物联网单品开发与系统创新

物联网单品开发与系统创新探讨研发总监：彭友amesbdf@126.com2014-06-1物联网单品开发与系统创新探讨1、物联网是什么2、无线传输技术3、单品开发4、单品+小系统(子网）=小套装5、系统创新物联网是什么物联网（InternetofThings，缩写IOT）物联网一般为无线网，由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个，所以物联网会包含500兆至一千兆个物体，在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联接，在物联网上都可以查找出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用。我给它定义：将传感器和装备嵌入到各监控对象(物体）中，通过计算机和云计算将各领域整合在一起对数据、视频等信息采集、汇总、分析，使人们在PC端或移动端能快速对对象进行识别、控制、管理。物联网的应用领域一、产业链1、设备(单品）制造商2、系统集成商

3、网络运营商4、平台供应商二、物联网应用中有三项关键技术1、传感器技术2、RFID识别技术3、嵌入式系统技术三、应用范围物联网应用遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。总结为：智能工业、智智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能家居安防、智能医疗、智能照明、智能建筑等。物联网的传输技术传输技术从硬件上分为：有线和无线两种一、有线技术

1.IEEE802.3(Ethernet) 2.EIB/KNX 3.LonWorks 4.BACnet 5.X-10 6.PLC-BUS 7.CresNet，AXLink8.FDDI二、无线技术

1.NFC技术

2.RF射频技术

3.蓝牙(Bluetooth)4.Wi-Fi5.3G6.4G7.Z-Wave8.Zigbee物联网的传输技术有线技术1.IEEE802.3(Ethernet以太网)：1975年:美国施乐(Xerox)公司的PaloAlto研究中心研制成功[METC76]，该网采用无源电缆作为总线来传送数据帧，故以传播电磁波的“以太(Ether)”命名。1983年：美国电气和电子工程师学会IEEE802委员会以美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司提交的DIXEthernetV2为基础，推出了IEEE802.3。该技术的典型应用即是互联网。物联网的传输技术有线技术二、EIB/KNX KNX是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准，是由欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHS合并发展而来。该协议以EIB为基础，吸收了BatiBus和EHS中配置模式等优点，提供了家居和楼宇自动化的完全解决方案。

2013年4月，中国国家标准化管理委员会正式批准发布了《控制网络HBES技术规范——住宅和楼宇控制系统》(GB/T20965-2013)为推荐性国家标准。HBES技术是在EIB(EuropeanInstallationBus)技术的基础上发展起来的。KNX协会的成员ITEI、ABB、海格、施耐德、西门子等企业参与了该标准的起草工作。

物联网的传输技术有线技术三、LonWorks现场总线

LonWorks和现场总线是同义词，现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。

LonWorks是由美国Echelon公司于1990年12月开发成功的全分布式智能控制网络技术。

LonWorks最大优点是开放性、分散性和互换性，但其劣势是成本高。因此在中国主要用于工业和楼宇，在家庭和小区的应用还未能为普通家庭所接受。

物联网的传输技术有线技术四、BACnet

楼宇自动控制网络数据通讯协议(DataCommunicationProtocolforBuildingAutomationandControlNetwork)简称为BACnet，是国际标准化组织（ISO）、美国国家标准协会（ANSI）及美国冷冻空调协会（ASHRAE）定义的用于智能建筑的通讯协定。

BACnet是一种专门为楼宇设备的集成控制制定的数据通讯协议，是为了规范楼宇内空调、给排水和供配电等楼宇设备自动控制系统之间的互连，使之成为更具有开放性和互操作性的数据通信统一标准协议。

