《電子技術(shù)應用》
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從三層體系結(jié)構(gòu)說起,“智造”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到哪個level了?

——慕尼黑上海電子展 系列報導7
2017-03-06

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近些年,在萬物互聯(lián)趨勢帶動下,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)收獲了新一輪的發(fā)展熱潮。根據(jù)IDC最新發(fā)布的物聯(lián)網(wǎng)支出報告顯示,2016年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相關(guān)的總投資金額已達到7370億美元,其中IoT硬件的采購金額占比30.6%,服務(wù)支出占比27.5%,軟件支出和通訊連接的占比分別為25.0%和16.9%。據(jù)預測,2020年物聯(lián)網(wǎng)硬件的產(chǎn)值將突破4000億美元規(guī)模。 

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2016年全球物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域投資金額占比

這塊大肥肉更像是一碗雞血,從軟銀收購ARM,到高通拿下NXP,巨頭們瘋狂搶占物聯(lián)網(wǎng)市場。各種新型傳感器的出現(xiàn),RFID技術(shù)的革新,LoRA、NB-IoT等專為物聯(lián)網(wǎng)而生的低功耗通信方式的規(guī)范,云計算突飛猛進的發(fā)展,方方面面無不為物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應用摩拳擦掌。IHS曾對全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝基數(shù)進行了預測,從2015年的154億增長到2020年的307億,2025年,這一數(shù)字更將達到754億。 數(shù)據(jù)火爆了物聯(lián)網(wǎng)這一領(lǐng)域,然而再瘋狂的利益追逐都必須落實而談,真正的制造物聯(lián)網(wǎng)時代距離我們到底還有多遠?

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IHS全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝基數(shù)預測

物聯(lián)網(wǎng)體系第一層——感知層:感知信息,打好基礎(chǔ)

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的“皮膚和五官”,承擔著物體識別和信息采集工作。RFID、GPS、傳感器等傳感技術(shù)是感知層的核心,也是實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的基礎(chǔ)。作為其中的核心部件,承擔感知信息作用的傳感器,一直是工業(yè)領(lǐng)域和信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的重點。傳感器不僅可以感知信號、標識物體,還具有處理控制功能。

為了方便傳感器在物聯(lián)網(wǎng)應用中的海量布局及便捷維護的要求,超低功耗傳感器會越來越受歡迎,而針對某一種或幾種特定應用的多傳感器模組可以使客戶應用更加便捷。日本Alps電氣(AlpsElectric)(2017慕尼黑上海電子展,展位號:E5.5512)看準商機,推出的簡易的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模組“IoTSmartModule”,可以自動偵測與收集溫度、照度、濕度等環(huán)境資料,并可讓使用者簡單開發(fā)程式擴充用途,供倉儲或農(nóng)業(yè)需求。

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Alps電氣物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)模組“IoTSmartModule”

與消費服務(wù)領(lǐng)域相比,電子制造領(lǐng)域的環(huán)境具有特殊性(強腐蝕、高低溫、電磁干擾等),這就對感知設(shè)備的性能、體積、材質(zhì)等提出了更高的要求,以保證數(shù)據(jù)采集的高可靠性和強穩(wěn)定性。據(jù)悉,通過啟發(fā)工程的理念實現(xiàn)未來創(chuàng)新的全球微電子公司邁來芯公司(Melexis)(2017慕尼黑上海電子展,展位號:E4.4400)近期推出了用于下一代溫度測量的先進傳感器技術(shù)——MLX90640紅外(IR)傳感器陣列。此技術(shù)結(jié)合了高分辨率和在惡劣環(huán)境中可靠工作的能力,為更昂貴的高端熱像儀提供了高性價比的替代方案。這種32×24像素的器件適用于包括防火系統(tǒng)、智能建筑、智能照明和車輛座椅占用檢測在內(nèi)的安全和便利應用等,可為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域帶來新層次高質(zhì)量的傳感性能。

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邁來芯下一代溫度測量的先進傳感器技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)體系第二層——網(wǎng)絡(luò)層:傳輸信息,保障安全

傳感器感知到基礎(chǔ)設(shè)施和物品信息后,需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心進行處理,制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的便是終端設(shè)備的接入問題。與互聯(lián)網(wǎng)不同,物聯(lián)網(wǎng)需要接入的設(shè)備種類非常繁多,所處于的場景、位置也十分復雜,很難像互聯(lián)網(wǎng)一樣,用WIFI技術(shù)就可以解決大部分需求。

