物聯(lián)網(wǎng)單品開發(fā)與系統(tǒng)創(chuàng)新

物聯(lián)網(wǎng)單品開發(fā)與系統(tǒng)創(chuàng)新探討研發(fā)總監(jiān)：彭友a(bǔ)mesbdf@126.com2014-06-1物聯(lián)網(wǎng)單品開發(fā)與系統(tǒng)創(chuàng)新探討1、物聯(lián)網(wǎng)是什么2、無線傳輸技術(shù)3、單品開發(fā)4、單品+小系統(tǒng)(子網(wǎng)）=小套裝5、系統(tǒng)創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)是什么物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，縮寫IOT）物聯(lián)網(wǎng)一般為無線網(wǎng)，由于每個(gè)人周圍的設(shè)備可以達(dá)到一千至五千個(gè)，所以物聯(lián)網(wǎng)會(huì)包含500兆至一千兆個(gè)物體，在物聯(lián)網(wǎng)上，每個(gè)人都可以應(yīng)用電子標(biāo)簽將真實(shí)的物體上網(wǎng)聯(lián)接，在物聯(lián)網(wǎng)上都可以查找出它們的具體位置。通過物聯(lián)網(wǎng)可以用中心計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器、設(shè)備、人員進(jìn)行集中管理、控制，也可以對(duì)家庭設(shè)備、汽車進(jìn)行遙控，以及搜尋位置、防止物品被盜等各種應(yīng)用。我給它定義：將傳感器和裝備嵌入到各監(jiān)控對(duì)象(物體）中，通過計(jì)算機(jī)和云計(jì)算將各領(lǐng)域整合在一起對(duì)數(shù)據(jù)、視頻等信息采集、匯總、分析，使人們?cè)赑C端或移動(dòng)端能快速對(duì)對(duì)象進(jìn)行識(shí)別、控制、管理。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域一、產(chǎn)業(yè)鏈1、設(shè)備(單品）制造商2、系統(tǒng)集成商

3、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商4、平臺(tái)供應(yīng)商二、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)1、傳感器技術(shù)2、RFID識(shí)別技術(shù)3、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)三、應(yīng)用范圍物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場(chǎng)照明管控、老人護(hù)理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測(cè)、食品溯源、敵情偵查和情報(bào)搜集等多個(gè)領(lǐng)域?？偨Y(jié)為：智能工業(yè)、智智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能家居安防、智能醫(yī)療、智能照明、智能建筑等。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)從硬件上分為：有線和無線兩種一、有線技術(shù)

1.IEEE802.3(Ethernet) 2.EIB/KNX 3.LonWorks 4.BACnet 5.X-10 6.PLC-BUS 7.CresNet，AXLink8.FDDI二、無線技術(shù)

1.NFC技術(shù)

2.RF射頻技術(shù)

3.藍(lán)牙(Bluetooth)4.Wi-Fi5.3G6.4G7.Z-Wave8.Zigbee物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)1.IEEE802.3(Ethernet以太網(wǎng))：1975年:美國(guó)施樂(Xerox)公司的PaloAlto研究中心研制成功[METC76]，該網(wǎng)采用無源電纜作為總線來傳送數(shù)據(jù)幀，故以傳播電磁波的“以太(Ether)”命名。1983年：美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)IEEE802委員會(huì)以美國(guó)施樂(Xerox)公司+數(shù)字裝備公司(Digital)+英特爾(Intel)公司提交的DIXEthernetV2為基礎(chǔ)，推出了IEEE802.3。該技術(shù)的典型應(yīng)用即是互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)二、EIB/KNX KNX是家居和樓宇控制領(lǐng)域唯一的開放式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是由歐洲三大總線協(xié)議EIB、BatiBus和EHS合并發(fā)展而來。該協(xié)議以EIB為基礎(chǔ)，吸收了BatiBus和EHS中配置模式等優(yōu)點(diǎn)，提供了家居和樓宇自動(dòng)化的完全解決方案。

2013年4月，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式批準(zhǔn)發(fā)布了《控制網(wǎng)絡(luò)HBES技術(shù)規(guī)范——住宅和樓宇控制系統(tǒng)》(GB/T20965-2013)為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。HBES技術(shù)是在EIB(EuropeanInstallationBus)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。KNX協(xié)會(huì)的成員ITEI、ABB、海格、施耐德、西門子等企業(yè)參與了該標(biāo)準(zhǔn)的起草工作。

物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)三、LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線

