What is IoT?

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1.物联网是什么?

IoT

       物联网是“物联网”的缩写。虽然从这些词中很难想象,但我们可以通过查看组成物联网的用例和组件来加深我们的理解。

 

1-1  物联网概念

       物联网(物联网)是指在互联网上为传输和共享数据而嵌入传感器和软件的互联设备的广泛性网络。这允许将从物理对象收集的信息(数据)存储在专用服务器或云中。通过分析这些积累的信息,通过提供最优的设备控制和方法,可以实现一个更安全、更方便的社会。

 

1-2  物联网的实际应用

       现在我们已经解释了物联网的概念,让我们看看它已经在使用的领域。下面是三个例子。

 

       1-2-1  智能家居:物联网+消费类电子产品

       智能家居是指使用物联网提供更大方便和安全性的家庭。例如,家用电器可以连接到互联网上,通过人与人之间的交互(语音、智能手机应用程序)进行控制,而附加传感器则使自动控制能够提供前所未有的舒适和便利。

       具体来说,物联网可以用来实现以下目标。

  • 打开/关闭空调和电灯,用智能手机应用程序锁门/解锁。
  • 监控日常用电情况,优化空调温度和灯光设置,以降低成本,适应用户需求
  • 在进出房间时安装传感器,自动打开/关闭灯。

 

       1-2-2  智能城市:物联网+城市

       智能城市是采用物联网,以实现更大的节能,同时最大限度地减少环境影响的城市。智能城市的概念随着时代的变化而变化,但目前许多城市都在安装多个传感器,以获取环境状况和消费者行为的数据,以及远程控制设备和设施,以优化操作,提高居民的便利性。

       具体来说,物联网可以用来实现以下目标。

  • 基于位置信息(即使用智能手机GPS)检测和监测人员流动
  • 通过测量交通量将城市灯光调整到最佳亮度。
  • 透过监察及显示泊车位供应情况,方便泊车及纾缓挤塞情况

 

       1-2-3  联网汽车:物联网+汽车

       联网汽车是采用物联网实现更安全、更舒适驾驶的汽车。通过获取和分析通过车载GPS、传感器和摄像机获得的驾驶数据以及周围交通的信息,可以实现更安全的驾驶控制,并提供最佳的交通引导。

       具体来说,物联网可以用来实现以下目标。

  • 实现自主驾驶(*完全自主,将在未来故事中报道)
  • 跟踪车辆位置(即一旦被盗)
  • 使用智能手机应用程序检查轮胎压力和维护信息
  • 使用你的智能手机远程控制空调和灯光,即使不在车上

 

1-3  物联网关键要素

       物联网由四个主要元素组成:设备、传感器、网络和应用程序。

器件 指人们使用的实物(物),
比如上面提到的智能手机,电器,
城市设备/设施和汽车。
感应器 用于测量环境条件/现象的装置中的元件。
示例包括检测环境变化的传感器。
(例如温度、湿度、压力、光和地磁场)
以及像加速度和声音这样的运动。
网络 一种将传感器采集的数据发送到终端的通信手段
(即云服务器和智能手机)。
无线通信,如Wi-Fi,是普遍使用的。
应用 使从传感器获取的数据可视化的集合。
这通常包括个人电脑和智能手机。


       操作流程包括先从装有传感器和无线设备的设备中获取数据,然后通过互联网将数据发送到服务器和云进行存储和分析。接下来,在应用程序中可视化数据,为优化集合使用提供一个通用框架。机制如下图所示。

It is the structure of the large frames to optimize the usage of the device

       在下一章中,我们将介绍传感器和无线通信方法,这对于获取设备中的数据和构建无线网络至关重要。

 

2.  探测各种情况的传感器

       传感器用于检测各种情况。它们大致可分为两类,一种是测量环境状况的现场传感器,另一种是用于检测运动的运动传感器。
例如,场传感器包括温度和亮度传感器,它们可以测量外部温度和光强,而运动传感器,如加速度计,则测量物体运动的变化(即倾斜和振动)。

 

2-1  典型传感器类型及应用

       下面的表格列出了典型传感器的名称、类型和应用示例。

传感器类型 目的 应用实例
加速度计/
陀螺(角速度)
感应器
测量变化
在物体运动中
(即倾斜、振动、旋转)
汽车
(例如,驱动器记录器、智能钥匙)
工业(马达、机器人等)
地磁
感应器
测量地球的
磁力
确定方向
通信设备
(如智能手机)
可穿戴设备(即智能手表)
压强
感应器
测量压力
气体或液体
可穿戴设备(即手表)
健康与健康
(活动监测器等)
温度
感应器
测量温度 房间/环境
温度监测
亮度
感应器
测量光强 通信设备
(如智能手机)
探测阳光等

 

3.  物联网设备的无线通信网络

       连接设备到互联网需要无线通信。

 

3-1  无线通信的研究现状与机制

       无线通信是一种不用电线用电磁波或光(红外)发送信息的方法。由于电磁波是通过空气在很大范围内传播的,它们主要用于商业通信,如电视和无线电。然而,近年来,无线通信以Wi-Fi和蓝牙的形式被个人使用。®智能手机和个人电脑。
       在物联网领域,“短距离无线通信”得到了广泛的关注,技术应用也将随之而来。在下一节中,我们将介绍不同类型的短距离无线通信。

 

