物联网漫谈

1 物联网是什么

最近几年物联网的概念频频见于各媒体,热度不断。那么物联网究竟是什么呢?

        物联网俗称IOT,thing of Internet,即万物互联。各个终端(可以是一辆车,一台电冰箱,一盏电灯),通过一定的手段连接彼此,共享信息,通过边缘、云端的计算来实现服务,生产制造的智能化。物联网的到来,将大大地提升我们生活的品质,节省时间,降低各行各业甚至整个社会的成本。也孕育了一大波商机。中国制造2025中提到要实现制造业的智能化,信息化。而物联网的相关技术,公司,供应链,人才就是中国制造2025的基石。德国,将工业物联网(工业4.0)视为国家战略,集合了政府,大公司如西门子,宝马等制造业巨头,整合了资金,技术,人才,一起来推动物联网的发展。

       当今中国的制作业正处于转型期,面临着内忧外患。于内,环境标准地提高、人力成本的上升,使得制造成本越来越低。于外,越南,印度等东南亚国家的人口增长,技术发展,基础设施地完善,不断地侵蚀着中国企业的订单,大于取代中国的世界工厂地位的势头。近年来,外资企业正不断地外迁。以Nike为例,现在中国只负责15%的生产订单,其他大多在越南制造。可以说,中国的物联网发展势在必行,制造业的工业物联网迫在眉睫。

       同时,在物联网的赋能下,农业也会迎来翻天覆地的变化。农业是国家的根基,农业很重要,农业也很辛苦。相较于其他行业,农业更难吸取优秀的人才。在日本,从事农业劳动的职业者平均年龄是67,农业面临着后继无人的尴尬。从热量计算,日本需要进口66%的食品。国之命脉握于他人之手。我们国家的情况也不容乐观,地势西高东低,平原少,优质耕地更少,分布分散。通过物联网,实现喷灌,施肥,光照的自动化、智能化,将有效地提高农业的生产效率,增加粮食产量。农户也可以根据市场的需求,选择性地种植作物,获取更好地经济效益。在物联网的赋能下,农业不一定是面朝黄土背朝天,而更多地是在中央的控制室中完成生产的大部分监督,操控。通过智能化的农业,可以改善艰苦的作业条件,有利于吸引更多地优秀人才投身农业。

 

2 物联网的组成部分

       简单地来说,物联网通常分为感知层、网络层、数据层、应用层。相关技术包括电池技术,无线组网技术,大数据分析等。

        

2.1 感知层

        感知层由各种各样的传感器组成,比如检查温度,湿度,压力,电压,气压,曲率等物理或者化学参数的仪器。很多场景下,传感器安装于无人值守场景,需具备自由,可靠,持久的特性。并且通过一定的无线连接技术,如WIFI,蓝牙等连接至局域网、Internet。传感器通常由电池供电,保证10年甚至更长的供电周期,只需支付一次施工的成本,维护工作量和成本都应当较少。使用无线、自带电池的方式,与传统的布线供电相比,能更大地提高安装的灵活性。并且可以根据具体的使用需求,增加部署传感器

        给传感器供电的电池,通常需满足耐高温,耐低温,使用寿命长,安全稳定性高等特性。电池技术,是物联网的基础技术,将极大地制约着物联网数据的收集,发送频率。物联网的联网协议也是目前各大公司的研究重点。物联网是自组网,去中心化的。各个感知器,通过组网技术形成庞大的局部网络,网络中的个别节点故障不会影响到整个网络的连通性。如MESH网络,专有蜂窝网络。市面上有NB-IoT、LoRa、eMTC、Sigfox及ZigBee提供网络连接技术的公司。

2.2 网络层

        网络层包括用于组成局域网,连接Internet的各种网络设备及相关的组网协议与技术。

2.3 数据层

        数据层用于集中的收集,存储,分析数据,是整个物联网设施的心脏。通过数据的分析及消息的反馈来实现生产制造,安全监控等领域的智能化。感知层设备采集的数据通常是巨大的。通过2000以来互联网的发展,大数据处理技术已经相当成熟,通过HADOOP,SPARK等分布式计算组件,HIVE,HBASE等分布式数据库,可以有效地解决物联网中的数据存储,分析需求。同时伴随着物联网的深入发展,一定会涌现出大量的数据分析需求。

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