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行業(yè)知識

大數(shù)據(jù)分析將與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)更精確的預(yù)測和智能化決策

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熱門關(guān)鍵詞: 5G網(wǎng)關(guān)5G千兆網(wǎng)關(guān)

珠海市-物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)特點(diǎn)及體系結(jié)構(gòu)

發(fā)布時(shí)間:2024-01-09 瀏覽量:20260

?為什么需要物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)呢?

現(xiàn)在,您可能想知道:為什么將網(wǎng)關(guān)引入物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是一個(gè)重要的原因?

首先,傳感器在網(wǎng)絡(luò)連接方面的功能通常比較有限。通常情況下,您的傳感器可能會(huì)使用藍(lán)牙低功耗(BLE),就像市場上大多數(shù)信標(biāo)一樣。而一些傳感器也可能會(huì)使用ZigBee協(xié)議進(jìn)行連接。此外,在局域網(wǎng)(LAN)、家庭局域網(wǎng)(HAN)或個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)中,還有其他許多協(xié)議可供選擇。所有這些協(xié)議都有一個(gè)共同特點(diǎn),即它們無法直接連接到廣域網(wǎng)(WAN)或Internet等大型網(wǎng)絡(luò)。為了讓您的傳感器能夠與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一對一的聯(lián)系,您需要一個(gè)網(wǎng)關(guān)。這個(gè)網(wǎng)關(guān)可以通過WiFi、GSM或其他類型的連接方式,為您的傳感器提供與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。

請注意,網(wǎng)關(guān)的功能不限于將傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務(wù)的存儲代理。直接將所有傳感器收集到的信息發(fā)送至數(shù)據(jù)中心會(huì)導(dǎo)致性能和網(wǎng)絡(luò)利用效率低下。在將信息發(fā)送至數(shù)據(jù)中心之前,需要一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來對現(xiàn)場信息進(jìn)行預(yù)處理。這種預(yù)處理包括消息過濾和聚合。

網(wǎng)關(guān)在這里扮演了一個(gè)關(guān)鍵角色,它作為一個(gè)單一的訪問點(diǎn),來監(jiān)測指定區(qū)域的操作和字段。您無需使用監(jiān)視軟件來連接每個(gè)傳感器,只需監(jiān)測網(wǎng)關(guān)即可。通過這種方式,網(wǎng)關(guān)將負(fù)責(zé)收集所有必要的傳感器數(shù)據(jù)。

體系結(jié)構(gòu)概述

下面是一種常見的網(wǎng)關(guān)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖,網(wǎng)關(guān)本身沒有安裝傳感器。相反,網(wǎng)關(guān)軟件安裝在設(shè)備上,負(fù)責(zé)從傳感器收集數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,并將處理結(jié)果發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

體系結(jié)構(gòu)

請注意,傳感器體系結(jié)構(gòu)可能會(huì)有一些變動(dòng),部分傳感器可能會(huì)放置在網(wǎng)關(guān)設(shè)備上。具體的布局如下圖所示。


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嵌入式傳感器可以被視為網(wǎng)關(guān)的組成部分,這些傳感器包括GPS模塊和通過GPIO接口連接到網(wǎng)關(guān)的溫度傳感器等。

網(wǎng)關(guān)軟件

軟件應(yīng)用程序是網(wǎng)關(guān)的核心,它的主要任務(wù)是收集傳感器所提供的信息,并將其安全地存儲,直到可以進(jìn)行預(yù)處理并發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。在每個(gè)處理階段,網(wǎng)關(guān)軟件都會(huì)根據(jù)需要決定將數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲在內(nèi)存中還是永久保存。

在設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)軟件時(shí),有必要充分考慮到故障和災(zāi)害恢復(fù)的情況。由于網(wǎng)關(guān)設(shè)備通常在現(xiàn)場進(jìn)行操作,因此應(yīng)該對不理想的工作環(huán)境做好充分的準(zhǔn)備。例如,需要預(yù)先準(zhǔn)備好網(wǎng)關(guān)軟件以應(yīng)對斷電或其他可能導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)處理中斷的操作。在電源恢復(fù)后,網(wǎng)關(guān)軟件應(yīng)能夠自動(dòng)啟動(dòng),并能夠從中斷的地方繼續(xù)工作。

網(wǎng)關(guān)軟件需要具備充分的智能,以正確處理系統(tǒng)日志記錄。它必須在設(shè)備存儲的日志條目數(shù)量和發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的日志條目數(shù)量之間找到合適的平衡點(diǎn)。

