
我们身边的共享单车即应用了物联网技术,《物联网时代》将物联网定义为:“通过基于互联网协议的分布式云端,将所有的东西都互联起来。”其作者马切伊认为,物联网实际上并不是什么新的发明,它以不同的形式以及存在了10年以上的时间。
连接带来了时代的需求的变化,当世界上有十亿网民的时候,Facebook就自然的出现了。
如果你仔细地观察过去25年里的科技企业,你就会发现变化一直在发生。
每隔3-7年,企业就必须对它们进行重塑。那些错过了一次技术转型的公司如果能迎头赶上的话,那么还有可能重新恢复过来。而那些错过了两次技术转型的公司,则有可能已经消失了。如果你有兴趣的话,可以查看一下50年前标准普尔500强公司的名单,如果统计无误的话,截止到2017年,只有19%的企业现在依然存在。
当我们在网络上看着90后“佛系”“中年人”的话题捧腹大笑的时候,其实我们没有看到这背后透露着的真正原因是:90后们生活在“变的太快”的世界里,太多学习工作生活里的问题他的上一辈甚至前一代人都没有遇到过,他们的迷茫那么大,以至于有些人认为:至于以不变应万变才是“正解”。
而如果我们把这件事扩展的更大一些,无论我们的真实年龄如何,我们都注定属于将遭遇革命性变革的一代人。这也正是马切伊克兰兹(Maciej Kranz)将每一个商业领域正经历“革命性变革”的这一代人叫做“物联网一代”的原因。
什么是物联网?
一个相对繁琐的解释是:
物联网是互联网的一个延伸。互联网的终端是计算机(PC、服务器),我们运行的所有程序都是计算机和网络中的数据处理和数据传输,没有涉及任何其他的终端。而未来,所有物和物之间都可以实现互联。物联网能够让互联网连接对象使用嵌入式传感器进行数据收集和交换的网络,汽车,厨房电器,甚至心脏监视器都可以通过物联网连接。随着物联网在未来几年的发展,更多的电子设备将加入物联网的阵营。
而在《物联网时代》中,物联网有一个更为简单明了的定义,它是“通过基于互联网协议的分布式云端,将所有的东西都互联起来。”其作者马切伊·克兰兹是全球物联网专家,思科公司战略创新集团副总裁。在本书中,他基于思科的工作视野和在全球物联网行业一线的长期实践经验,从数十个他参与实施的物联网案例中,总结出4种已经获得验证的、可以快速回报的场景。顺带提一下,思科公司的主营业务就是物联网。
总的来看,物联网的本质还是互联网,只不过终端不再是计算机(PC、服务器),而是嵌入式计算机系统及其配套的传感器。在这个意义上说,物联网是一个很大的概念。如果单从学科上分解来看的话,它涉及到通信,信号处理,计算机视觉,自动化控制,电路系统,信息融合,无线自组织网络,MEMS传感器设计等等。
可以说,这是计算机科技发展的必然结果,为人类服务的计算机呈现出各种形态,如穿戴设备、环境监控设备、虚拟现实设备等等。只要有硬件或产品连上网,发生数据交互,就叫物联网。实际上,大数据概念最早的提出,也是因为物联网的兴起,传感器接入网络之后,大大增加了可以挖掘的数据量,网络上的数据不但包括社交网络这种来自用户的数据,还有了来自物理世界的数据。
物联网发展速度为什么这么慢?
