物联网的演变,物联网的过去、现在和未来

首先,物联网是什么?

【百度百科】物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络 。

物联网的起源

1999年,麻省理工学院的凯文·阿什顿(Kevin Ashton)教授首次提出物联网(Internet of Things)的概念。他也因此被称为“物联网之父”。

一、物联网的史前

起初,传感器、继电器等硬件要实现协同工作,需要一台专用的计算机设备,即 可编程逻辑控制器(PLC),最早的PLC有PDP-14(1969年)、SIMATICS4(1973年,西门子)等。PLC有体积小、可靠性好、使用寿命长、编程简单、维护方便等很多优点,这使它在工业领域得到迅速推广应用。

在互联网和传感网诞生之前,如果要实现自动化,最好的方式便是以PLC作为控制中心。所以,在2000年以前,便有许多用PLC实现物联网系统,比如养殖用途的环控箱:

[图片上传中...(image-866745-1651814234694-6)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">环控箱</figcaption>

1980年之后,以51单片机为代表的MCU技术蓬勃发展,MCU有成本低,体积小、功耗低等优点。逐渐有公司使用MCU作为控制中心,连接传感器及继电器等硬件,比如温度自动控制器:

[图片上传失败...(image-4cd574-1651814234694)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">温控器</figcaption>

MCU方案适合在细分领域深耕,比如:养殖场、鱼塘、农林等。但是MCU的开发周期长,难度大、软硬件成本高,虽然研发成本高,只有批量化生产才能充分降低成本。

二、物联网的现在

2000年之后,随着移动通讯技术的兴起,2G、3G、4G依次更迭,设备联网也初步成为可能。此时物联网的主要形式是“+移动通讯网关(模块)”的方式,简单说就是自动化联网。

其后通讯模块越来越便宜,流量费越来越低,专用于物联网的NB-IoT技术出现,更是催生了一种新的形态,即:移动通讯网关(模块)+传感器/控制器,比如联网的温度传感器:

[图片上传中...(image-15f615-1651814234694-4)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">温度传感器</figcaption>

2.1、数字传感器和控制器

诞生于1979年Modbus协议,由于其简单可靠的特性,在传感网络非常流行,硬件厂商基于STM8等廉价芯片打造数字传感器和控制器。数字传感器有免调试、通用性强等优点,在物联网项目中得到广泛使用。由于Modbus是总线协议,支持多个从站,可以很方便搭建物联网系统。只要兼容标准Modbus,就可以让数字传感器和控制器直接联网,通过云服务器来实现自动控制的物联网系统,并且能够通过手机或小程序进行远程操作。

[图片上传中...(image-7e97b2-1651814234694-3)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">传感器</figcaption>

[图片上传中...(image-c6f0de-1651814234694-2)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">IO模块</figcaption>

2.2、Web组态

2014年之后,HTML5标准形成,三大Web框架(Angular、React、Vue)流行,网页端可以实现丰富的功能,而基于SVG技术实现的组态效果不亚于工业用的HMI人机交互屏。典型如有人物联网的云平台:

[图片上传中...(image-8c6369-1651814234694-1)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">云组态</figcaption>

2.3、方案对比

当下主流的物联网方案对比:

| | 网关+PLC | 通讯模组+MCU | 网关+数字传感器和控制器 |
| 硬件成本 | 高 | 低 | 低 |
| 开发周期 | 短 | 长 | 短 |
| 开发难度 | 低 | 高 | 低 |
| 安装维护 | 难 | 易 | 易 |
| 适用场景 | 工业,及准工业场景 | 批量化产品 | 大部分场景 |
| 典型产品 | 环控箱 | 鱼大大 | 棚管家 |

总结:

第三种方案最简单,快速,是中小型或初创物联网企业的首选方案

2.4、边缘计算

虽然第三种方案更流行,但是也存在一些问题:服务器压力大、网络实时性差、断网即失控,因此正在慢慢被实际的物联网项目抛弃。为了解决以上问题,只有将服务器的功能下移,于是就形成了边缘计算方案,以智能网关为代表,比如:

[图片上传中...(image-2a3f36-1651814234694-0)]

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">智能网关</figcaption>

三、物联网的未来

观察物联网的发展,我们可以肯定的是边缘计算的模式会越来越流行,未来标准化、通用化的智能网关会越来越多。有几个问题需要在未来解决:

  1. 通讯安全,直接透传并不可取,网关与云服务器之间需要更安全的鉴权机制和通讯方式
  2. 自组网,目前的RS485+Modbus架构还需要配置地址,麻烦,有使用门槛

四、物联大师

物联大师是 真格智能实验室 推出的开源且免费的物联网采集和控制系统,集成了Modbus和PLC等多种软硬件协议,支持数据采集、公式计算、定时控制、异常报警、自动控制策略、流量监控等功能,适用于大部分物联网或工业互联网应用场景。系统兼容大部分数据网关(DTU),支持远程调试(透传),可以安装在现场的电脑或工控机,也可以部署在云端服务器上。系统支持可视化显示,内置编辑器和组件库,能够实现Web组态(SCADA),可以投放到大屏上。

项目地址:https://github.com/zgwit/iot-master

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,133评论 6 497
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,682评论 3 390
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 160,784评论 0 350
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,508评论 1 288
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,603评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,607评论 1 293
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,604评论 3 415
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,359评论 0 270
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,805评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,121评论 2 330
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,280评论 1 344
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,959评论 5 339
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,588评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,206评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,442评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,193评论 2 367
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,144评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容

  • 起因 最近对物联网的芯片比较感兴趣,也遇到了几个客户在工业自动化领域针对数据的收集的一些问题,比如石油领域所使用的...
    墨弈阅读 3,432评论 0 2
  • 一、系统简介 “智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”是一套基于modbus/bacnet协议及lora无线...
    iotcaff阅读 2,351评论 0 3
  • 姓名:金学行 学号:19020100182 学院:电子信息工程 转载自:http://m.elecfans.com...
    butterK阅读 347评论 0 0
  • 字符串 1.什么是字符串 使用单引号或者双引号括起来的字符集就是字符串。 引号中单独的符号、数字、字母等叫字符。 ...
    mango_2e17阅读 7,505评论 1 7
  • 《闭上眼睛才能看清楚自己》这本书是香海禅寺主持贤宗法师的人生体悟,修行心得及讲学录,此书从六个章节讲述了禅修是什么...
    宜均阅读 10,016评论 1 25