2013年4月8日，我国《建筑自动化和控制系统数据通信协议》国家标准工作组成立。《建筑自动化和控制系统数据通信协议》标准作为《建筑自动化和控制系统》系列标准的重要组成部分，目的在于推进BACnet协议国际标准的国内转化，促使产品自主知识产权与国际对接，提高建筑智能化水平。物联网的传输技术有线技术五、X-10电力载波协议lX-10电力载波协议：即国际标准电力线载波通讯协议,它允许室内所有兼容X-10协议的电器通过现有电力线来进行通讯,具有编程简单、可靠性好、无需单独布线等特点，已广泛应用于家庭安全监控、家用电器控制和住宅以表数字读取等方面。l国外发展：在智能家居20余年的发展历程中，x10技术是最耀眼的明星。到目前为止，美国已有很多大公司生产销售x-10产品，如radioshack、stanley、leviton、honeywell等等；仅在美国就已经售出一亿只模块，大约有1000多万家庭使用x-10产品，x-10控制规格已成为当今美国家庭自动化控制规格的主要领导者。如今，这一技术在欧洲也已迅速普及并开始进入亚洲。l国内应用：产品尚未在国内广泛推广X-10的一些技术限制了其应用，如反映速度慢（60Hz供电系统中，传送一个指令需0.883s）、抗干扰性能差（由于信号载波在电力线中传送时造成的，在我国这个问题较严重）等，这都给X-10在我国的推广应用带来实质性的困难。但国内有些厂家和代理商也推出了针对中国住宅情况作了改进的X-10配套产品。在深圳、天津等城市也已经开始销售X-10产品。物联网的传输技术有线技术六、PLC-BUS电力线通信总线技术电力线通信总线技术（PLC-BUS）是一种高稳定性及较高价格性能比的双向电力线通信总线技术，它主要利用已有的电力线来实现对家用电器及办公设备的智能控制。其解决方案包括如下领域的应用：灯光控制，电器控制，HVAC控制以及网络与电器设备间的通信。l PLC-BUS技术由荷兰ATS电力线通信有限公司研发而成。ATS公司推出了一整套基于PLC-BUS技术的智能家居控制系统，它重新定义了家庭内部高可靠、低成本智能家居控制的新标准，拥有超强的系统稳定性和可靠性，为商业住宅提供了更为经济的智能化控制解决方案。

物联网的传输技术有线技术七、CresNet，AXLinkCresNet

Cresnet总线是美国厂商Crestron的私有总线和协议，该厂商有超过40历史，其产品应用较为广泛，是中央控制领域的高端领导品牌，该总线是许多Crestron触摸屏、键区、扩展模块、调谐器以及更多其它部件的通信中枢。Cresnet是一个简单但是灵活的4-线网络，提供Cresnet

设备的双向通信和24V电源。电缆长度最高可到5000英尺，Cresnet配线结构几乎允许无限种布线配置。AXLink

正如CresNet，AXLink总线是美国另一厂商AMX的私有总线和协议，该厂商亦是中央控制领域的高端品牌。如今国内亦产生了许多中央控制厂商及品牌，此类产品主要应用于商业市场，如会议室、办公室、大型场馆等，控制灯光、窗帘、影音设备等，该产业已是较为成熟的市场。物联网的传输技术有线技术八、FDDI光纤传输，即以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。光纤传输按设备传输方式分：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备两种。单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：SingleModeFiber）。其具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti

ModeFiber）。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。

物联网的传输技术二、无线技术1.NFC2.RF射频技术3.蓝牙(Bluetooth)4.Wi-Fi5.3G6.4G7.Z-WAVE8.ZigBEE物联网的传输技术无线技术一、NFC近距离无线通讯技术

NFC近场通信技术是由非接触式射频识别（RFID）及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。工作频率为13.56MHz.但是使用这种手机支付方案的用户必须更换特制的手机。目前这项技术在日韩被广泛应用。手机用户凭着配置了支付功能的手机就可以行遍全国：他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等