正如马切伊在他的书中提到的那样,物联网实际上并不是什么新的发明,它以不同的形式以及存在了10年以上的时间。
它的本质便是上个世纪学术界开始兴起传感器网络、自组织及多跳网络(wireless sensor network, ad-hoc network, wireless multi-hop network)。RFID在智能物流上的应用只是最为基本的应用场景,当前的研究远比这个更为复杂。但是,受限于应用场景和技术实现的瓶颈,物联网的发展,其实无法像互联网那样爆发。
首先,现阶段的物联网应用基本都是“锦上添花”的东西,需求性并没有那么强,如可穿戴设备和智能家居,这也就是为什么很多智能硬件叫好不叫座的根本性原因;也正是因为这个原因,商业上也不会出现滴滴打车那样的持续性投入,这又反向钳制了这一技术的商业化发展。
其次,物联网技术上还有很多没有突破。最大的技术瓶颈可能在MEMS传感器的性能和无线传感网的设计实现上。
再有,就是目前在应用上还找不到突破。目前比较活的也就是智能硬件,无人机,工业物联网这块。但是离人类和互联网形成的应用需求还无法相比,目前还没出现。
最终,物联网应用的制约因素还是能源,物联网应用场景的扩展一直在等待电池技术的突破。所以,目前来说物联网首先会在那些对能量要求不是很高的方向首先取得突破,比如智能硬件和工业设备上。
总之,物联网的方向毋庸置疑有着广阔的发展前景,但是当前基础研究和相关技术还有待发展,因此看起来发展缓慢,甚至就是停滞,学术和商业界都在等待一个颠覆性应用可以让“物联网”来一次诈尸。
共享单车中的物联网技术
完全可以想象,物联网的技术前景是广阔的。
实际上,2016年底兴起的共享单车就是一个成功的物联网商业化作品。
看似简单的单车使用过程,包括了物联网技术,人联网技术(移动互联网),自动控制技术,GPS全球定位技术等多个技术领域。但是整体的技术实现并不复杂,并没有涉及到什么创新黑科技。
首先,一辆单车需要以下几样设备参与运作:
•单车上面的智能锁(这个是核心关键,包括了GPS定位模块,GPRS通讯模块,主控芯片,电控锁模块等)
•用户手中的手机和APP
•单车提供商的云服务器(平台)
关键的环节在于单车和云服务器之间的通讯,采用的是老旧的GPRS技术。为什么要用这种落后的2G技术呢? 不使用LTE呢?答案很简单: 省钱省电覆盖好。
共享单车是典型的物联网应用场景,也能很好的克服我们之前说的物联网现存的耗能的问题。它对网络的要求并不是大数据量(它只需要很少很小的几条消息),而且它不需要速度很快(几秒钟的时延,完全可以忍受),它需要很低的功耗和很长的待机时间。
早期阶段,共享单车甚至依靠短信和云服务器进行通信,所以等待解锁的时间比较久,大约需要6-10秒。
还有一个小细节,不知道有没有人遇到过。我曾经用过一次支付宝旗下集成的一款市面上不太流行的单车品牌,扫码之后,手机提示我:锁没电了。这是我第一次意识到,原来单车的锁需要电!?
当然,正因为共享单车智能锁有这么多模块,所以它当然要耗电的。
为什么早期的单车骑起来特别累?除了一些材料和工学设计的原因,也是因为:你在充当人肉发电机。后来,为了改善用户体验,开始流行太阳能充电了。所以,越来越多的单车装上了太阳能发电板(如下图)。
经过过去一年半的迭代和升级,现在市面上所有的单车使用体验相比最早的那一批已经有了质的飞跃。
同时,近些年上市的一些空气净化器,穿戴设备以及家庭环境监控设备也已经完成了一代代的自我迭代和进化,在目前的消费场景下,服务着千家万户,这正是物联网技术未来商业化发展的一个缩影。
如何顺势借力风口,成为一名成功的物联网创业者或者职场精英?
BI Intelligence 预计:到 2020 年,地球上将有超过 240 亿的物联网设备,约为人均 4 台,当我们接近这个阶段时,60 亿美元将流入物联网解决方案,包括应用程序开发,设备硬件,系统集成,数据存储等。然而这些投资在 2025 年将产生 13 万亿美元的效益。
然而正如前面所说的,基于一些目前无法攻关的技术难题,它的商业前景也是复杂的,特别是对于创业者而言,这不是一个好消息。创业者大部分都是小公司,无论多么先进的技术,一旦市场成熟,目前的互联网大鳄公司都可以迅速投入数倍于你的资金,在非常短的时间内模仿你,超过你,压垮你。
而且,目前全世界范围内,也已经有多家物联网平台已经初具规模,比如Amazon Web 服务、Microsoft Azure、ThingWorx 物联网平台、IBM 的沃森、思科物联网云连接、Salesforce IoT 云、Oracle 集成云以及 GE Predix。
因此,物联网行业的创业者应该处理好两个问题。
