物聯網應用設備的無線通信技術底層邏輯

　　自從1998年開始建立物聯網概念，其發(fā)展逐步從傳感網絡，進化到數據采集，目標控制，使用的無線通訊技術也從開始的RFID+互聯網的形式進化到多種形式的終端網絡+互聯網的形式。

　　一、核心設備

　　當前物聯網應用設備比較重要的核心是MQTT服務器，使用MQTT協(xié)議進行數據通訊可以免去常規(guī)C/S架構中服務器搭建較為復雜的問題，提前將MQTT服務器搭建在公網上，所有的終端設備作為客戶端接入服務器，利用MQTT的發(fā)布/訂閱模式，通過MQTT服務器的轉發(fā)，即可實現設備間的通訊，同時由于發(fā)布訂閱的機制，多客戶端同時訂閱發(fā)布同一個主題，即可實現設備互通，數據單播組播，服務器端已經成熟。

　　二、通訊協(xié)議

　　關于數據通訊協(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)設備常用的等，其中JSON協(xié)議是在網絡通訊中使用較為廣泛的，基于JSON協(xié)議鍵值對，數據點的形式，可以很好的傳遞數據信息。

　　三、終端及網關

　　終端及網關，終端部分可以是多種多樣的，在工業(yè)互聯網上，終端可以是PLC或者基于MODBUS控制的IO類設備，此類設備通過網絡轉RS485總線、RS232總線，實現終端與平臺、終端與終端通信;在農業(yè)互聯網上，可以使用網絡轉LORA無線技術通信，數據協(xié)議可以是JSON轉MODBUS或者其他，實現終端設備與平臺，設備與設備之間無線通信，以上兩種在服務器端建立管理平臺，即可實現對設備的管控，采樣的數據也可以保存在平臺，進行數據分析。

　　四、接入方式

　　多種接入方式，由于無線通訊技術的發(fā)展，設備入網方式已經可以選擇有線網，光纖，WIFI無線網絡，4G網絡，作為網關的產品除了與網絡通信也需要將數據傳輸至下游終端設備，這些設備可以是PLC、水表電表、通風設備開關、灌溉系統(tǒng)開關、空調電視洗衣機等等，只要是可以通過電子手段控制，或者間接通過其他設備控制的各種終端，均可接入網絡，正是真正意義的互聯網。

　　五、應用場景

　　一個很簡單的應用就是智能家居。

　　比如室內環(huán)境調節(jié)，網關通過室內溫度、聲光傳感器檢測傳感器，將采集數據傳送到服務器，服務器通過預設條件，控制空調調節(jié)室內溫度，控制窗簾或者電變玻璃，控制透光率，使室內達到適宜的居住環(huán)境，甚至可以通過深度學習，自動根據居住者進行調節(jié)。

　　比如智能門禁，居住者可以遠程控制，設置門禁權限，遠程關門，室內監(jiān)控聯網聯動公安系統(tǒng)，預防入室搶劫，偷竊等。

　　這里使用到的技術有邊緣采集，比如采集溫度傳感器，噪聲傳感器，光強傳感器，這些設備可以使用簡單的modbus協(xié)議或者其他協(xié)議，網關采集數據之后，數據按照一定的條件通過MQTT協(xié)議上傳到服務器，服務器可以在局域網，也可以在外網上，視頻監(jiān)控數據可以在服務端分析，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，通過布設在小區(qū)內的zigbee網關，定時采集小區(qū)內的電表，將電表數據同步至云端，平臺通過下行控制指令可以控制開關閥門，開合水閘氣閘，即將欠費也可以通過推送短信，郵件，微信等將數據下發(fā)至用戶提醒繳費。在偏遠山區(qū)可以將zigbee模塊替換成4G無線模塊、lora模塊或者NB-IOT模塊，實現遠程采集控制。

　　智能城市

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

　　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設施和設施。LoRa 技術以低成本和低功耗為目標的事實使該應用程序有效地成為可能。

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

　　LoRa技術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用當中。

　　智慧醫(yī)療

　　LoRa技術憑借其低功耗、低成本以及覆蓋范圍廣的特點，還適用于醫(yī)療應用。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的可穿戴設備可實時監(jiān)控阿爾茨海默氏癥患者情況，當患者離開指定的安全區(qū)時，這些設備會及時提醒護理人員，從而確?；颊叩淖畲蟀踩?/p>

　　LoRa設備也可應用于兒童可穿戴設備，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，當他們有危險和意外時也能最快時間找到。

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

　　智能農業(yè)

　　對于智能農業(yè)，節(jié)約成本，了解農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作物以及農產品的生長環(huán)境進行檢測，了解農作物的灌溉以及生長情況，降低水資源和光資源的消耗，很多偏遠農場牧場都并沒有覆蓋蜂窩網絡，更不用說4G/LTE了，這時候使用LoRa技術搭建私有物聯網就可以將農作物的數據定期上傳，做到遠程管理了

　　以上只是物聯網的簡單應用，實際應用中，物聯網應用可以涉及智慧農業(yè)，工業(yè)控制，智能家居，智能抄表，汽車運輸，地質檢測，電力監(jiān)測等各種物聯網應用領域，是萬物互聯的基礎。