。物联网的传输技术无线技术二、RF射频技术RF是RadioFrequency的缩写，即射频，具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。RF的频段分为315、433、868、915MHZ，统称1G以下的无线技术优点是无需重新布线，利用点对点的射频技术，安装设置都比较方便，主要应用于实现对某些特定电器或灯光的控制；但系统功能比较弱，控制方式比较单一，且易受周围无线设备环境及阻碍物干扰；适用于新装修户和已装修户。物联网的传输技术无线技术三、蓝牙(Bluetooth)蓝牙(Bluetooth)技术是爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术。随后成立的蓝牙技术特殊兴趣组织(SIG)来负责该技术的开发和技术协议的制定。l 蓝牙技术，一种短距离无线电技术，是当今市场上支持范围最广泛，功能最丰富且安全的无线标准。自1999年发布Bluetooth规格以来，总共有超过4000家公司成为Bluetooth特别兴趣小组(SIG)的成员。同时，市场上Bluetooth产品的数量也成倍的迅速增长。l 蓝牙技术特点：属于点对点通讯方式，通讯距离太短，而且安全性、组网能力和抗干扰能力不够，更没有网络自愈功能，泄密事件频发。因此蓝牙技术不适用智能家居的要求。物联网的传输技术无线技术四、Wi-FiWi-Fi(WirelessFidelity)：是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-FiAlliance)所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。l Wi-Fi:俗称无线宽带,是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11b/g/n/ac等标准的出现，现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi。l Wi-Fi特点：最大特点就是方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应用来说缺点却很明显，功耗高、组网能力差、安全性低。所以wifi虽然非常普及，但在智能家居的应用中只是起到辅助补充的作用。物联网的传输技术无线技术五、3G3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前3G存在3种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。3G下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s（一说2.8Mbit/s），上行速度峰值也可达384kbit/s。不可能像网上说的每秒2G，当然，下载一部电影也不可能瞬间完成。3G网络，是指使用支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术的第三代移动通信技术的线路和设备铺设而成的通信网络。3G网络将无线通信与国际互联网等多媒体通信手段相结合，是新一代移动通信系统。物联网的传输技术无线技术六、4G4G技术又称IMT-Advanced技术。

4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快20倍，并能够满足几乎所有用户物联网的传输技术无线技术七、Z-WAVE由丹麦公司Zensys主导的无线组网规格。Z-wave联盟已有160多家国际知名公司加盟，范围基本覆盖全球各个国家和地区。成员均是已在智能家居领域有现行产品的厂商，尤其是国际大厂思科(Cisco)与英特尔(Intel)的加入，强化Z-wave在家庭自动化领域的地位。就市场占有率来说，Z-Wave在欧美普及率比较高，知名厂商如（NWD）华顿，wintop，Leviton，control4等。主要应用于智能家居协议开放物联网的传输技术无线技术八、ZIGBEEZigbee联盟在IEEE802.15国际协议规范的基础上作了扩展，对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee特点：是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。与物联网的融合：物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞，而ZigBee能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信。ZigBee技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容，易使用，易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。主要应用于物联网、智能家居、智能照明、智能医疗、智能建筑等几种常用无线技术对比物联网单品开发单品分类1、智能工业：视频监控、机械尺寸探测、温湿探测、空间探测、烟雾探测、液化气泄露探测、一氧化碳探测、二氧化碳浓度探测、水污染探测、金属探测、浸漏水探测、重量探测、核辐射探测、压力探测、震动探测等2、智能农业：视频监控、水污染探测、温湿探测、浸漏水探测、土壤导电率探测、PH值探测、紫外线探测、光照探测、二氧化碳浓度探测等3、智能交通：视频监控、信号灯、路标、电子防盗、感应线圈、超声波探测、倒车雷达探测、红外探测、微波探测、RFID识别、GPS导航定位、行车记录、屏显（广告机）、光电探测、CIS图像扫描、RS电磁波探测、POS收费、KIOSK取票等 4、智能电网：智能电表、智能插座、电力控制器、爆炸探测等5、智能环保：视频监控、水污染探测、温湿探测、烟雾探测、液化气泄露探测、一氧化碳探测、二氧化碳探测、压力探测、震动探测