首先,科技行业想突破垄断,对于微软和IBM这样的大企业而言,是技术积累。对于我们这样的个人或小团队而言,最好的方法是缩小目标客户群体,专注于某一个具体的领域或者攻关一项技术去解决某一个具体的问题。主动缩小目标客群的好处就是大企业不容易来抢市场,而你我们相对容易找到目标客户,最终说服他们买你的产品。
其次,以热门概念 *** 作以达到融资目的,而从不关心成本和收入是最错误的做法。
总结来看,就是组建一个相对小型的团队来维护一款小产品或者一个项目,这样可能反而容易成功,比如团队或项目被大公司收购。
如果你只是想成为一个工作体面收入又高的技术工作者和相关从业者,有一条相对明确的职业发展方向可以借鉴:学Java,去一家当地比较有名的计算机类企业应聘;取得一定成绩后,跳槽至国内一线物联网公司;3-5年后,有机会跳槽去国际一线企业在华公司应聘,如前面所说的这几个大型的物联网平台。如果在继续在里面服务几年,等到物联网技术真正实现商业化爆炸的那一天,你绝对已经可以斩钉截铁向别人介绍说:你好,我是物联网行业的资深行业顾问!就像我们前文提到的《物联网时代》作者马切伊先生一样。
就算不完全复制这条路,普通人想要搭上物联网这班车也不是没有可能的。毕竟,物联网的范围其实极其广泛。无论是大数据分析师、GPS定位还是井下探测,都可以算是物联网的一部分。只不过,程序猿是物联网现阶段发展时期,需求最大平均工资最高的工种而已。
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工业物联网越来越火 看看通用电气在做啥所谓智慧制造、智慧机器,在硬体技术上如感测器等领域,其实都已经发展相当完备,目前最核心的关键,正如通用所关注的,是“软”的整合与服务方面,以 ServiceMax 来说,其物联网云端平台可接收物联网上各装置内建感测器的资讯,让使用单位或是维修公司了解哪个零件何时将要故障,据此排定检修更换时间,可大量提升维修效率,节省时间与成本,并且提高装置的可靠率。
现在物联网应用越来越普遍,在生活中很多见,电子标签应该也属于物联网技术应用吧。 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频讯号自动识别目标物件并获取相关资料,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
目前RFID技术在广州服装行业的应用越来越收到服装企业主的重视,通过RFID技术提供供应链管理的透明度,提高库存转转率,减少缺货损失,提升门店的消费体验 通过RFID技术基本上为服装行业带来四大类的利益:
快--物流效率快,货品交接点数快。
准--在供应链的各个环节对服装的流通资料采集准确。
防--通过嵌入理德RFID晶片到服装内部,实现防窜货和防伪功效。
服务--通过理德服装RFID智慧商店,提高消费者体验,通过互动,更多商品的展示,快速响应消费者需求来提高服务水平。
歌名:《小花猫》小花猫喵喵喵,饿著肚子咕咕叫,左瞧瞧右看看,地上小鱼快吃掉。小花猫,跳跳跳,磨磨爪子喵喵叫。左扑扑右跳跳,发现老鼠别放掉。
谁来守卫工业物联网安全 根据物联网自身的特点,物联网除了面对行动通讯网路的传统网路安全问题之外,还存在着一些与已有行动网路安全不同的特殊安全问题。这是由于物联网是由大量的机器构成,缺少人对装置的有效监控,并且数量庞大,装置丛集等相关特点造成的,这些特殊的安全问题主要有以下几个方面。
物联网机器/感知节点的本地安全问题。由于物联网的应用可以取代人来完成一些复杂、危险和机械的工作。所以物联网机器/感知节点多数部署在无人监控的场景中。那么攻击者就可以轻易地接触到这些装置,从而对他们造成破坏,甚至通过本地 *** 作更换机器的软硬体。
感知网路的传输与资讯保安问题。感知节点通常情况下功能简单(如自动温度计)、携带能量少(使用电池),使得它们无法拥有复杂的安全保护能力,而感知网路多种多样,从温度测量到水文监控,从道路导航到自动控制,它们的资料传输和讯息也没有特定的标准,所以没法提供统一的安全保护体系。
核心网路的传输与资讯保安问题。核心网路具有相对完整的安全保护能力,但是由于物联网中节点数量庞大,且以丛集方式存在,因此会导致在资料传播时,由于大量机器的资料传送使网路拥塞,产生拒绝服务攻击。此外,现有通讯网路的安全架构都是从人通讯的角度设计的,并不适用于机器的通讯。使用现有安全机制会割裂物联网机器间的逻辑关系。
智慧电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
高压 12V-400VDC 电流感测参考设计
用于 G3-PLC 电力线通讯的模组上系统(CENELEC 频段)
我这周在浏览物联网 (IoT) 时,想仔细看看IoT将如何使电网更加智慧(反之亦然),在整个基础设施和住宅内提供更多的资讯,实现更佳的互联互通。通过IoT,使用者、制造商和公共事业服务供应方将揭示一种全新的方法来管理装置,并最终节省资源和开销。让我们看一看世界上的智慧电表将智慧电网与你的住宅连线在一起的实现方式。