LonWorks和現(xiàn)場(chǎng)總線是同義詞，現(xiàn)場(chǎng)總線是指以工廠內(nèi)的測(cè)量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，也稱現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器之間的通訊進(jìn)行特化的網(wǎng)絡(luò)。

LonWorks是由美國(guó)Echelon公司于1990年12月開發(fā)成功的全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

LonWorks最大優(yōu)點(diǎn)是開放性、分散性和互換性，但其劣勢(shì)是成本高。因此在中國(guó)主要用于工業(yè)和樓宇，在家庭和小區(qū)的應(yīng)用還未能為普通家庭所接受。

物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)四、BACnet

樓宇自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(DataCommunicationProtocolforBuildingAutomationandControlNetwork)簡(jiǎn)稱為BACnet，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）及美國(guó)冷凍空調(diào)協(xié)會(huì)（ASHRAE）定義的用于智能建筑的通訊協(xié)定。

BACnet是一種專門為樓宇設(shè)備的集成控制制定的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，是為了規(guī)范樓宇內(nèi)空調(diào)、給排水和供配電等樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)之間的互連，使之成為更具有開放性和互操作性的數(shù)據(jù)通信統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

2013年4月8日，我國(guó)《建筑自動(dòng)化和控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作組成立?！督ㄖ詣?dòng)化和控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議》標(biāo)準(zhǔn)作為《建筑自動(dòng)化和控制系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分，目的在于推進(jìn)BACnet協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)化，促使產(chǎn)品自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與國(guó)際對(duì)接，提高建筑智能化水平。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)五、X-10電力載波協(xié)議lX-10電力載波協(xié)議：即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電力線載波通訊協(xié)議,它允許室內(nèi)所有兼容X-10協(xié)議的電器通過現(xiàn)有電力線來進(jìn)行通訊,具有編程簡(jiǎn)單、可靠性好、無需單獨(dú)布線等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于家庭安全監(jiān)控、家用電器控制和住宅以表數(shù)字讀取等方面。l國(guó)外發(fā)展：在智能家居20余年的發(fā)展歷程中，x10技術(shù)是最耀眼的明星。到目前為止，美國(guó)已有很多大公司生產(chǎn)銷售x-10產(chǎn)品，如radioshack、stanley、leviton、honeywell等等；僅在美國(guó)就已經(jīng)售出一億只模塊，大約有1000多萬家庭使用x-10產(chǎn)品，x-10控制規(guī)格已成為當(dāng)今美國(guó)家庭自動(dòng)化控制規(guī)格的主要領(lǐng)導(dǎo)者。如今，這一技術(shù)在歐洲也已迅速普及并開始進(jìn)入亞洲。l國(guó)內(nèi)應(yīng)用：產(chǎn)品尚未在國(guó)內(nèi)廣泛推廣X-10的一些技術(shù)限制了其應(yīng)用，如反映速度慢（60Hz供電系統(tǒng)中，傳送一個(gè)指令需0.883s）、抗干擾性能差（由于信號(hào)載波在電力線中傳送時(shí)造成的，在我國(guó)這個(gè)問題較嚴(yán)重）等，這都給X-10在我國(guó)的推廣應(yīng)用帶來實(shí)質(zhì)性的困難。但國(guó)內(nèi)有些廠家和代理商也推出了針對(duì)中國(guó)住宅情況作了改進(jìn)的X-10配套產(chǎn)品。在深圳、天津等城市也已經(jīng)開始銷售X-10產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)六、PLC-BUS電力線通信總線技術(shù)電力線通信總線技術(shù)（PLC-BUS）是一種高穩(wěn)定性及較高價(jià)格性能比的雙向電力線通信總線技術(shù)，它主要利用已有的電力線來實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器及辦公設(shè)備的智能控制。其解決方案包括如下領(lǐng)域的應(yīng)用：燈光控制，電器控制，HVAC控制以及網(wǎng)絡(luò)與電器設(shè)備間的通信。l PLC-BUS技術(shù)由荷蘭ATS電力線通信有限公司研發(fā)而成。ATS公司推出了一整套基于PLC-BUS技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)，它重新定義了家庭內(nèi)部高可靠、低成本智能家居控制的新標(biāo)準(zhǔn)，擁有超強(qiáng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，為商業(yè)住宅提供了更為經(jīng)濟(jì)的智能化控制解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)七、CresNet，AXLinkCresNet

