面向低功耗数据采集的物联网应用_俞巍.pdf

dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术162|面向低功耗数据采集的物联网应用俞巍，徐晖杭州科技职业技术学院，浙江杭州310012摘要：现阶段，随着我国物联网技术水平不断提高，各类智能设备层出不穷，据相关资料统计显示，平均每个人拥有3050个智能设备能够连接到网络上，这些设备大部分属于低消耗消费类终端。本文针对目前面向低功耗数据采集物联网应用现状以及存在问题进行分析，提出若干对策，逐步提高我国物联网应用的质量和水平。关键词：低功耗；数据采集；物联网；应用中图分类号:N37文献标志码:ADOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.12.035 0引言目前，低功耗数据采集的物联网应用已经衍生出层出不穷的智能设备，据研究表明在未来每个人身上穿戴的产品都有可能变成智能设备，比如：智能外套、智能跑鞋、智能足垫等，每个人驾驶的车里面会充满各种智能设备；又如：车载HUD、具有导航功能的智能设备、小型汽车调节器等，由此可见，低功耗数据采集的物联网应用于智能家居、可穿戴、医疗设备等领域，同时结合美的智慧家居、绿米联创、东软集团、机智云、创感科技等现代化趋势，为物联网新型技术的发展提供支撑1。1低功耗数据采集的物联网基本理论1.1物联网的概念所谓物联网它属于信息技术的重要内容之一，同时也是信息化的标志之一，顾名思义就是将物物相连接的互联网，物联网技术仍然是以互联网作为发展技术，并且向外扩散与延伸的网络技术，结合的物品与物品，二者之间实现了信息交流和通信，也是一种新型信息技术，结合了智能感知技术、自动识别技术等，因此也被称为是第三次科技革命，因此物联网与其说是一种网络形式，不如称之为业务的应用。1.2物联网相关技术物联网技术并不是单一的技术，其包括三项关键技术，具体如下。传感器技术2。这种技术是计算机应用过程中的关键技术之一，很多计算机都是利用这种技术实现数字信号的感应与传输，因此随着物联网技术的到来就把传感器模拟信号直接转换为数字信号才能够进行处理。RFID标签。这也属于一种传感器技术，融合无线射频与嵌入式技术，将二者有机融合从而形成了综合性的技术，主要是应用于自从识别以及物品管理中。嵌入式技术。综合了计算机、传感器以及集成电路三大技术，并且作为一种复杂新型的技术，实现了信息接收与处理，发挥了至关重要的作用。1.3物联网国内外应用情况物联网技术已经广泛应用于智能交通、政府、企业日常工作与管理、家居建设与装潢、工业、环境、卫生以及路灯照明与检测、个人健康以及老人护理等多方面，并且还被应用于我国国防安全建设过程中3。值得注意的是无论是国内还是国外，都将物联网技术广泛应用于智慧物流领域中，全面促进我全球物流业的发展与完善，作者简介：俞巍，男，浙江杭州，讲师，研究方向：人工智能、物联网。电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|163大数据与云计算实现了物流企业又好又快发展。2低功耗数据采集的物联网应用现状低功耗数据采集的物联网应用场景主要涵盖三个方面：第一个是以人体为中心，包括智能的手表、手机、头戴式设备、虚拟现实设备等；第二个是以智慧家庭为中心，包括家庭的自动化、控制、娱乐、安全智能系统等；第三个是以智慧城市为中心，包括公用事业、交通、智能汽车、城市安防等。如果从产品和行业的角度来区分，则可以将其分为可穿戴、消费类电子和智慧城市三大块，很多人对于低功耗数据采集的物联网的认识或许比较片面，只停留在手机芯片上，然而通过数据研究重点探讨的内容可以得出其还可以应用于可穿戴、消费类电子等领域，我们也从这两个角度重新认识了低功耗数据采集的物联网，我国低功耗数据采集的物联网主要应用于以下三个方面。2.1智慧家居家电行业的确受到了物联网的冲击，传统的家电企业面临产品的竞争、利润的变薄、制造业人口红利的消失等挑战。