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物联网IOT需要向着更多交叉领域去野蛮生长

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当前物联网发展面临诸多挑战,在底层技术层面需要实现重大突破,并需突破传统应用思维模式,在更多交叉性领域进行拓展。伴随通信技术发展速度加快及5G网络全面铺陈背景下,如何从以非智能为主的阶段向半智能或全智能方向跨越成为行业从业者亟需解决的关键问题。

物联网(IoT)是一种先进的信息收集系统,在多个领域中被广泛应用。该系统整合了多种先进技术包括无线信号接收与处理技术定位模块以及动作捕捉模块等核心组件。这些硬件组件能够按照预设规则执行特定操作并根据获取到的数据触发相应的反应机制。在实际应用中物联网能够实时监测及收集所有可感知的数据包括声音光线温度等多维度数据,并通过多样化的通信网络进行数据传输从而构建统一的通信平台实现广泛连接构建智能化的感知体系以达到对物品和过程的有效管理

物联网是以互联网为基础,并结合云计算技术、通信网络、场景通信以及硬件模组等多方面的信息承载系统;通过这一系统设计与应用机制的支撑下,在全球范围内实现任意可独立编号的物理对象都能够建立互连而成网。

一、物联网大致可以分为以下四层:感知层、网络层、平台层和应用层。

1、感知识别层。

通常指的是设备端即应用端 包括各类感知位置 功耗 计数 动作 生物数据 红外感应等设备 感知层负责物联网信息的收集和获取 是物联网整体架构的基础 在感知层 传感器通过某种形式完成对物体本身及其周围环境信息的感受 这种感受能力使得物体也获得了"交流与发布信息"的能力

2、网络构建层。

该技术主要用于构建数据传输架构体系,在实际应用中借助何种介质完成指令的上传与下发功能。尤其是针对下层设备与上层设备之间、以及与其他设备如互联网之间的连接关系,在感知层采集的信息基础上完成处理,并将感知结果反馈至云端平台进行操作指导。该层级还负责将云端平台下发的各项指令转发至应用层面,并通过多类通信网络实现大规模信息处理能力。

3、平台管理层。

通常是指负责设备运行状态及能耗管理,并收集处理业务信息与数据;主要用于解决数据存储与检索问题,并确保数据的安全性和隐私性。

4、综合应用层。

将各类设备与人们生活需求相结合,并生成能够有效解决实际问题的产品(如智能电表、水表等自动缴费扣费功能)。物联网的主要目标是广泛应用于多个领域,在物联网云平台上获取物体信息后进行处理,并从中提取的重要数据被应用于智慧物流、智慧医疗以及食品安全等多个方面。

在接下来的部分中, 我们将深入解析物联网本身的潜在价值, 探讨如何实现项目的精细管理和优化提升

二、了解物联网IOT的分类

1、根据技术体系进行分类

1)窄带低频物联网NB-IOT技术。 其主要依赖授权频谱资源,在可靠性、低延迟、高穿透性和大覆盖面积等方面展现出显著优势。目前我国低频物联网技术的主流应用体系被视为万物互联网络的重要组成部分。NB-IoT架构建立在蜂窝移动通信网络基础上,并仅占用约180kHz带宽即可实现直接部署在GSM/UMTS/LTE等移动通信网络上。这种架构不仅能够有效降低部署成本并实现技术的平稳升级,在全球范围内已形成由多家领先企业主导的技术生态体系。主要参与者包括高通公司(如骁龙系列芯片)、沃达丰集团(O2)[https://baike.baidu.com/item/沃达丰/1395097 "沃达丰"])、德国电信集团(DTB)、中国移动集团(MTN)以及中国联通集团(Unicom)等国际知名运营商及本地企业如Bell等。

2)LORA模组技术

3)IEEE 802.15.4国际通用技术

4)SIGFIX协议技术。 该方案在性能方面具有明显优势,在设备体积较小的基础上适用于安装至各种小型设备组件上,并能实现信号传播范围较大程度上的提升可达到地下两层楼深度以上由于该方案尚未向公众开放需经过严格的技术审查流程并需支付高昂的授权费用才能应用于实际项目中因此目前这项技术的发展速度并不快

5)NFC(近距离无线通讯技术)。

该技术被定义为增强型机器类通信技术(E-MTC)。其全称是LTE Enhanced Machine Type Communication(E-MTC)。为了更好地适应物与物之间的通信需求,并在成本上实现优化,对LTE协议进行了精简并优化处理。该技术基于蜂窝网络架构进行部署设计。其用户设备可支持1.4MHz射频及基带带宽组合,并直接接入现有LTE网络架构。该系统可支持上下行方向的最大峰值速率达到1Mbps,并能够充分满足丰富、创新的物联应用需求。

7)Bluetooth作为一种短距离无线通信技术。

8)一种高频率集成射频模块的IoT SIM卡(2G/3G/4G/5G类型)。

2、根据产业行业进行分类

1) 公共服务事业物联网。 该系统涵盖市民居民日常生活中所需的自动计量型电表、智慧水表、智慧燃气表、智慧热能表以及灾害预警装置等各类社会公共服务设备网络。

  1. 智能城市物联网:涵盖大数据覆盖的大明智交通系统、智能化城市管理设备等。
    包括但不限于:
  • 智能化交通管理系统
  • 智能化照明系统
  • 智能化停车管理解决方案
  • 智慧井盖系统
  • 智慧垃圾桶系统及城市管理设备网络