在全球都在关注能源管理和节能的当下,IoT将把智慧电网的连线优势扩充套件到公共事业供应方所完成的配电、自动化和监视之外。住宅和楼宇内,管理系统的使用将帮助使用者监视他们自己的用量并调整使用习惯。这些系统将最终通过在非高峰用电时间执行来自动调节,并且连线至感测器来监视使用者数、光照条件以及更多引数。但是,这一切都源自一个更加智慧和互连程度更高的电网。
智慧电网使IoT成为现实的第一个关键步骤是大量采用智慧仪表。目前已经连线了数百万个仪表,并且互连电网的势头仍在增长。然而,要发挥其最大潜能,智慧电网的第一步是从机械电表向智慧电子仪表的转变,其目的是建立仪表和公共事业供应方的双向通讯。
美国的智慧电子仪表的采用率接近50%,目前现场已经安装了数百万个电表,与电网互连并定期通讯。从本质上说,电表正在将它们的功能从电能计量装置扩充套件成为双向通讯系统。
现代的电子仪表必须符合特定的标准才能在智慧电网和IoT中发挥如此关键的作用。首先,仪表需要在住所和楼宇中将能耗资讯报告给公共事业单位。在美国,合适的解决方案是低功耗RF (LPRF) 通讯,使用的是Sub-1 GHz网状网路。然而,根据国别和电网属性的不同,无线解决方案也许不是最佳选择,比如说在西班牙或法国等使用有线窄带正交频分复用 (OFDM) 电力线通讯 (PLC) 的国家。没有放之四海而皆准的互联互通解决方案。使IoT成为现实需要更大量的产品组合,能够支援从有线到无线,而有时需要将二者结合起来。
第二,仪表需要通过住宅内显示器或闸道器将有用的能耗资讯传送到屋内。这些资讯使得使用者相应地调整用电习惯并降低这方面的开销。在美国,ZigBee标准与智慧能源应用系统组合使用。其他像英国或日本等国,正在评估Sub-1 GHz RF或PLC解决方案,以实现更大的覆盖范围,或者混合RF和PLC的组合实现。所以,本质上说,电表正在成为智慧感测器,用于在住宅和楼宇内外进行双向通讯的IoT,以网状网路的方式互连,同时将基本能量资料报告给公共事业单位。
此外,智慧仪表需要支援诸如动态定价、需求响应、远端连线和断开、网路安全、无线下载和安装后升级等高阶功能,这样的话,公共事业供应方也就没有必要为每个仪表都派遣一名技师了。
如你所见,智慧电网在支援IoT方面发挥了关键作用—但这只是开始。将楼宇和住宅中的装置连线在一起是发挥智慧电网全部优势的下一件要做的事,而很多创新型解决方案和便利化应用已经向用户提供。专用家庭能源闸道器、智慧应用中心或能量管理系统将使使用者更快地感受到互连电网和IoT所带来的益处。
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智慧电网与能源参考设计
用于塑壳断路器 (MCCB) 的低功耗、低噪声模拟前端设计
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通用电气6q管理
通用电气(GE)的电子商务战略
1GE概述
通用电气公司(GE)是一家多元化经营的全球性企业集团,它的历史可以追溯到1878年托马斯 A爱迪生建立的爱迪生电气照明公司。1892年,爱迪生通用电气公司和汤姆森-休斯顿电气公司合并,创立通用电气公司。一百多年来,通用电气公司秉承以科技带来美好生活的理念,始终保持科技创新,保持全球领先的技术优势。目前,通用电气公司拥有24414项专利,累计居全球第一。
GE集技术、制造和服务业为一体,致力于在其所经营的每个行业取得全球领先地位。GE在2004年1月,将原有下属的13个工业集团重组为目前的11个业务集团:能源集团、高新材料集团、消费者金融服务集团、商务融资集团、医疗健康集团、消费与工业产品集团、基础设施集团、全国广播公司、运输集团、装置服务集团、保险集团。若单独排名,至少有9个业务集团可名列全球500家最大公司。GE在世界各地160个国家开展业务,其中包括在26个国家运作的270家生产厂,全球拥有员工30多万人。GE的境外收入逐年上升,1999年该公司在美国以外地区取得的收入占其1070多亿美元总收入的41%,达439亿美元。2003年销售收入达到了1342亿美元。GE在中国有悠久的历史,目前它的11个业务集团都己在中国开展业务,建立了20家办事处和近30家合资或独资企业,总投资超过15亿美元。GE仍是世界上仅有的七家3-A级工业公司之一。连续六年被《金融时报》获得“全球最受尊敬的公司”称号。
2GE的电子商务战略
