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物聯網的起源、現在及未來

張杰一 ? 來源:張杰一 ? 作者:張杰一 ? 2022-05-10 10:59 ? 次閱讀

首先,物聯網是什么?

【百度百科】物聯網是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術,實時采集任何需要監控、 連接、互動的物體或過程,采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息,通過各類可能的網絡接入,實現物與物、物與人的泛在連接,實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等的信息承載體,它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡 。

物聯網的起源

1999年,麻省理工學院的凱文·阿什頓(Kevin Ashton)教授首次提出物聯網(Internet of Things)的概念。他也因此被稱為“物聯網之父”。

一、物聯網的史前

起初,傳感器、繼電器等硬件要實現協同工作,需要一臺專用的計算機設備,即 可編程邏輯控制器PLC),最早的PLC有PDP-14(1969年)、SIMATICS4(1973年,西門子)等。PLC有體積小、可靠性好、使用壽命長、編程簡單、維護方便等很多優點,這使它在工業領域得到迅速推廣應用。

在互聯網和傳感網誕生之前,如果要實現自動化,最好的方式便是以PLC作為控制中心。所以,在2000年以前,便有許多用PLC實現物聯網系統,比如養殖用途的環控箱:

1980年之后,以51單片機為代表的MCU技術蓬勃發展,MCU有成本低,體積小、功耗低等優點。逐漸有公司使用MCU作為控制中心,連接傳感器及繼電器等硬件,比如溫度自動控制器:

MCU方案適合在細分領域深耕,比如:養殖場、魚塘、農林等。但是MCU的開發周期長,難度大、軟硬件成本高,雖然研發成本高,只有批量化生產才能充分降低成本。

二、物聯網的現在

2000年之后,隨著移動通訊技術的興起,2G、3G、4G依次更迭,設備聯網也初步成為可能。此時物聯網的主要形式是“+移動通訊網關(模塊)”的方式,簡單說就是自動化聯網。

其后通訊模塊越來越便宜,流量費越來越低,專用于物聯網的NB-IoT技術出現,更是催生了一種新的形態,即:移動通訊網關(模塊)+傳感器/控制器,比如聯網的溫度傳感器

2.1、數字傳感器和控制器

誕生于1979年Modbus協議,由于其簡單可靠的特性,在傳感網絡非常流行,硬件廠商基于STM8等廉價芯片打造數字傳感器和控制器。數字傳感器有免調試、通用性強等優點,在物聯網項目中得到廣泛使用。由于Modbus是總線協議,支持多個從站,可以很方便搭建物聯網系統。只要兼容標準Modbus,就可以讓數字傳感器和控制器直接聯網,通過云服務器來實現自動控制的物聯網系統,并且能夠通過手機或小程序進行遠程操作。

2.2、Web組態

2014年之后,HTML5標準形成,三大Web框架(Angular、React、Vue)流行,網頁端可以實現豐富的功能,而基于SVG技術實現的組態效果不亞于工業用的HMI人機交互屏。典型如有人物聯網的云平臺:

2.3、方案對比

當下主流的物聯網方案對比:

網關+PLC 通訊模組+MCU 網關+數字傳感器和控制器
硬件成本
開發周期
開發難度
安裝維護
適用場景 工業,及準工業場景 批量化產品 大部分場景
典型產品 環控箱 魚大大 棚管家

總結:

第三種方案最簡單,快速,是中小型或初創物聯網企業的首選方案

2.4、邊緣計算

雖然第三種方案更流行,但是也存在一些問題:服務器壓力大、網絡實時性差、斷網即失控,因此正在慢慢被實際的物聯網項目拋棄。為了解決以上問題,只有將服務器的功能下移,于是就形成了邊緣計算方案,以智能網關為代表,比如:

三、物聯網的未來

觀察物聯網的發展,我們可以肯定的是邊緣計算的模式會越來越流行,未來標準化、通用化的智能網關會越來越多。有幾個問題需要在未來解決:

通訊安全,直接透傳并不可取,網關與云服務器之間需要更安全的鑒權機制和通訊方式

自組網,目前的RS485+Modbus架構還需要配置地址,麻煩,有使用門檻

四、物聯大師

物聯大師是 真格智能實驗室推出的開源且免費的物聯網采集和控制系統,集成了Modbus和PLC等多種軟硬件協議,支持數據采集、公式計算、定時控制、異常報警、自動控制策略、流量監控等功能,適用于大部分物聯網或工業互聯網應用場景。系統兼容大部分數據網關(DTU),支持遠程調試(透傳),可以安裝在現場的電腦或工控機,也可以部署在云端服務器上。系統支持可視化顯示,內置編輯器和組件庫,能夠實現Web組態(SCADA),可以投放到大屏上。

審核編輯:湯梓紅

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