物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)(IoT Gateway)是物聯(lián)網(wǎng)的核心,也是實現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的橋梁,主要由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、無線傳輸模塊和云服務(wù)平臺等部分組成。物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)能夠?qū)鞲衅鞑杉降臄?shù)據(jù)通過 GPRS、 GSM/UART等無線傳輸技術(shù)發(fā)送至服務(wù)器,實現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸。
在實際應(yīng)用中,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可廣泛用于各種領(lǐng)域的智能化應(yīng)用:
1)城市交通管理:通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將采集到的車輛信息實時發(fā)送至城市交通管理中心,實現(xiàn)車輛實時調(diào)度與管理,提高交通運輸效率。
2)智能照明系統(tǒng):通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將照明設(shè)備的實時狀態(tài)信息發(fā)送至管理中心,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、故障報警、歷史記錄查詢等功能。
3)智能環(huán)境監(jiān)測:通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將采集到的環(huán)境參數(shù)上傳至服務(wù)器,實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測及報警,同時可以根據(jù)需求將數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)平臺。
4)智慧農(nóng)業(yè):通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將農(nóng)作物生長信息實時上傳至服務(wù)器,實現(xiàn)農(nóng)作物種植管理信息化、智能化。
5)智慧消防:通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將火災(zāi)預(yù)警、消防聯(lián)動信息實時傳送至服務(wù)器。
6)智慧城市:通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將各監(jiān)測站點采集到的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器,實現(xiàn)城市監(jiān)控預(yù)警。
1、城市交通管理
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)作為城市交通管理系統(tǒng)的信息采集終端,能夠?qū)⒏黝惖缆方煌ㄔO(shè)施(如標(biāo)志、標(biāo)線、信號燈等)信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送至城市交通管理中心,并實時展示在監(jiān)控畫面中,同時根據(jù)不同的需要發(fā)布不同的信息。其功能可概括為以下幾個方面:
1)通過監(jiān)控中心大屏,能夠直觀地掌握城市道路交通運行狀況、車輛通行狀況,以及各路口車輛的運行情況。
2)根據(jù)系統(tǒng)采集到的各路口信號燈、標(biāo)志標(biāo)線等信息,通過智能算法自動優(yōu)化信號燈配時與標(biāo)志標(biāo)線的設(shè)置,從而提高路口通行能力與通行效率。
3)通過系統(tǒng)監(jiān)測路面突發(fā)事件并及時進行處置,避免出現(xiàn)交通事故。
4)通過智能監(jiān)控平臺將事故信息發(fā)布給用戶,提供相關(guān)信息咨詢服務(wù)。
5)根據(jù)系統(tǒng)采集到的交通流數(shù)據(jù)以及相關(guān)氣象、地質(zhì)等數(shù)據(jù)進行綜合分析,預(yù)測交通流量流向、車輛出行規(guī)律等,為智能交通系統(tǒng)提供決策依據(jù)。
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)在城市交通管理中的主要應(yīng)用場景包括:
1)道路監(jiān)控:實時監(jiān)控路面狀況及車流量;
2)信號燈控制:實現(xiàn)城市道路上車輛的限速、控流、停車控制;
3)路口信號控制:實現(xiàn)路口流量檢測、交通誘導(dǎo)和信號配時優(yōu)化;
4)停車場管理:實時監(jiān)控停車場進出情況;
5)電子警察監(jiān)控:道路行駛違法行為自動檢測并抓拍。
2、智能照明系統(tǒng)
以城市道路路燈為例,它是城市中重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施,根據(jù)不同路段的實際情況,其照明需求是有差別的,如路口、街道等處存在夜間時段的照明需求,而在一些特殊區(qū)域則需要白天滿足照明需求。如果采用傳統(tǒng)的人工管理方式進行路燈控制的話,不僅耗費人力、物力、財力,而且效果并不理想。
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以對城市道路路燈進行智能化控制與管理。系統(tǒng)通過安裝在道路上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對路燈的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測和信息采集,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾碇行?。管理人員可以對每個路燈設(shè)備進行實時監(jiān)控和控制,根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)路燈開關(guān)燈時間、開啟數(shù)量和間隔時間等信息,確保每盞路燈都能保持最佳工作狀態(tài)。通過智能網(wǎng)關(guān)對各個路燈設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進行集中管理和分析,可以在發(fā)現(xiàn)照明設(shè)備存在故障時及時預(yù)警并安排人員進行維修。
3、環(huán)境監(jiān)測