从一个传统型的产业公司转变为新的电子商务企业已经被GE列为公司发展的重点。1999年,GE在其原先的六个西格玛质量、全球化和服务三个战略的基础上,又将电子商务正式列为公司业务增长的又一个发展战略。电子商务实施的头一年就为公司获得了10亿美元的网上营业收入。这使得GE这家百年辉煌的公司在新世纪保持持续高速发展的动力。这一变化在整个西方企业界都产生了巨大的影响。GE希望通过推广电子商务,为这家一个世纪以来一直处于领导地位的公司找到并建立未来的业务发展模式。在2000年,GE公司的电子商务战略方向有三方面的内容:保证每一家GE企业集团有一个客户网路中心,以提供最高质量的线上服务、销售和支援;将内部采购和供应商资源转移到网上,以充分发挥高效率和低成本的优势;不断开发新技术和服务,以增加线上销售。
实际上,一向以科技领先的GE并不是电子商务的后来者,其下属的资讯服务集团在电子资料交换(EDI)、网际网路基础上的虚拟贸易环境等领域,一直处于全球领先的地位。近年来,GE的金融、塑料、医疗器械、飞机发动机、动力系统等部门都根据自己的业务,通过网际网路进行了网上销售、客户服务、资讯释出、远端装置监控与维护以及员工招聘、内部管理等活动,其中GE集团的一个销售网站Polymerland,在2000年一周的交易量就达到500万美元,2001年实现了15至20亿美元。
GE之所以将电子商务战略提高到决定企业发展的重要高度,其原因是GE的高层充分预见到网际网路络的发展将给所有经济实体带来的影响。网际网路的发展使企业与客户、企业与员工、员工与员工之间等一切关系变得透明,知识就是力量成为过去。因为所有的人都可以轻易地同时获得大量的资讯,企业传统的经营方式将必然受到冲击,包括中间商解体、集合竞争、虚拟商业社群、对客户的完全渗透、动态价格、针对性产品、协同市场、伙伴服务等已经初步显现的企业经营模式的变化。
GE推崇电子商务,正是为了及时把握和参与这些变化,通过在销售方(客户)、购买方(供应商)、投资业务以及内部程式等方面的变化,继续在“更快、更好地使客户满意”方面保持领先,从而保持企业发展的活力,巩固其领先地位,这也是GE视变革为机遇的企业精神的又一个切实的体现。
GE迄今为止仍是全球最优秀的公司,它正以最大的热情推动电子商务的革命。这不仅决定了这个百年巨人未来的命运,也必将产生全球性的深远影响。
美国最著名的网际网路和资讯科技杂志《因特网周刊》,首次对美国各大公司做了主题为“因特网周刊100强”的调查,选出了在10个主要工业领域里最领先的电子商务企业,GE被评为2000年“本年度电子商务企业”。
3GE的电子采购系统
GE积极推进向电子商务企业的战略转型,取得了非常明显的效益。下面仅以GE下属的照明工程集团(注:该集团业务在2004年1月后合并入GE能源集团)采用了基于网际网路的电子采购系统后的情况为例:
GE的原材料成本在1982-1992年间增长了16%,而同期的价格却保持了不变甚至开始下降。为了抵消由于成本上涨带来的不利因素,GE全力以赴改进其采购方式,经过对采购过程的分析发现采购方式缺乏效率,中间交易过程过多。因为订单、收据和发货单上的资料不符,1/4以上的发货单需要重新填写。
GE照明工程集团过去每天需对许多低价机械零件向公司采购部发出询价申请。采购部每天都要向合作伙伴传送成百上千的询价单以获得最低的原材料价格。以往的手工采购程式是:对于每一笔询价申请,采购部都要对每一份询价申请附上设计图;设计图要从公司技术资料档案中检索出来,拿到影印室影印,摺叠后与询价申请一同装入信封寄出。该过程需要7天才能够完成并且非常复杂和浪费时间。由于程式繁琐、时间紧迫,公司采购部每次通常只将招标档案寄给两三家供货商。
自1996年GE启动了第一个网上线上采购系统(TPN Post)后,采购过程变得简单快捷了。如今GE照明工程集团电子采购的做法是:通过电子邮件的方式向采购部发出电子询价申请,采购部通过网际网路向全球供货商发出招标档案。该系统可自动检索出准确的设计图纸,并自动将正确的图表和附件附在电子询价单上。在采购部开始处理该采购过程的两个小时内,全球的供货商们就能以电子邮件、传真或EDI方式收到了询价单,有7天时间进行竞标准备并将标书通过网际网路传回,GE收到标书的当天就可完成评标工作,并最终选定中标人。
照明工程集团实施线上采购系统(TPN)后,获得了一系列的好处:线上采购系统使公司中60%负责采购的人员获得了解放并被重新安排了工作。采购部从大量的纸面、影印和邮寄工作中解脱出来,每月至少能够腾出6至8天的额外时间集中研究发展战略问题。由于能够线上与范围更广的供应商联络,采购中人工成本节省了30%,原材料成本也下降了5%至20%。过去通常需要18至23天来确认供货商、准备投标请求、与供货商谈判价格并签署合同等事宜,现在只需要9至11天。交易过程自始至终通过电子方式进行 *** 作,收据与采购定单自动相一致,反映出整个过程发生的全部变动情况。世界各地的采购部门就最好的供货商的情况互相交流资讯。1997年2月,GE照明工程集团通过网际网路发现了7个新的供货商,其中一家的报价甚至比另一家的报价低20%。GE估计,仅全面转变采购方式一项每年就可以为公司节省5至7亿美元。
