工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)解決方案
發(fā)布日期：2019-11-26 15:40 瀏覽次數(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)智能感知、射頻識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的主要目的在于使具有射頻技術(shù)、紅外傳感技術(shù)或其他具有感知能力的新型傳感設(shè)備，能夠無(wú)縫的融入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)相互之間的信息交換，和進(jìn)一步的智能識(shí)別、監(jiān)控管理。
在物聯(lián)網(wǎng)的信息感知領(lǐng)域中，由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景具有特殊性，其一般應(yīng)用于局部區(qū)域內(nèi)，網(wǎng)與網(wǎng)之間本身無(wú)法通信，也不適合于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸，這使得傳感設(shè)備節(jié)點(diǎn)形成了一個(gè)個(gè)信息孤島，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的全面互聯(lián)互通、協(xié)同感知。此外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的感知技術(shù)種類繁多，采用不同的通信協(xié)議，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。
康卓KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)
康卓
KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，作為一個(gè)新的名詞，在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將會(huì)扮演非常重要的角色，它將成為連接無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶，完成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)以及其它不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)局域和廣域的數(shù)據(jù)互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點(diǎn)，了解各節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
從功能上講，物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能：
感知網(wǎng)絡(luò)接入的能力
康卓KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)具有對(duì)各節(jié)點(diǎn)屬性、狀態(tài)等信息的獲取功能，即可以感知各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。其次是具有對(duì)節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制、喚醒、診斷等功能，即實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)化管理。
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互通的能力
康卓KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)擁有完善的尋址技術(shù)，以確保所有節(jié)點(diǎn)的信息都能被準(zhǔn)確、高效、安全地進(jìn)行定位和查詢。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，節(jié)點(diǎn)地址的數(shù)量會(huì)逐漸增大，且其編碼結(jié)構(gòu)與 DNS中的域名結(jié)構(gòu)不同，因此需要有一套與互聯(lián)網(wǎng)不同的尋址技術(shù)以滿足需求。
通訊與數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化
康卓KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)到傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，將協(xié)議適配層上傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一封裝，將廣域接入層下發(fā)的數(shù)據(jù)解包成標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)命令的解析，之后轉(zhuǎn)換為感知層協(xié)議可以識(shí)別的信號(hào)和控制指令。
簡(jiǎn)單地講，康卓KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)具有：首先，是收集傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；其次，執(zhí)行數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換；較后，將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)快速有效的發(fā)送到公共網(wǎng)絡(luò)。除此以外，康卓KZ-601RM物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)還具有相應(yīng)的管理和控制能力。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)
1、感知網(wǎng)絡(luò)接入
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)需要具有感知網(wǎng)絡(luò)接入的能力。感知網(wǎng)絡(luò)主要由功能各異的傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，這些傳感器設(shè)備主要包括攝像頭、讀卡器、標(biāo)簽、聲敏傳感器、壓敏傳感器、溫敏傳感器等。獲取這些傳感器感知信息的方式可謂是千差萬(wàn)別，至今沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要的接入方式可分為有線接入和無(wú)線接入。主流的有線接入方式包括 CAN、RS232/485、Ethernet等, CAN 多用于汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，RS232/485 主要用于一些較老的設(shè)備控制和低速率數(shù)據(jù)傳輸，Ethernet 對(duì)于遠(yuǎn)距離、大信息量的傳感器數(shù)據(jù)傳輸是非常可靠有效的。
主流的無(wú)線接入方式包括 Zigbee、Bluetooth、IrDA、Wi-Fi，它們都屬于近程通信的范疇。Zigbee 具有功耗低、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，該技術(shù)一般用作低速率短距離無(wú)線傳輸和控制。Bluetooth 主要用于對(duì)于實(shí)時(shí)性較高的系統(tǒng)中，如鼠標(biāo)、鍵盤、耳機(jī)等。IrDA 利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，紅外傳輸設(shè)備的特點(diǎn)是體積小、功耗低、成本低等，由于紅外線傳輸只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)遮擋傳輸，所以在一定程度上將受到應(yīng)用環(huán)境的限制。
Wi-Fi 作為推進(jìn)速度較快的無(wú)線接入技術(shù)已經(jīng)歷了十幾個(gè)版本的迭代，現(xiàn)在已廣泛的應(yīng)用于與手機(jī)、筆記本電腦以及各類智能產(chǎn)品中，具有布網(wǎng)簡(jiǎn)單、覆蓋范圍廣、傳輸速率快的優(yōu)點(diǎn)，但是wifi同樣也有功耗較高和協(xié)議復(fù)雜等缺點(diǎn)。
2、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互通
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)需要具有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互通的能力。由于不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)感知信息采用不同的協(xié)議封裝，這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的軟隔離，一方面，物理上已相互連的接感知網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)法完成通信，另一方面，感知網(wǎng)絡(luò)無(wú)法與核心交換網(wǎng)絡(luò)完成通信進(jìn)而感知數(shù)據(jù)無(wú)法被遠(yuǎn)程訪問(wèn)，因此需要設(shè)置協(xié)議網(wǎng)關(guān)來(lái)解決此問(wèn)題。
在傳統(tǒng)的利用 RS-232/485 通信傳感器網(wǎng)絡(luò)中，總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議較多，比較通用的是 Modbus協(xié)議、Profibus 協(xié)議、Interbus 協(xié)議，其中 Modbus 協(xié)議被廣泛用在智能交通、智能農(nóng)業(yè)、智能建筑中。
由于 Internet 以及由 Ethernet 和 Wi-Fi接入的傳感器網(wǎng)絡(luò)都是基于 TCP/IP 協(xié)議棧，若遠(yuǎn)程用戶需要對(duì)采用 Modbus 協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)和控制，則必須對(duì) Modbus 報(bào)文按照 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行應(yīng)用層封裝或協(xié)議轉(zhuǎn)換。
此外，由于 IPv4 地址已日近枯竭，新一代的 IPv6 協(xié)議將逐步取代 IPv4 協(xié)議，而 IPv4 向IPv6 過(guò)渡的階段是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，在這個(gè)階段中，IPv4 網(wǎng)絡(luò)將和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)處于共存狀態(tài)，因此物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要解決 IPv4 網(wǎng)絡(luò)與IPv6 網(wǎng)絡(luò)的互通問(wèn)題。
3、通訊與數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)需要具有監(jiān)測(cè)控制管理的能力和兼容新節(jié)點(diǎn)接入的能力。這里的監(jiān)測(cè)控制管理，包括對(duì)接入傳感器狀態(tài)和感知信息的集中監(jiān)測(cè)、對(duì)傳感器和網(wǎng)關(guān)自身的控制、管理。一方面，網(wǎng)關(guān)中的各功能模塊要做到可以靈活控制，配置方式要做到簡(jiǎn)單、多種方式、人機(jī)友好，另一方面既能通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)、串口進(jìn)行控制，又能遠(yuǎn)程跨網(wǎng)段進(jìn)行集中管理。
此外不同的物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)種類非常豐富。監(jiān)測(cè)控制管理的內(nèi)容不僅包括對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)和功能，還要包括對(duì)接入傳感器網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)和信息。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，就必須要讓所有的智能網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)化的通信方式，才能使整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有高可維護(hù)性。
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