LPWAN(Low Power Wide Area Network)低功耗廣域網(wǎng)絡(luò),專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應用而設(shè)計,其目標是真正實現(xiàn)大區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)低成本全覆蓋,任何一個物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的設(shè)備提供商,都不可避免的要面對此關(guān)鍵技術(shù)。正如短距離無線網(wǎng)絡(luò)包含WIFI、藍牙、ZigBee等多種技術(shù),在長距離接入LPWAN方面,則是眾多技術(shù)一較高下的“試驗場”,如LoRa、Sigfox、WAVIoT、cellular、、Nwave、Weightless-P、Weightless-N和NB-IoT等。從業(yè)內(nèi)關(guān)注度最高的來說,當屬LoRa、 Sigfox、NB-IoT這幾項,它們各自都有著自己的擁躉。

LoRa技術(shù)是Semtch公司的專利,Semtech公司提供SX127x系列LoRa產(chǎn)品。借助LoRa的東風,ST(2017慕尼黑上海電子展,展位號:E4.4102)與Semtech公司合作推出LoRa技術(shù)的SoC產(chǎn)品,對要求PCB空間尺寸小的應用有很大的幫助。STM32+SX1278分立的方案非常靈活,同時借助STM32強大的產(chǎn)品和軟件的支持,使得LoRa網(wǎng)絡(luò)終端的開發(fā)也變得更為容易。

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STM32 Nucleo + Sensor擴展板 + LoRa射頻擴展板

安森美半導體(2017慕尼黑上海電子展,展位號:E4.4116)則與領(lǐng)先全球的專注于IoT互通互聯(lián)的供應商SIGFOX協(xié)同工作,AX-SFEU系統(tǒng)級芯片(SoC) 已確認在歐洲完全通過SIGFOX Ready認證,用于最佳的雙向通信,而在美國的認證則在進行中。通過AX-SF SoC,配以其庫和開發(fā)系統(tǒng),IoT開發(fā)人員將能輕松使用SIGFOX的遠程、雙向全球IoT網(wǎng)絡(luò),創(chuàng)建低成本、低功率的設(shè)備到云互通互聯(lián)的方案,高度優(yōu)化用于環(huán)境傳感器、智能儀表、病人監(jiān)護儀、安防設(shè)備、路燈和其它廣泛的工業(yè)和消費者導向的應用。

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安森美半導體 AXSF系列 SoC

而NB-IoT標準于去年 9月份正式被確定下來,這也是全球通信業(yè)對共同形成一個低功耗、廣域覆蓋(LPWA)的物聯(lián)網(wǎng)標準的一個共識。今年,隨著NB-IoT即將完成測試,正式進入商用階段,業(yè)界對于它的關(guān)注度和討論也是逐漸升溫,以華為、中興為代表的中國廠商也紛紛發(fā)力,都在加速推出自主設(shè)計的NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)商用芯片。華為的首款商用NB-IoT芯片將在今年1季度正式量產(chǎn),而1月中興通訊AnyLink物聯(lián)網(wǎng)平臺也在全球NB-IoT實驗局中首戰(zhàn)告捷,中國電信旗下廣東電信聯(lián)合中興通訊實現(xiàn)NB-IoT水表端到端試驗環(huán)境對通。

雖說不同標準都在為“一統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)”而不斷競爭,然而在一點上確也達成共識:即隨著越來越多的終端接入物聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)世界的安全威脅也與日俱增。無處不在的傳感器實時監(jiān)控著汽車、飛機、生產(chǎn)設(shè)備、智能產(chǎn)品的“一舉一動”,接入網(wǎng)絡(luò)之后將數(shù)據(jù)上傳到云端,進行信息交換和通信,實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理,小小的安全漏洞也可能造成不可估量的損失。例如,已有多家智能網(wǎng)聯(lián)汽車因黑客攻擊,導致汽車駕駛系統(tǒng)陷入癱瘓。如何保證信息傳輸和存儲的安全,不給黑客和其他網(wǎng)絡(luò)犯罪分子進入企業(yè)網(wǎng)絡(luò)以及竊取個人隱私留下可乘之機,是需要物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)者認真考慮的問題,也是電子制造業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)體系第三層——應用層:處理信息,瞄準需求

應用層位于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)中的最頂層,其功能為“處理”,即通過云計算平臺進行信息處理。應用層與最低端的感知層一起,是物聯(lián)網(wǎng)的顯著特征和核心所在,應用層可以對感知層采集數(shù)據(jù)進行計算、處理和知識挖掘,從而實現(xiàn)對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策。

