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五分钟带你了解物联网(IoT)及其未来应用方向

发布时间:2019-10-11 来源:工业机器人 2412

导   读

未来的IoT应用,将在不同行业中,和不同领域中,从简单的状态检测和自动化,向高阶的综合调度和智能化决策等方向沿进。

物联网与互联网的关系

物联网也是一种链接网络,而且也具备大量原来互联网、移动互联网的特点,通用的MQTT协议也运行于互联网的TCP/IP的基础之上。因此,物联网是基于互联网发展和拓展而来的互联网络,其简化的高层架构关系如下:

物联网与互联网关系示意图.jpg

1.物联网就是物物相连的互联,是基于电脑的互联网的进一步延伸和发展

2.物联网的参与方拓展到了所有可感知的设备和物品

3.物联网的很多通道和运作,仍需要互联网,特别是移动互联网的支撑

4.物联网由于工作领域和特性存在多个差异很大的场景,因此多种主流的协议和组网方式并存

物联网的整体架构与分层

物联网通常分为四层:感知、网络、平台和应用层;也有另一种常见的分法,是把平台层并入应用层,因此定义为感知、网络和应用层。各层的组成和对应关系如下:

物联网整体架构与分层.jpg

感知层通常由终端设备来履行,像人的终端神经一样,使智能网络和中控系统能感知未端状态,并执行下达的指令;其中不具备独立寻址的传感器一种是通过网关接入物联网,或者是与有独立寻址和连接能力的设备相连,通常视为该设备的一部分,以外设的身份存在。

物联网主要的连接技术

网络层分成两种,一种是网关与传感器之间的联接,称之为局域网联接,有对应的协议;一种是直接接入,并与数据中心或云平台的中控平台连接,这是广域网联接。目前广域网也有多种接入技术,但不管哪种接入技术,都需要通过标准的传输协议,才能建立起对话。主流的MQTT是由IBM公司开发的,基于TCP/IP协议之上。

可以看到,主要的局域网接入和广域网接入技术在速率、功耗等不同指标中各有优劣点:

物联网主要连接技术.jpg

可以看到,不管是局域网还是广域网,其连接协议都分别有高(>10M)中(>1M)低(<1M)不同的速率,通常高速率也意味着高功耗。这两个特性,决定了不同的连接协议有着不同的用途。通常高速协议用于有外来供电、需要大量图像视频或其它大数据量交互的场景;而低速协议,则通常用于电池供电、信息密度低的传感器数据读取、自动化设备控制等场景。

以下是未来这三种不同类型协议的应用领域和规模预估:

2020年连接分布.jpg

低速率广域协议将连接更多设备:大量低频、流量吞吐要求小的场景,未来将大规模对低速率广域互联网存在需求,除了Zigbee等之外,我国主推的NB-IoT也是前景可期。

物联网应用的主要特点

互联网是连接计算机和移动智能终端的网络,基本上是围绕着人主动触发的场景展开应用。而物联网是物物之间的互联,更多是基于物品对本身或周围环境的感知而触发的自动化应用场景,两者之间的关系对比如下

物联网应用的主要特点.png

就如前面所述,物联网与互联网不是相互独立、泾渭分明,而是一个对另一个的延展。现在有越来越多的趋势展现,物联网结合人工智能,两者是快速技术进展的当下,技术快速成熟,在多个领域的应用日益具备商用条件,并极大促进了原来互联网场景的智能化和自动化能力,从而为用户提供新的价值。

以下的图示,简单地罗列了未来常见的互联网接入设备,如何日益集成更多的IoT设备,并在人工智能的辅助下,实现更智能、更强大的功能,从而更好地提高原来互联网应用的体验:

互联网接入设备.jpg

互联网接入设备在呈现多样化、移动化和功能复合化的特点

随着硬件性能上升、体积和成本迅速下降,互联网设备接入了大量的IoT器件,来增强复合性功能

一个传统的互联网应用,会得到智能化和自动增强的体验提升,比如:

视频通话时的防抖、亮度适应

基于LBS的位置共享

基于位置感知的立体声源定向

总体来说,基于AI, IoT技术的快速发展,未来的电气设备,将沿着越来越自动化智能化,无人干预的方向发展,也就是达到最终的无感智能的状态,以下是在不同的阶段,几个常见操作的对比:

比如第一项的环境调节,以空调为例 ,在人工操作参考的第一阶段,通常是设备附带的温度计,告知你的环境温度,你可以进行特定温度的设定,这时候压缩机会根据情况开启,比如已经到达设定温度就休眠,等有偏差再工作;在第二阶段,你可以通过手机或电脑,来设定前半夜后半夜和清晨的不同时段温度的要求,然后中控系统按计划向空调发实时指令;到了无感智能阶段,空调是根据你穿戴设备把你的体温、心跳等信息传给中控,它再结合环境温度,算出一个智能的指令,让空调在人不用干预的情况下,一直保持最适宜的环境温度。

空调温度调节操作参考.jpg

物联网产业已经到了快速应用的阶段

根据Machine Research的预计,全球物联网的连接数,将在未来五年内,每年以超过两位数的速度增长,并且到了2025年,预计联网数将达到270亿。而工信部等组织则预计,我国2020年IoT相关产业的产值就将达到1.8万亿元人民币。

根据IoT Analytics发布的2018年IoT行业项目数排名,智慧城市、工业互联和建筑互联也都在快速发展:

物联网产业发展状况.jpg

未来的IoT应用,将在不同行业中,和不同领域中,从简单的状态检测和自动化,向高阶的综合调度和智能化决策等方向沿进:

2018年IoT行业发展状况.jpg

首先从公共设施领域,再到商用领域最后在个人领域(高频高复杂度)应用

从遥测遥感遥控,再到自动调节,最终到智能调节

同时向单品智能和整体解决方案智能进行发展演进

本文来源:工业机器人

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分隔符2.gif

从物联网的应用可以看到,未来物联网无论是商用还是公共设施领域的应用都将更加广泛。而此时加入物联网行业无疑是一个最恰当的时机,正值5G应用的抢先时间,一切都那么恰好,而这恰好中,天海星两江数码工坊又恰好为物联网与云计算企业提供了优质的生产环境。

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天海星两江数码工坊效果图3.jpg 

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