3)智能楼宇物联网。 涵盖核心区域及重要地段的智能化空调系统、电梯设备以及监控设施等,并配备智能化火灾报警系统和大型区域内的环境监测与人流分析系统。

智慧医疗物联网系统涵盖了多种医疗健康相关的设备和应用技术。其中包括医疗设备、可穿戴式医疗设备、智能 meters or gauges、患者定位系统、患者实时监测系统以及医护人员管理平台等解决方案网络体系

智能家居物联网体系涵盖

6)工业智能化网络系统。 该系统涵盖智慧车间管理模块、自动化生产线运行平台、固定资产追踪记录模块、智能仓储管理系统以及智能化检测设备集成等工业制造与智能制造相关的设备网络架构。

智慧畜牧业物联网系统

智慧物流物联网系统涵盖了智能化包裹接收系统、自动化货物分配系统、实时位置监测系统以及全程可追溯管理系统网络,并与电子商务相关联的物流管理系统网络相结合。

9)新型产业物联网。

9)新型产业物联网

3、按照通信波长频段进行分类。

主要涉及的电磁频率包括米波、厘米波和毫米波单独占据不同的频段区间:米波单独涵盖的是[3\text{ GHz}, 29.7\text{ GHz}];而厘米波单独涵盖的是[29.7\text{ GHz}, 297\text{ GHz}];毫米波单独占据的是[297\text{ GHz}, 29.7\text{ THz}]。这些术语是行业内的通行称呼。

波长越长、传输距离越长、穿透能力越强,但数据传输速度越慢。

波长越短,传输距离越短、穿透能力越弱,但数据传输速度更快。

1)低频。包含超低频、中低频、低频等多个波段。

2)中频。

3)高频。

不同国家地区和不同通信模组频率可能有交叉重叠,本处不做详细列举。

4、按照设备类型以及形状大小分类。

根据设备类型以及形状进行分类,大概分为:

1)移动终端物联网。 包括智能车联网,智能物流网,个人携带设备等。

2)非终端物联网系统。该系统包括:智能化的公共设施管理功能模块。具体而言涉及:建筑环境监测与管理、智能化公共设施管理、能源资源管理与优化配置、智能化服务与技术支持等功能模块。

3)其他终端物联网。 包括跨网物联设备等。

5、其他专业化分类。

三、应用场景调研。

所有物联网项目的成功运行都依赖于其应用场景。为了确保该物联网项目的有效实施和优化管理,必须对其应用场景进行全面的专业评估。在评估物联网应用时,应重点关注的因素包括:功能模块划分、设备集成度、系统响应速度以及数据处理效率等关键指标,这些要素共同构成了一个完整的评价体系,有助于提升整体系统性能并实现业务价值最大化

1、评估各类设备的功耗(能耗)以及相应的供电(电源)方式。

调查目标场景是否便于连接市电(220V电源)。如果存在困难,则将采取何种供电方案?哪种供电方案更能满足项目维护与用户体验的需求?

2、通信信号覆盖和通信方式。

基于设备所处的环境条件以及各设备间的通信交互模式,并结合其所需实现的功能需求,在必要时明确适用的通信协议方案。随后会确定适用的通信协议方案下各参与方间的具体沟通内容或命令指令,并由此确定相应的通信频率、传输指令、信号和信息消息等参数及其组网方式等细节要求。在项目部署前对各参与设备的工作场景进行实地调研和考察,并评估信号覆盖范围、保证各设备间通讯的安全性和连贯性。确保在实际部署中不会导致任何单个设备长期处于低功耗状态。

3、通信协议(通信网络)。

基于项目业务需求,在明确各参与方之间的通信规范和参数设置的基础上开展相关工作安排。详细规划各节点间唤醒机制及建立连接的步骤,并重点探讨设备间的主次区分,在被动或主动模式下进行衔接,并考虑频繁切换的可能性。同时对频率设置及动态管理策略提出具体要求,在必要时可引入中继节点辅助数据传输,并具体采用何种网络拓扑结构进行配线布局等各项技术指标均需明确细化。

1)上位系统与下位系统的数据传输。**若未实施模块化隔离措施,则通常整合为同一台主设备的不同功能组件。其中,在线下的响应控制机制系统(负责执行响应控制逻辑并监测设备运行状态)会与离线的指令控制机制系统(负责接收并处理来自下层的指令信号并反馈处理结果)之间建立数据通信通道。

各设备间的主要通信方式是采用 WIFI 连接技术、蓝牙配对协议以及 125KHz 频段下的射频技术等组网模式实现各终端间的通信连接。具体而言,在现有无线网络环境下主要支持 WIFI 和蓝牙功能;此外还支持 125KHz 至 433MegaHertz 的频段下的射频技术;对于移动网络环境则支持移动 SIM 卡的读取功能并配合相应的射频技术实现数据传输需求。

3)设备与网络平台之间的通信传输方式。

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