智能化、綠色化、服務(wù)化是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的三大方向,也是物聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的重要結(jié)合點和突破口。因此,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必須要面向行業(yè),以市場需求為牽引,找準切入點,選擇轉(zhuǎn)型升級迫切、技術(shù)標準成熟、發(fā)展?jié)摿Υ蟆幽芰姷男袠I(yè)進行重點研究和示范應用,包括車聯(lián)網(wǎng)、智能工廠、環(huán)保監(jiān)測、能源管理、食品溯源等領(lǐng)域。

以計量儀表行業(yè)為例,水表/氣表目前仍是不同于電表的一個“藍?!笔袌?,對成本的敏感度遠低于對功耗的敏感度,正是因為這一特點,使得FRAM這一無電池存儲技術(shù)在無論是通信單元(中繼)還是計量單元都得到越來越多。FRAM作為一種獨特的存儲器件,近年來在三表應用、醫(yī)療、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應用風生水起,而在這些應用中,幾乎總能看到富士通的身影。富士通半導體(2017慕尼黑上海電子展,展位號:E4.4312)的FRAM產(chǎn)品線相當寬泛,容量從4Kb到4Mb,涵蓋SPI和IIC串行接口、并行接口,掌握著從研發(fā)、設(shè)計到量產(chǎn)及封裝的整個流程,始終保證FRAM產(chǎn)品的高品質(zhì)和穩(wěn)定供應。

 

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FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統(tǒng)的最佳選擇

加速IoT應用落地,慕尼黑上海電子展期待您的檢閱

綜上所述,從物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展來看,感知層發(fā)展十分迅速,網(wǎng)絡(luò)層競爭也是異常激烈,而應用層不管是從受到的重視程度還是實現(xiàn)的技術(shù)成果上,暫時都落后于其他兩個層面。但應用層可為用戶提供具體服務(wù),是與我們最緊密相關(guān)的,因此應用層的未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

因此,積極構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)及傳感器發(fā)展生態(tài),以智慧城市建設(shè)推動公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),培育新興商業(yè)模式,加速物聯(lián)網(wǎng)應用落地是當務(wù)之急。緊隨物聯(lián)網(wǎng)大潮,2017年慕尼黑上海電子展將于3月14-16日在上海新國際博覽中心舉行,物聯(lián)網(wǎng)作為本屆大會的熱門話題之一,眾多展商云集,將帶來各自在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的諸多最新成果。配套會議“國際嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新論壇”將主要探討物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)和創(chuàng)新應用,共同促進電子供應商與行業(yè)客戶之間的互動,搭建一個探討技術(shù)創(chuàng)新的平臺。如果想要近距離感受物聯(lián)網(wǎng),了解物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)技術(shù)方案將帶來怎樣的新驚喜,此次大會不容錯過。

關(guān)于慕尼黑上海電子展

慕尼黑上海電子展electronica China將于2017年3月14-16日在上海舉行。本屆展會將吸引國內(nèi)外1200余家廠商參加,展示面積達69,000平方米,預計有超過65,000名的行業(yè)精英和買家將共赴此次盛會。

欲了解更多展商或產(chǎn)品信息,請即刻登陸官網(wǎng),免費觀眾注冊:

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媒體聯(lián)絡(luò):

王蓓

慕尼黑展覽(上海)有限公司

電話:+86-21-2020 5557        

傳真:+86-21-2020 5677 

郵箱:Betsy.Wang@mm-sh.com

關(guān)于electronica、productronica和全球電子展網(wǎng)絡(luò)

electronica是世界領(lǐng)先的電子元器件和組件展覽會。productronica是世界領(lǐng)先的電子生產(chǎn)設(shè)備展覽會。兩展分別于單雙年在德國慕尼黑輪流舉辦。德國慕尼黑國際博覽集團全球電子展網(wǎng)絡(luò)包含了全球的一系列電子展覽會,包括electronica、productronica、electronicIndia、electronicAsia、 electronica China、productronica China和electronicAmericas。這些展會基于慕尼黑本土展覽會的經(jīng)驗,展示了契合于當?shù)厥袌鲂枨蟮膬?nèi)容。

慕尼黑博覽集團簡介

慕尼黑博覽集團是世界領(lǐng)先的展覽公司之一,每年在全球范圍內(nèi)舉辦40余個大型國際博覽會,涉及資本產(chǎn)品、消費品和高新科技三大行業(yè)。每年共有3萬余家參展商和超200萬名觀眾齊聚慕尼黑展覽中心、慕尼黑國際會議中心、慕尼黑會展與采購中心參加展會。此外,慕尼黑博覽集團還在中國、印度、土耳其、南非和俄羅斯舉辦各類專業(yè)博覽會。其業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球,在歐洲、亞洲和非洲設(shè)有60多個海外業(yè)務(wù)代表處,服務(wù)全球100余個國家。更多信息:www.messe-muenchen.de

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