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        • 萬物互聯時代下,企業如何加速布局物聯網(IoT)

          adinnet / 2022-06-06 17:22 /洞察

          物聯網(Internet of Things)概念最早于1999年被提出,經過20余年的發展,物聯網已在無數個場景實現商業落地。比如 To C 端的智能家電,To B領域的智慧園區、智慧工廠等,都是物聯網技術比較成熟的應用領域。

          通俗地講,物聯網是指通過信息傳感設備(例如無線傳感器網絡節點、射頻識別設備傳感器、GPS等信息傳感器,紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等)按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。發展到今天,物聯網正在從簡單的監測和自動化,向綜合調度、精準決策等高級階的方向迭代更新。


          物聯網VS互聯網

          物聯網,即物物相連的互聯網。以汽車開鎖為例,用戶通過手機APP遠程進行操作后,指令從接入互聯網的物(手機)發送到云平臺,云平臺追蹤到接入互聯網的物(車端電腦)下發指令,車執行完命令后,交執行結果反饋至云平臺。此時,用戶的整個操作被記錄在云端,隨時可通過手機APP查詢歷史記錄。這是常見的物聯網場景,“物”接入互聯網,數據和信息互聯互通匯聚到云端,通過人機交互完成操作。

          因此,物聯網是基于互聯網發展和擴展而來的互聯網絡,通過物與物的互聯,實現動態監測和智能感知。


          物聯網的分層架構

          物聯網分為感知層、網絡層、應用層三層架構。感知層由終端設備履行,負責執行下達的指令;應用層指前端業務平臺,通過人機交互為不同場景賦能,如智慧園區、智慧工廠等。而網絡層利用多種通訊技術,遵循標準協議,讓物與服務器進行聯接。由于不同硬件間的尋址、運算等能力不同,網絡層分為兩種:局域網聯接和廣域網聯接。

          局域網聯接,指不具備獨立尋址及運算能力的傳感器與網關之間的聯接,如WIFI和藍牙,有對應的協議;廣域網聯接指具備獨立尋址及運算能力的設備直接接入,如 NB-IoT,并與數據中心或云平臺的中控平臺連接。

          所有的接入技術,都要通過標準的傳輸協議,才能實現數據采集與互通。當下常見的物聯網協議 MQTT、MQTT-SN、CoAP、LwM2M、HTTP、LoRaWAN、NB-IoT。


          常見的物聯網協議

          物聯網場景復雜多樣,設備條件、網絡穩定性、設備功耗、設備連接數量等因素差異較大,造成物聯網設備的傳輸與互聯網在著很大的不同,因此產生了多種物聯網通訊協議。

          • MQTT-SN協議

          MTQQ協議運行于TCP協議棧之上,對于電量有限的設備(如傳感器)不太適用,為了解決這一問題,MQTT協議的傳感器版本MQTT-SN協議出現。

          • CoAP協議

          CoAP協議采用C/S架構,最小的數據包僅有4個字節,適用于無線傳感網絡,支持內建的資源發現格式,支持對資源進行緩存,從而優化性能。

          • LwM2M協議

          LwM2M由OMA定義,使用RESTful接口,提供設備的接入、管理和通信功能,適用于資源有限的終端設備管理的輕量級物聯網協議。

          • Zigbee協議

          Zigbee是一種網狀網絡無線協議,具有低功耗、低成本、低延時、高安全的特性,主要服務于建筑和家庭自動化應用,是物聯網中最流行的網狀協議之一,用于局域網連接,以網關的的身份接入各種設備。

          • NB-IoT協議

          NB-IoT由3GPP標準化組織制定,降低了對通信品質的要求,在GPRS的基礎上覆蓋增強20dB,覆蓋范圍是GPRS的三倍,當前NB-IoT已進入億級連接時代,發展迅速。

          • LoRa協議

          LoRa 協議是一個低功耗、低功耗、高容量、低成本、安全系數高的標準協議,特點是同功耗下傳播距離更遠,具有較高的靈活性,適用于智慧城市、樓宇監測等應用場景。

          從功能角度劃分,協議分為物理層協議,負責設備間的組網及通訊,包含 3G/4G/5G、NB-IoT、WIFI、ZigBee;以及應用層協議,主要負責運行在傳統互聯網TCP/IP協議上的通訊設備,常見的包含HTTP、MQTT、CoAP等。

          從應用視角來看,協議可以分為云端協議和網關協議。云端協議指建立在 TCP/IP 上的協議,支持 TCP/IP 的設備可以通過 WIFI 及以太網,使用 HTTP、MQTT 等接入云端;網關協議適用于短距通信無法直接上云的協議,如藍牙、ZigBee 等。

          當前物聯網協議呈多元發展,甚至各種協議間可以互補,企業需要根據技術特性、應用場景等需求,在實際項目中選擇合適的物聯網協議。


          物聯網的應用場景

          物聯網是物物之間的互聯,是基于物品對本身或周圍環境的感知而觸發的自動化應用場景,在高傳感密度和高網絡覆蓋的前提下,可以在動態監測、狀態調度、自動化操作和大數據分析領域創造價值,如智慧電力、智慧園區、智慧城市、智能制造等應用場景。

          艾藝智慧電力案例中的物聯網應用

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          在艾藝為某電力企業打造的智慧電力項目中,面對供電側和用電側大量的物聯網終端,設備接入的復雜性成為一大挑戰。艾藝設計的匯聚網關和邊緣接入網關支持GPRS、4G/5G、LoRa、WIFI、ZigBee等多種無線通信方式,為客戶在多樣場景提供靈活多樣的組網選擇。支持HTTPS/MQTT TLS安全通道連接云端。

          匯聚網關采用分布式部署,通過集中管理,實現設備即插即用,快速接入云端,減少項目實施的人力成本和時間成本。邊緣接入網關擁有高效微服務能力,適合超低時延、高效能的業務場景。

          艾藝智慧園區案例中的物聯網應用

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          智慧園區項目包含安全監管、信息展示、環境監測、智慧停車、樓宇監測、能耗監控等多個體系,需要接入大量的物聯網終端,面臨綜合布線、設備接入、統一管理等挑戰。

          此項目中存在大量移動設備部署在網線無法觸達的邊緣地帶,采用“泛化聯接”方式,通過5G、WIFI等無線網格承載,讓海量數據被統一收集、分析、處理。系統采用微服務分布式系統架構,各節點都可實現集群部署;集成3S技術實時監測園區內人員位置、設備監測;應用系統采用B/S架構,集中式與分布式相結合,保障安全與可擴展性。

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          艾藝致力于為企業提供智慧園區、智慧工廠、智慧能源等一體化解決方案。在物聯網布局環節,向下連接智能終端設備,向上集成行業應用,在“多協議接入、多渠道接入、多網絡接入”方面有豐富的服務經驗和成熟應用,大大提升企業的設備管理能力,提供多種安全防護措施,保障數據安全和設備監測。

          艾藝物聯網數據中臺解決方案通過開放標準的 MQTT、CoAP 和 LwM2M 協議連接任何設備,靈活應對智慧園區、工業場景中的復雜多樣的情況,同時支持通過邊緣工業協議網關軟件 Neuron 轉換成統一的 MQTT 協議接入,滿足絕大多數物聯網場景下的數據采集需求,為企業的物聯網業務提供高效可靠的數據接入層。


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