3-2  通信标准清单

       有几个无线通信标准。在这里,我们将看一看四个主要的波段-蓝牙。®、Wi-Fi、ENMON和指定的低功率无线通信(Wi-Sun)--在列举应用实例的同时,比较了它们的频带、通信范围和传输速度。

       下表概述了四个标准的主要特点。

  蓝牙® Wi-Fi 恩海® 规定
低功率

带带

带带
惠孙
频率
带带
2.4GHz
带带
2.4GHz
带带
5.0GHz
带带
315/868/905/
920 MHz
带带
426/
429 MHz
带带
900 MHz
带带
通讯
距离
~10m 千百
表表
~200 m ~1公里
传动
速度
1 Mbps~ 11 Mbps~ 125 kbps ~9600 bps 50 kbps~
应用
实例
遥控器,
智能手机
电脑外围设备
消费类电子产品,
血压监测器,
心率监测器,
监视摄像机
智能手机
个人电脑,
打印机,
博彩
设备
感应器
(用于控制)
照明,
窗户
打开/关闭,
(交流)
智能仪表
海姆
设备,
消费者
家用电器

 

3-3  关于无线电法律和技术适宜性

       为了预防无线通信,有必要了解所有适用的无线电法规。
       在同一区域使用相同频带进行通信可能会造成干扰。因此,为了无线传输,必须从政府获得无线电许可证,以确保公平和平等的使用。
此外,根据无线电法,每个无线设备必须符合规定的技术标准,并核实其是否符合本标准,即技术标准合格认证(技术合规)。

 

4.  易于使用的物联网工具包,为家庭项目优化

       到目前为止,我们已经涵盖了传感器和无线通信协议,这些协议是理解和配置物联网设备的关键。接下来,我们将讨论物联网工具包使构建物联网设备变得更容易,特别是对于那些仍然难以想象物联网的概念的设备。

 

4-1  DIY物联网器件

       让我们来看看一个用工具包建造的自制物联网设备的实际例子。

 

       4-1-1  多功能话音遥控

Multifunction voice-operated remote control

       上面所示的是一个多功能遥控器,带有Raspberry PI单片机板,可以通过语音打开或关闭各种设备。该装置由单片机板、红外LED和语音引导软件组成。在照片中,遥控器是用来打开/关闭电视的声音,但也可以注册为控制交流和照明设备。

       点击下面的链接了解更多信息。
https://deviceplus.jp/hobby/raspberrypi_zero_03/(此页仅以日语提供。)

       物联网工具包允许用户设计一系列的设备和功能。查看我们的设备加网站,以获得更多的想法。

 

4-2  单片机板和评估包对物联网必不可少

       近年来出现了一些为开发物联网设备而优化的单片机板,如Raspberry PI、Arduino和索尼半导体解决方案公司的SPRESENSE™。

 

       4-2-1  adruino

Arduino

       Arduino是物联网之前存在的最受欢迎的MCU板之一。它相对便宜的价格和简单的启动(通过USB连接到PC机开始操作)使它成为初学者的理想选择。但是,Arduino没有原生操作系统(OS),因此需要一个专用的集成开发环境工具(IDE)。
       Arduino的主要关注点在于设备控制(即机器人)、与PC机的通信以及简单的电路测试。

 

       4-2-2  树莓派

Raspberry Pi

       树莓派是一个著名的单片机板,大约与Arduino一样受欢迎.功能包括视频和声音输出,输出到HDMI显示器,USB和局域网,提供类似于超小型计算机的功能。
       虽然比Arduino贵一些,但安装Linux操作系统是可能的,这使熟悉这个操作系统的人更容易使用。raspberry PI在配置服务器和将电器转换为物联网等领域具有优势。

 

       4-2-3  SPRESENSE™

       SPRESENSE™是索尼半导体解决方案公司开发的单片机板。与Arduino一样,它没有原生操作系统,因此需要专用的IDE进行开发。但与其他MCU板不同的是,它包括gps和高分辨率音频功能,从而能够开发使用语音、图像和位置信息的传感应用程序。

 

       4-2-4  评价包

       在用单片机板开发应用程序和软件实现物联网时,宜使用评估工具包(扩展板)进行无线通信和传感器数据采集。
       Rohm公司提供评估工具包和开发工具,以促进物联网设备的开发。

罗姆
传感器奖章
[Rohm传感器
评价工具包]
传感器评估工具包理想的信标和可穿戴设备。地磁场,
亮度,内置6个传感器(加速度计,压力,磁性(霍尔IC)),
和蓝牙一起®模块。
 https://www.rohm.co.jp/sensor-medal-support(日文页)
感应器
盾牌
[Rohm传感器
评价工具包]
与开放平台兼容的传感器评估工具包
比如Arduino Uno和Mbed。
8个传感器(加速度计、压力、地磁场、亮度/接近度)
彩色和磁性(霍尔IC)安装在基板上。
 https://www.rohm.com/sensor-shield-support
恩海 一种自带动力的无线通信模块,它使用
从周围环境产生的少量能量
(即动能、温差)。
 https://www.rohm.com/enocean
斜长石 一种集成920 MHz无线通信功能的低功耗单片机板。
(还提供了与Raspberry PI兼容的工具包。)
 http://www.lapis-semi.com/lazurite-jp/(日文页)
加装板
SPRESENSE™
扩展SPRESENSE™功能的附加板。
索尼半导体解决方案公司提供的物联网计算机板。
增加传感器和蓝牙的功能® 
和Wi-Sun无线通信协议。
 https://www.rohm.com/support/spresense-add-on-board

 

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