作为一个家电企业，以美的企业为例，美的智慧家居也寻求向物联网的一个转型，站在美的的立场上来看，低功耗物联网在智能家居中的应用场景可分为三类：第一类是共享家电，2G时代在实践中遇到的很多网络无法很好覆盖的地方，借助低功耗物联网能够解决信号死角的问题；第二类是智能家庭，设备联网不稳定的情况，低功耗物联网能够带来服务的稳定性，监控、门锁等安全性要求高的地方，需要运营商网络的支持；第三类是智慧小区，社区的智能化需求是从屋内到屋外的无缝连接，而通过低功耗物联网就能搞定一个小区。与此同时，通过应用NB-IoT、eMTC等低功耗广域网络技术，必将产生不一样的智能家居产业，从而衍生出全新的商业模式，作为美的三大产品之一的租赁平台就是一个很好的例子4。无独有偶，关于低功耗物联网应用于智能家居所能带来的对商业模式的影响，基于NB-IoT技术完成的记录跟踪，可帮助厂商以更低的成本快速实现商用租赁运营，共享经济红利。值得注意的是，这种商用租赁解决方案所适用行业主要分为两种，一种是面向消费者领域的交通出行、生活服务，另一种则是面向企业的资产管理。同时，借助低功耗物联网的协助，对于千元以上的设备机会就非常大，就可以进入可运营的时代。2.2智慧医疗NB-IoT业务应用早已有所突破，进入了智能医疗设备领域。结合NB-IoT低功耗、深度覆盖等技术优势，能够实现不只是病区的物联网化和智能化，还要将医疗服务向基层家庭延伸，而很多实现有赖于智慧医疗与NB-IoT技术的结合，通过将面向低功耗数据采集的物联网与医疗技术相互结合能够在临床治疗上发挥十分积极的作用，满足广大群众对于医疗卫生工作的需求。2.3可穿戴给可穿戴加上一个合适的场景，那么可穿戴的价值就会凸显出来。同时，步态分析系统不仅可以用来进行身份识别，还可以用来疾病诊断、运动员的指导等。可穿戴、步态分析两个看似无关的行业，创感科技将两者的结合了起来，通过可穿戴设备采集数据，在云端搭建了算法平台进行数据分析，从而将高昂的费用降至百元级别，变人工介入为自动的分析解读。而在这个过程中，终端设备要想实现独立运行、保证联网的稳定性和较低的功耗便需要低功耗物联网的加持，未来NB-IoT或将在这一领域发挥极大的促进作用。3低功耗数据采集的物联网应用前景分析3.1低功耗数据采集物联网支持智能家居发展低功耗数据采集的物联网资深业务发展针对全球多模LTE物联网对智能家居发展的支持做了分享，随着蜂窝物联网技术的发展，包括低功耗数据采集的物联网在内的众多厂商都在思考如何将这一技术引入到智能家居应用当中。作为dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术164|一家全方位产品提供商，低功耗数据采集的物联网针对智能家居的发展有着不同的产品线来进行支持，除了蓝牙、WiFi、Zigbee等传统短距离连接方式以外，尤其看中NB-IoT及eMTC对物联网发展的推动作用。在物联网所提到的“万物互联”的愿景下，无法通过一两种通信技术就能满足所有连接需求，不同的应用场景需要不同的通信技术。低功耗数据采集的物联网面对物联网应用的广泛性以及场景的多样性给出了自己的应对方式推出蜂窝物联网领域的全网通解决方案，即在一款产品集成eMTC与NB-IoT这两种LTE窄带技术，甚至还集成了E-GPRS。如此一来，便能通过单个物联网模块设计满足全球运营商和终端用户不同的部署需求5。因此，低功耗数据采集的物联网推出的面向LTE物联网的调制解调器MDM9206，将eMTC和NB-IoT的组成提供增强的超低功耗和扩展范围，其目的就是为物联网日后发展提供系统化、多元化终端，增强蜂窝终端制造效果，优化物联网效果成本，结合调节器更好的为低数据物联网提供信息数据。目前，在低功耗数据采集阶段，数据信息挖掘工作才是关键，可以从海量信息中筛选出不完全的、有噪声的、模糊的数据，将部分有价值、潜在有用信息进行整合处理，实现低功耗数据信息汇总，这也是一个决策过程。值得注意的是，信息挖掘本质上属于一种交叉科学，将数据从低层次向高层次传递，在这种牵引下，实现了数据库技术、人工智能技术、可视化技术的综合应用，将物联网技术与低功耗采集技术相互结合，能够形成新的数据热点。