物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備的無線通信技術(shù)底層邏輯

　　自從1998年開始建立物聯(lián)網(wǎng)概念，其發(fā)展逐步從傳感網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)化到數(shù)據(jù)采集，目標(biāo)控制，使用的無線通訊技術(shù)也從開始的RFID+互聯(lián)網(wǎng)的形式進(jìn)化到多種形式的終端網(wǎng)絡(luò)+互聯(lián)網(wǎng)的形式。

　　一、核心設(shè)備

　　當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備比較重要的核心是MQTT服務(wù)器，使用MQTT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊可以免去常規(guī)C/S架構(gòu)中服務(wù)器搭建較為復(fù)雜的問題，提前將MQTT服務(wù)器搭建在公網(wǎng)上，所有的終端設(shè)備作為客戶端接入服務(wù)器，利用MQTT的發(fā)布/訂閱模式，通過MQTT服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)，即可實現(xiàn)設(shè)備間的通訊，同時由于發(fā)布訂閱的機(jī)制，多客戶端同時訂閱發(fā)布同一個主題，即可實現(xiàn)設(shè)備互通，數(shù)據(jù)單播組播，服務(wù)器端已經(jīng)成熟。

　　二、通訊協(xié)議

　　關(guān)于數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，目前大家使用的協(xié)議各不相同，有私有協(xié)議的，也有基于JSON的，也有工業(yè)設(shè)備常用的等，其中JSON協(xié)議是在網(wǎng)絡(luò)通訊中使用較為廣泛的，基于JSON協(xié)議鍵值對，數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式，可以很好的傳遞數(shù)據(jù)信息。

　　三、終端及網(wǎng)關(guān)

　　終端及網(wǎng)關(guān)，終端部分可以是多種多樣的，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，終端可以是PLC或者基于MODBUS控制的IO類設(shè)備，此類設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)RS485總線、RS232總線，實現(xiàn)終端與平臺、終端與終端通信;在農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，可以使用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)LORA無線技術(shù)通信，數(shù)據(jù)協(xié)議可以是JSON轉(zhuǎn)MODBUS或者其他，實現(xiàn)終端設(shè)備與平臺，設(shè)備與設(shè)備之間無線通信，以上兩種在服務(wù)器端建立管理平臺，即可實現(xiàn)對設(shè)備的管控，采樣的數(shù)據(jù)也可以保存在平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

　　四、接入方式

　　多種接入方式，由于無線通訊技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備入網(wǎng)方式已經(jīng)可以選擇有線網(wǎng)，光纖，WIFI無線網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)，作為網(wǎng)關(guān)的產(chǎn)品除了與網(wǎng)絡(luò)通信也需要將數(shù)據(jù)傳輸至下游終端設(shè)備，這些設(shè)備可以是PLC、水表電表、通風(fēng)設(shè)備開關(guān)、灌溉系統(tǒng)開關(guān)、空調(diào)電視洗衣機(jī)等等，只要是可以通過電子手段控制，或者間接通過其他設(shè)備控制的各種終端，均可接入網(wǎng)絡(luò)，正是真正意義的互聯(lián)網(wǎng)。

　　五、應(yīng)用場景

　　一個很簡單的應(yīng)用就是智能家居。

　　比如室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)，網(wǎng)關(guān)通過室內(nèi)溫度、聲光傳感器檢測傳感器，將采集數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器通過預(yù)設(shè)條件，控制空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，控制窗簾或者電變玻璃，控制透光率，使室內(nèi)達(dá)到適宜的居住環(huán)境，甚至可以通過深度學(xué)習(xí)，自動根據(jù)居住者進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　比如智能門禁，居住者可以遠(yuǎn)程控制，設(shè)置門禁權(quán)限，遠(yuǎn)程關(guān)門，室內(nèi)監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動公安系統(tǒng)，預(yù)防入室搶劫，偷竊等。

