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物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

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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,目前互联网三大互联网头部企业均有相关的物联网业务,也有One Net等平台,服务器端已经成熟

MQTT通信传输协议

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JSONMODBUS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。

数传电台DTU网关

   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

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

智能抄表方案

以上只是物联网的两个简单应用,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,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


https://www.wjx.cn/jq/84863372.aspx