  比如智能巴士时刻表,通勤者可以使用基于LoRa的太阳能显示屏来显示信息,例如下一班车发车时间和最新时刻表的变化。这为通勤者节省了大量的时间。


物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

智能城市

  智能路灯,基于LoRa的街道照明系统可以将电力成本降至最低,而不会影响城市的基础设施和设施。LoRa 技术以低成本和低功耗为目标的事实使该应用程序有效地成为可能。

  智能停车,LoRa技术使部署使停车更容易,用户可以与任何支持LoRa的设备共享停车状态。这就可以将基本的商业和市政停车位转变为可以检测车辆的缺失、存在、到达和离开的智能空间。

  LoRa技术还可以用户智能计量、智能漏水检测和智能洪水传感器等各种城市应用当中。

  智慧医疗

  LoRa技术凭借其低功耗、低成本以及覆盖范围广的特点,还适用于医疗应用。对于改善医疗保健和民生有极大好处。比如,实时跟踪阿尔茨海默氏症和痴呆症患者。支持LoRa的可穿戴设备可实时监控阿尔茨海默氏症患者情况,当患者离开指定的安全区时,这些设备会及时提醒护理人员,从而确保患者的最大安全。


物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

智慧医疗

  LoRa设备也可应用于儿童可穿戴设备,支持LoRa的手镯和智能手表可用于跟踪儿童的位置。父母可以随时知道孩子在哪里,当他们有危险和意外时也能最快时间找到。

  LoRa 技术也可用于检查食物的温度,它既可以帮助防止食物变质和食物浪费、也有助于防止因储存温度而造成的食物损失和食品安全。

  智能农业

  对于智能农业,节约成本,了解农作物生长是十分有必要的,这时候就需要使用温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器来对农作物以及农产品的生长环境进行检测,了解农作物的灌溉以及生长情况,降低水资源和光资源的消耗,很多偏远农场牧场都并没有覆盖蜂窝网络,更不用说4G/LTE了,这时候使用LoRa技术搭建私有物联网就可以将农作物的数据定期上传,做到远程管理了

  以上只是物联网的简单应用,实际应用中,物联网应用可以涉及智慧农业,工业控制,智能家居,智能抄表,汽车运输,地质检测,电力监测等各种物联网应用领域,是万物互联的基础。


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