3.2低功耗数据采集物联网支持可穿戴领域实践2014年，低功耗数据采集的物联网正式进军可穿戴行业，成为这个领域里第一家提出将4G应用于可穿戴领域的公司，比外其也不断的投入到可穿戴的领域，持续地将最新的技术引入到可穿戴这个行业里。到目前为止，低功耗数据采集的物联网拿到了整个中国市场中智能操作系统80%的份额，低功耗数据采集的物联网产品在应用的过程中展示出目前中国市场展的现状，从今年开始，几乎所有的大厂商都开始研发和上市各自的基于4G的可穿戴产品。低功耗数据采集能够实现高度自动化系统分析，及时归纳和总结物联网潜在模式，有利于实现物联网可穿戴管理，将挖掘到的数据全方位呈现出来，这也是低功耗数据采集时代最基本特征，例如：低功耗数据采集时代数据信息繁多、数据价值保密性小，信息处理速度快。低功耗数据采集时代的核心是物联网技术，基于物联网技术能够实现可穿戴数据信息挖掘，科学选择信息挖掘工具，充分发挥正确决策的作用。与此同时，在可穿戴领域，低功耗数据采集的物联网也推出了相应的发展战略：传感器方面，目前和众多的传感器厂商进行合作，不仅在算法、G-sensor、陀螺仪、心率等各方面做优化，而且还通过整合CSR的蓝牙技术和Atheros的WiFi技术也做了较强的优化；套片方面，大概分主芯片、电源芯片、射频芯片和蓝牙WiFi，总共四颗；软件应用方面，高通现在可以支持的软件有安卓，RTOS，三星Tizen6。低功耗数据采集的物联网凭借这些技术，可以为客户带来一个可穿戴整体解决方案，客户拿到解决方案后，便可以不再需要借助第三方研发。目前，低功耗数据采集的物联网针对可穿戴领域推出了两种产品路线：一种是针对中高端市场的Snapdragon Wear2100及针对低端市场的Snapdragon Wear 1100，未来还会提出基于2100做出优化的、新的可穿戴方案3100和1200。3.3低功耗数据采集物联网支持智慧物流体系低功耗数据采集物联网能够支持智慧物流系统，智慧物流主要体现在两个方面：一方面，低功耗数据采集能够实现水质监测，这有利于解决智慧物流中走水域路线问题，在水域附近安置监测站能够利用传感器传递信息，将该水域水质浑浊情况、pH参考值、泥沙总量、污染情况，采用物联网技术中的感知技术，能够搭建完整的水域水质监测数据平台，全面了解和掌握水域水质情况，为后续工作的开展提供数据支撑；另一方面，低功耗数据采集能够实现大气监测，电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|165大数据与云计算航空物流作为智慧物流的重要组成部分，在其中发挥了十分重要的作用，利用物联网技术能够对大气空气质量、空气污染物进行检测，尤其是有害气体、有毒气体等，有效检测物流航空运输段的空气质量环境，防止出现大气污染物入侵影响航空物流，因此，通过以上两点检测能够有效提高智慧物流发展的水平和质量，实现我国物流又好又快发展7。现阶段，在智慧物流领域广泛应用物联网技术已经取得了一定的进步，我国科学技术水平不断提高，使智慧物流得到了空前发展，将物联网技术与智慧物流相互结合已经成为时代发展的需要，但就目前而言，我国并没有形成固定的智慧物流发展方案，没有搭建统一物流信息平台，技术、人力、资源等内容匮乏，无法形成良好的智慧物流发展环境，这就需要利用低功耗数据采集技术，进一步优化智慧物流工作效果8。智慧物流的建立就是基于低功耗数据采集低技术，在感知层基础上实现信息的全面采集，利用条形码、红外线传感技术，能够及时有效获取物流信息，搭建数据库，在物流车辆上装置GPS定位系统，不仅能够监控智慧物流运输过程中路况情况，还能够优化车路，避免出现突发情况影响物流运输，在感知层满足要求之后，要利用传输层实现信息的传递，将现有通信网络与物联网有机融合，这样能够帮助分类物流信息，实现物流信息的初步处理、信息传输，结合数据传输实现信息技术交换，物流企业能够通过传输层获得的各项信息，获取感知层得到的物流数据信息，将二者信息进行汇