安裝和更新軟件

如何訪問設(shè)備上的網(wǎng)關(guān)軟件?有三種主要的解決方案。

一種方法是在網(wǎng)關(guān)磁盤(或存儲卡)上預(yù)先安裝軟件,這種方法被稱為工廠引導(dǎo)程序。然而,如果解決方案中有很多個(gè)網(wǎng)關(guān),這種技術(shù)的擴(kuò)展性就有限。

另一種方法是使用基于服務(wù)器啟動(dòng)的引導(dǎo)方式。在這種模式下,中央軟件管理服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行通信,并向其安裝適當(dāng)版本的軟件。雖然這種方法比工廠引導(dǎo)擴(kuò)展更高效,但仍然需要在服務(wù)器端進(jìn)行啟動(dòng)和部署操作。

一種方法是通過客戶端啟動(dòng)引導(dǎo)程序來實(shí)現(xiàn)。這種模式下,假設(shè)網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)連接到中央存儲庫服務(wù)器并下載適用的軟件版本。為此,網(wǎng)關(guān)需要安裝輕量級的引導(dǎo)軟件,以便與軟件管理服務(wù)器進(jìn)行通信。這種方式是最具可擴(kuò)展性的一種方法。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)有一個(gè)非常重要的特點(diǎn),就是可以通過無線方式進(jìn)行軟件更新。需要記住的是,一旦將網(wǎng)關(guān)軟件安裝到設(shè)備上并部署到現(xiàn)場,您對網(wǎng)關(guān)軟件的維護(hù)能力將非常有限。從安全的角度來看,通過無線下載軟件更新的能力尤為重要,因?yàn)樗赡軙?huì)影響關(guān)鍵安全修復(fù)程序的交付時(shí)間。這也意味著不需要進(jìn)行任何集中協(xié)調(diào)操作,每個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備都可以在接通電源后立即下載軟件。

感測器的客戶群體

假設(shè)軟件應(yīng)用程序是網(wǎng)關(guān)的核心,那么傳感器就扮演了網(wǎng)關(guān)的視覺和聽覺工具的角色。傳感器是一種小型硬件設(shè)備,可以測量現(xiàn)實(shí)世界的各個(gè)方面。傳感器通常收集的數(shù)據(jù)類型包括溫度、GPS坐標(biāo)、濕度和氣壓等。

通常,網(wǎng)關(guān)處理來自傳感器的小型信息。例如,傳感器測量的當(dāng)前溫度是一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。而GPS坐標(biāo)由兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)字表示,分別是經(jīng)度和緯度。需要注意的是,網(wǎng)關(guān)需要處理大量的這些小型信息。

盡管傳感器本身能夠頻繁產(chǎn)生消息,但是我們需要預(yù)測我們真正需要從傳感器中收集多少消息。例如,我們可以每毫秒讀取傳感器的溫度,但我們真的需要如此精確的溫度變化測量嗎?在大多數(shù)情況下,每秒讀取傳感器幾次就足夠了,因?yàn)槲覀兏雨P(guān)注的是較長時(shí)間內(nèi)的度量標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)關(guān)軟件通常會(huì)定期查詢傳感器數(shù)據(jù)。一款優(yōu)秀的網(wǎng)關(guān)軟件允許您輕松設(shè)置每個(gè)傳感器的查詢間隔。您絕對不希望將不必要的傳感器數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)關(guān)中,因?yàn)檫^時(shí)的數(shù)據(jù)會(huì)占用有限的網(wǎng)關(guān)設(shè)備處理能力。

數(shù)據(jù)傳輸使用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行

一般來說,網(wǎng)關(guān)連接的方式包括GPS、WiFi和以太網(wǎng)。一些網(wǎng)關(guān)甚至可以同時(shí)支持GPS和WiFi模式,例如移動(dòng)車輛上的網(wǎng)關(guān)。一般而言,非GPS連接被視為優(yōu)先選擇,因?yàn)樗梢员苊飧甙旱囊苿?dòng)數(shù)據(jù)流量費(fèi)用。一些網(wǎng)關(guān)會(huì)持續(xù)連接到低成本的本地網(wǎng)絡(luò),而使用GPS連接的網(wǎng)關(guān)則應(yīng)該小心地將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。網(wǎng)關(guān)應(yīng)該根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯處理收集到的數(shù)據(jù),判斷哪些消息需要通過昂貴的GPS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送,哪些數(shù)據(jù)可以在設(shè)備上進(jìn)行緩存,以便延遲時(shí)離線處理。


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