　　這里使用到的技術(shù)有邊緣采集，比如采集溫度傳感器，噪聲傳感器，光強(qiáng)傳感器，這些設(shè)備可以使用簡單的modbus協(xié)議或者其他協(xié)議，網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)按照一定的條件通過MQTT協(xié)議上傳到服務(wù)器，服務(wù)器可以在局域網(wǎng)，也可以在外網(wǎng)上，視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)可以在服務(wù)端分析，開門與門禁刷卡記錄也可以同步到云端。

　　比如小區(qū)物業(yè)管理，水電氣表管理，通過布設(shè)在小區(qū)內(nèi)的zigbee網(wǎng)關(guān)，定時采集小區(qū)內(nèi)的電表，將電表數(shù)據(jù)同步至云端，平臺通過下行控制指令可以控制開關(guān)閥門，開合水閘氣閘，即將欠費(fèi)也可以通過推送短信，郵件，微信等將數(shù)據(jù)下發(fā)至用戶提醒繳費(fèi)。在偏遠(yuǎn)山區(qū)可以將zigbee模塊替換成4G無線模塊、lora模塊或者NB-IOT模塊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程采集控制。

　　智能城市

　　LoRa技術(shù)可以讓日常生活中的連接照明、廢物清除、車輛服務(wù)等變得更加智能。

　　比如智能巴士時刻表，通勤者可以使用基于LoRa的太陽能顯示屏來顯示信息，例如下一班車發(fā)車時間和最新時刻表的變化。這為通勤者節(jié)省了大量的時間。

　　智能路燈，基于LoRa的街道照明系統(tǒng)可以將電力成本降至最低，而不會影響城市的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)施。LoRa 技術(shù)以低成本和低功耗為目標(biāo)的事實使該應(yīng)用程序有效地成為可能。

　　智能停車，LoRa技術(shù)使部署使停車更容易，用戶可以與任何支持LoRa的設(shè)備共享停車狀態(tài)。這就可以將基本的商業(yè)和市政停車位轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詸z測車輛的缺失、存在、到達(dá)和離開的智能空間。

　　LoRa技術(shù)還可以用戶智能計量、智能漏水檢測和智能洪水傳感器等各種城市應(yīng)用當(dāng)中。

　　智慧醫(yī)療

　　LoRa技術(shù)憑借其低功耗、低成本以及覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，還適用于醫(yī)療應(yīng)用。對于改善醫(yī)療保健和民生有極大好處。比如，實時跟蹤阿爾茨海默氏癥和癡呆癥患者。支持LoRa的可穿戴設(shè)備可實時監(jiān)控阿爾茨海默氏癥患者情況，當(dāng)患者離開指定的安全區(qū)時，這些設(shè)備會及時提醒護(hù)理人員，從而確保患者的最大安全。

　　LoRa設(shè)備也可應(yīng)用于兒童可穿戴設(shè)備，支持LoRa的手鐲和智能手表可用于跟蹤兒童的位置。父母可以隨時知道孩子在哪里，當(dāng)他們有危險和意外時也能最快時間找到。

　　LoRa 技術(shù)也可用于檢查食物的溫度，它既可以幫助防止食物變質(zhì)和食物浪費(fèi)、也有助于防止因儲存溫度而造成的食物損失和食品安全。

　　智能農(nóng)業(yè)

　　對于智能農(nóng)業(yè)，節(jié)約成本，了解農(nóng)作物生長是十分有必要的，這時候就需要使用溫濕度、二氧化碳、鹽堿度等傳感器來對農(nóng)作物以及農(nóng)產(chǎn)品的生長環(huán)境進(jìn)行檢測，了解農(nóng)作物的灌溉以及生長情況，降低水資源和光資源的消耗，很多偏遠(yuǎn)農(nóng)場牧場都并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更不用說4G/LTE了，這時候使用LoRa技術(shù)搭建私有物聯(lián)網(wǎng)就可以將農(nóng)作物的數(shù)據(jù)定期上傳，做到遠(yuǎn)程管理了

　　以上只是物聯(lián)網(wǎng)的簡單應(yīng)用，實際應(yīng)用中，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以涉及智慧農(nóng)業(yè)，工業(yè)控制，智能家居，智能抄表，汽車運(yùn)輸，地質(zhì)檢測，電力監(jiān)測等各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，是萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)。