物聯網常用通信技術有哪些,分別有什麽特點
工業4.0时代来临,无线通信与定位技术成为智能制造体系发展关键,业者纷纷将Wi-Fi与蓝牙技术导入産品,提升装置实时通讯效能与定位精准度,以更强大的智能功能实现对IIoT的愿景。
工業4.0正爲傳統産業帶來革命性的變革,透過實時通訊與近端運算技術的導入,將爲整體供應鏈帶來質變,以更大的靈活性與智能功能,實現生産線與商品制造的創新。
在工業物聯網架構中,最核心的要務是布建一個網絡,在此網絡中的每台裝置都具備獨一無二的可辨識身份,讓它們所産生與使用的信息串流到高度協作且分散的運算環境中。透過實時的數據流,操作人員與制造商可運用前所未有且更爲精細的方法來控制資産、流程與供應鏈,進而優化整個生産系統。
來自各個傳感器裝置的數據能在不同的位置進行整合,因此能爲工業流程效率的提升帶來更具智慧的決策制定能力。工業物聯網在産業中的應用相當多元,如運用更正確的傳感器數據,控制室能更清楚掌握每台機器的運作狀態,亦能建置系統來監控商品的輸送過程,以確保高效率的供需規劃;而針對風力渦輪機的運轉,傳感器數據可預示潛在問題,在故障前提早進行維護;在物流領域,車隊可實時回報位置與狀態,並提供准確的貨品配送狀態。
工業物聯網的實現有賴于幾項關鍵技術,近端運算能力當然是必要的,但爲了使運算功能發揮效用,系統必須能精確且實時地傳輸狀態、位置與運作數據,這也意謂著定位、時序與通訊將成爲IIoT發展的三大要素。
工業物聯網無線通信技術
針對通訊技術,IIoT整合業者面臨極多的選項,特別是傳感器節點在100公尺以內的短距離應用。其中,Wi-Fi和藍牙無線技術是廣泛應用在工業與消費性裝置的兩項技術。
Wi-Fi一直是局域网络(LAN)与高速数据传输的短距离应用重要技术,目前,计讯物联工業網關、工業無線路由器設備均支持Wi-Fi功能,有效解決數據傳輸問題。
蓝牙核心规格中有两项主要技术,分别为适用于音讯与串流应用的蓝牙基础/强化数据传输率(BR/EDR)技术,以及能为电池供电传感器提供间歇性数据传输的低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy, BLE)。市面上已有业者锁定工业应用,推出具备近距离无线通信(NFC)功能的BLE?。
至于更長距離的應用,则须用到蜂巢式技术这类的广域网(Wide Area Network, WAN)。而LTE Cat-M1和窄频物联网(NB-IoT)等新蜂巢式标准的出现,为IIoT整合业者提供更多样选项。Cat-M1和NB-IoT这类能深入到建筑物内部的低功耗广域网(LPWAN)技术,更是IIoT应用的理想选择。
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多樣化的IIoT定位技術
全球導航衛星系統(GNSS)等定位技術可爲IIoT裝置提供位置信息,同時還能爲數據到服務器(Data-to-server)應用提供正確的時間戳(Timestamp),GNSS可自動定位,對許多工業應用與固定位置的設備相當重要。透過小尺寸、低功耗模塊,幾乎不需要高科技知識或任何附加組件來手動編程,便可爲裝置提供定位技術,當節點裝置失去蹤影或未經授權被移動,網關與服務器都能立即發現問題。
在工厂或仓库内部的蓝牙与Wi-Fi通讯也有助于提升定位准确度,在通讯?榇砥魃现葱械娜砑芊治隼堆姥逗诺牡酱锝(AoA)与出发角(AoD),有助于确定相对于其他节点或信标的位置。而利用Wi-Fi讯号,也能进行时差测距(TIme of Flight)分析与网络的讯号纹定位算法(FingerprinTIng),来精准定位。
另一种定位技术为惯性导航(DR),是利用多个传感器输入并将其与GNSS讯号数据结合,可在都会区、隧道或停车场等卫星讯号微弱的区域,提供另一种方法来确认道路车辆的位置。具备无联机惯性导航(Untethered Dead Reckoning)技术的?椋恍枰唇拥狡担隼霉咝源衅骼创碓硕荩湍芴峁┏盗镜姆轿恍畔。