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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:2019-10-09 来源:金属加工

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。

物联网的起源有多个不同的说法,一是1990年施乐在线可乐售卖机。1995比尔盖茨在著作《未来之路》中提到物联网。正式提出有说是Peter T. Lewis于1985年提出,也有说是麻省理工大学的Kevin Ash-ton教授于1999年提出的,“万物皆可通过网络连接”。现在比较通用的定义是:将可感知设备、可独立寻址的物体进行互通互联的网络。和以前互联网一样,接入的设备必须是可以寻址,才能具备唯一的身份,发起与其它设备的对话。

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:

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:

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:

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:

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:


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:

1.视频通话时的防抖、亮度适应

2.基于LBS的位置共享

3.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。

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:


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:

1.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

2.从遥测遥感遥控,再到自动调节,最终到智能调节

3.同时向单品智能和整体解决方案智能进行发展演进

文章来源:物联网智库


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