Cresnet總線是美國(guó)廠商Crestron的私有總線和協(xié)議，該廠商有超過40歷史，其產(chǎn)品應(yīng)用較為廣泛，是中央控制領(lǐng)域的高端領(lǐng)導(dǎo)品牌，該總線是許多Crestron觸摸屏、鍵區(qū)、擴(kuò)展模塊、調(diào)諧器以及更多其它部件的通信中樞。Cresnet是一個(gè)簡(jiǎn)單但是靈活的4-線網(wǎng)絡(luò)，提供Cresnet

設(shè)備的雙向通信和24V電源。電纜長(zhǎng)度最高可到5000英尺，Cresnet配線結(jié)構(gòu)幾乎允許無限種布線配置。AXLink

正如CresNet，AXLink總線是美國(guó)另一廠商AMX的私有總線和協(xié)議，該廠商亦是中央控制領(lǐng)域的高端品牌。如今國(guó)內(nèi)亦產(chǎn)生了許多中央控制廠商及品牌，此類產(chǎn)品主要應(yīng)用于商業(yè)市場(chǎng)，如會(huì)議室、辦公室、大型場(chǎng)館等，控制燈光、窗簾、影音設(shè)備等，該產(chǎn)業(yè)已是較為成熟的市場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)有線技術(shù)八、FDDI光纖傳輸，即以光導(dǎo)纖維為介質(zhì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳輸。光纖傳輸按設(shè)備傳輸方式分：多模光纖傳輸設(shè)備和單模光纖傳輸設(shè)備兩種。單模光纖這是指在工作波長(zhǎng)中，只能傳輸一個(gè)傳播模式的光纖，通常簡(jiǎn)稱為單模光纖（SMF：SingleModeFiber）。其具有極寬的帶寬，特別適用于大容量的光纖通信。多模光纖將光纖按工作波長(zhǎng)以其傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖稱作多模光纖（MMF：MUlti

ModeFiber）。纖芯直徑為50μm，由于傳輸模式可達(dá)幾百個(gè)，與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。多模光纖僅適用于較小容量的光纖通信。

物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)二、無線技術(shù)1.NFC2.RF射頻技術(shù)3.藍(lán)牙(Bluetooth)4.Wi-Fi5.3G6.4G7.Z-WAVE8.ZigBEE物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)一、NFC近距離無線通訊技術(shù)

NFC近場(chǎng)通信技術(shù)是由非接觸式射頻識(shí)別（RFID）及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。工作頻率為13.56MHz.但是使用這種手機(jī)支付方案的用戶必須更換特制的手機(jī)。目前這項(xiàng)技術(shù)在日韓被廣泛應(yīng)用。手機(jī)用戶憑著配置了支付功能的手機(jī)就可以行遍全國(guó)：他們的手機(jī)可以用作機(jī)場(chǎng)登機(jī)驗(yàn)證、大廈的門禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等

。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)二、RF射頻技術(shù)RF是RadioFrequency的縮寫，即射頻，具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻。RF的頻段分為315、433、868、915MHZ，統(tǒng)稱1G以下的無線技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是無需重新布線，利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的射頻技術(shù)，安裝設(shè)置都比較方便，主要應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)某些特定電器或燈光的控制；但系統(tǒng)功能比較弱，控制方式比較單一，且易受周圍無線設(shè)備環(huán)境及阻礙物干擾；適用于新裝修戶和已裝修戶。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)三、藍(lán)牙(Bluetooth)藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)是愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等5家公司在1998年聯(lián)合推出的一項(xiàng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨后成立的藍(lán)牙技術(shù)特殊興趣組織(SIG)來負(fù)責(zé)該技術(shù)的開發(fā)和技術(shù)協(xié)議的制定。l 藍(lán)牙技術(shù)，一種短距離無線電技術(shù)，是當(dāng)今市場(chǎng)上支持范圍最廣泛，功能最豐富且安全的無線標(biāo)準(zhǔn)。自1999年發(fā)布Bluetooth規(guī)格以來，總共有超過4000家公司成為Bluetooth特別興趣小組(SIG)的成員。同時(shí)，市場(chǎng)上Bluetooth產(chǎn)品的數(shù)量也成倍的迅速增長(zhǎng)。l 藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)：屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式，通訊距離太短，而且安全性、組網(wǎng)能力和抗干擾能力不夠，更沒有網(wǎng)絡(luò)自愈功能，泄密事件頻發(fā)。因此藍(lán)牙技術(shù)不適用智能家居的要求。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)四、Wi-FiWi-Fi(WirelessFidelity)：是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance)所持有。目的是改善基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。l Wi-Fi:俗稱無線寬帶,是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號(hào)。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11b/g/n/ac等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE802.11這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。l Wi-Fi特點(diǎn)：最大特點(diǎn)就是方便人們隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)。但對(duì)于智能家居應(yīng)用來說缺點(diǎn)卻很明顯，功耗高、組網(wǎng)能力差、安全性低。所以wifi雖然非常普及，但在智能家居的應(yīng)用中只是起到輔助補(bǔ)充的作用。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)五、3G3G是第三代移動(dòng)通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。3G是指將無線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，目前3G存在3種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。3G下行速度峰值理論可達(dá)3.6Mbit/s（一說2.8Mbit/s），上行速度峰值也可達(dá)384kbit/s。不可能像網(wǎng)上說的每秒2G，當(dāng)然，下載一部電影也不可能瞬間完成。3G網(wǎng)絡(luò)，是指使用支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)的線路和設(shè)備鋪設(shè)而成的通信網(wǎng)絡(luò)。3G網(wǎng)絡(luò)將無線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信手段相結(jié)合，是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)六、4G4G技術(shù)又稱IMT-Advanced技術(shù)。