環(huán)境監(jiān)測主要是指對工業(yè)企業(yè)、倉庫、電力、加油站、核電站、變電站等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的溫度、濕度、照度等環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)控及預(yù)警。智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān),可以對工業(yè)企業(yè)或倉庫內(nèi)的溫濕度、照度等數(shù)據(jù)進行實時采集,然后通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)上傳至云服務(wù)平臺,并可以對環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析,根據(jù)不同的報警閾值實現(xiàn)預(yù)警,或者通過控制系統(tǒng)進行設(shè)備開關(guān)機操作。
在工業(yè)應(yīng)用中,可以根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際情況,選擇合適的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)采集和存儲。例如,在倉庫內(nèi)可以選擇物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)來實時監(jiān)測倉庫溫度變化情況,并通過手機 APP實現(xiàn)溫度預(yù)警;在核電站中,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以實時采集核電站內(nèi)溫度情況并上傳至服務(wù)器進行存儲和分析,同時可以通過手機 APP實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程讀取;在變電站中,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以實時監(jiān)測變電站內(nèi)溫濕度變化情況并將其上傳至服務(wù)器進行存儲和分析。
另外,在農(nóng)業(yè)方面,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以實時監(jiān)測農(nóng)田內(nèi)的溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù)并通過傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送至云服務(wù)平臺以供分析。例如,在農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)安裝物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以實時監(jiān)測大棚內(nèi)的溫度變化情況并將其發(fā)送至云服務(wù)平臺進行存儲和分析;在農(nóng)業(yè)大棚外安裝物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)則可以實時監(jiān)測室外環(huán)境數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至云服務(wù)平臺供分析。另外,在智慧農(nóng)業(yè)中還可以安裝物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的自動化管理等。
4、智慧農(nóng)業(yè)
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田內(nèi)環(huán)境、作物長勢以及農(nóng)作物的產(chǎn)量等多個方面的信息監(jiān)測,提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性和現(xiàn)代化水平。云服務(wù)平臺可以基于物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)對接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,并接收遠(yuǎn)程操作指令,從而實現(xiàn)對農(nóng)作物的遠(yuǎn)程控制、查看以及生產(chǎn)狀態(tài)預(yù)警等功能。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)一般是部署在農(nóng)作物種植大棚內(nèi),通過采集環(huán)境數(shù)據(jù)、作物生長情況等數(shù)據(jù),并將其發(fā)送至服務(wù)器,實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的控制。通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)能夠采集土壤溫度、濕度、光照強度等數(shù)據(jù),并將其發(fā)送至云服務(wù)平臺進行數(shù)據(jù)分析和處理。用戶可以通過手機 APP、電腦客戶端等終端查看農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)、土壤情況和農(nóng)作物生長情況,從而為農(nóng)業(yè)種植提供更加科學(xué)準(zhǔn)確的指導(dǎo)。
在智慧城市建設(shè)中,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)主要應(yīng)用于交通管理、智能照明、環(huán)境監(jiān)測、智慧消防等領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將更加深入地滲透到各個行業(yè)中去,同時物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)也將被賦予更多的應(yīng)用價值和功能。
5、智慧消防
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)采用基于4G/5G的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)對消防設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和狀態(tài)監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)具有數(shù)據(jù)傳輸功能,可將傳感器采集到的信息傳輸至服務(wù)器。此外,通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可對消防設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制、故障報警和歷史記錄查詢等功能。
通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用,不僅能夠提升城市安全水平和應(yīng)急救援能力,也能促進城市智慧化管理水平,真正實現(xiàn)“智慧”城市。尤其在應(yīng)對極端天氣時,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將發(fā)揮關(guān)鍵作用。如在森林火災(zāi)發(fā)生時,物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可通過傳感器、攝像頭等設(shè)備實時采集火災(zāi)現(xiàn)場畫面及煙氣濃度變化等信息,并將這些信息傳輸至中心云平臺,由中心平臺對火情進行調(diào)度和指揮。