4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL（4兆）快20倍，并能夠滿足幾乎所有用戶物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)七、Z-WAVE由丹麥公司Zensys主導(dǎo)的無線組網(wǎng)規(guī)格。Z-wave聯(lián)盟已有160多家國(guó)際知名公司加盟，范圍基本覆蓋全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)。成員均是已在智能家居領(lǐng)域有現(xiàn)行產(chǎn)品的廠商，尤其是國(guó)際大廠思科(Cisco)與英特爾(Intel)的加入，強(qiáng)化Z-wave在家庭自動(dòng)化領(lǐng)域的地位。就市場(chǎng)占有率來說，Z-Wave在歐美普及率比較高，知名廠商如（NWD）華頓，wintop，Leviton，control4等。主要應(yīng)用于智能家居協(xié)議開放物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)無線技術(shù)八、ZIGBEEZigbee聯(lián)盟在IEEE802.15國(guó)際協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上作了擴(kuò)展，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。ZigBee特點(diǎn)：是一種新興的近程、低速率、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。主要適合應(yīng)用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。與物聯(lián)網(wǎng)的融合：物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣應(yīng)用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的最基礎(chǔ)最核心最廣泛的單元細(xì)胞，而ZigBee能夠在數(shù)千個(gè)微小的傳感傳動(dòng)單元之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。ZigBee技術(shù)低功耗、抗干擾、高可靠、易組網(wǎng)、易擴(kuò)容，易使用，易維護(hù)、便于快速大規(guī)模部署等特點(diǎn)順應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求和趨勢(shì)。主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能照明、智能醫(yī)療、智能建筑等幾種常用無線技術(shù)對(duì)比物聯(lián)網(wǎng)單品開發(fā)單品分類1、智能工業(yè)：視頻監(jiān)控、機(jī)械尺寸探測(cè)、溫濕探測(cè)、空間探測(cè)、煙霧探測(cè)、液化氣泄露探測(cè)、一氧化碳探測(cè)、二氧化碳濃度探測(cè)、水污染探測(cè)、金屬探測(cè)、浸漏水探測(cè)、重量探測(cè)、核輻射探測(cè)、壓力探測(cè)、震動(dòng)探測(cè)等2、智能農(nóng)業(yè)：視頻監(jiān)控、水污染探測(cè)、溫濕探測(cè)、浸漏水探測(cè)、土壤導(dǎo)電率探測(cè)、PH值探測(cè)、紫外線探測(cè)、光照探測(cè)、二氧化碳濃度探測(cè)等3、智能交通：視頻監(jiān)控、信號(hào)燈、路標(biāo)、電子防盜、感應(yīng)線圈、超聲波探測(cè)、倒車?yán)走_(dá)探測(cè)、紅外探測(cè)、微波探測(cè)、RFID識(shí)別、GPS導(dǎo)航定位、行車記錄、屏顯（廣告機(jī)）、光電探測(cè)、CIS圖像掃描、RS電磁波探測(cè)、POS收費(fèi)、KIOSK取票等 4、智能電網(wǎng)：智能電表、智能插座、電力控制器、爆炸探測(cè)等5、智能環(huán)保：視頻監(jiān)控、水污染探測(cè)、溫濕探測(cè)、煙霧探測(cè)、液化氣泄露探測(cè)、一氧化碳探測(cè)、二氧化碳探測(cè)、壓力探測(cè)、震動(dòng)探測(cè)