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还有一些GE只列了电话号码的,就只能列电话给你了:
GE中国
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GE中国 新闻中心
(021) 6288-1088
中国技术中心
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GE基础设施集团
水处理
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GE工业集团
Fanuc自动化
(021) 3222-4555
GE工业集团
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家电
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检测科技
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照明
(021) 2401-3333
NBC环球
CNBC
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在物联网时代,车载装置会及时提醒司机减速换道行驶;老人如遇意外跌倒、生病或异常状态都可以通过远端网路,传递给社群或子女;智慧化楼宇中的感测器检测到主人离开后,能自动通知控制器关闭水电气和门窗,并对住宅内的安全情况进行监控,实时向主人的手机发送异常情况报告。
你也可以去物联商业网上看下相关内容
杰夫·伊梅尔特(Jeffrey R Immelt)是通用电气(GE)公司现任董事长兼执行长。
如何用物联网资料来构建工业智慧 得益于物联网和工业40的兴起,最近几年,不少企业已经通过物联网的手段,建立起了资料采集,监控和展示的平台。对于资料的深层次应用,例如利用最新的机器学习演算法,对资料进行智慧化提升,则是目前工业使用者进行数字化转型的必由之路。
从现在的趋势来看,人工智慧的热点领域都集中在语言、影象互动类, 或者商业应用类。对于工业领域,基于物联网获取的流式资料,如何通过人工智慧来实现效率提升?在使用这些资料的过程中,如何避免踩坑,顺利进行方案的部署?这是工业界需要解决的问题。为此,本期硬创公开课,雷锋网邀请了觉云科技CEO常伟来为大家讲解如何用物联网资料来构建工业智慧。详情可以咨询统一通讯官网网站
物联网的关键技术有低功耗广域网(LPWAN)、蜂窝移动(3G/4G/5G)、Zigbee和其他网状协议等。
一、低功耗广域网(LPWAN)
低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务,旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。
低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器,促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此,低功耗广域网只能以低速率发送小块数据,因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。
此外,同样,并非所有低功耗广域网都是一样的。如今,存在许可低功耗广域网技术(NB-IoT、LTE-M)和未经许可低功耗广域网技术(例如MIOTY、LoRa、Sigfox等)。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。
二、蜂窝移动(3G/4G/5G)
蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固,提供了可靠的宽带通信,并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是,它们会带来非常高的运营成本和电力需求。
虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用,但它们却非常适合特定的使用情形,例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外,像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统(ADAS)以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。
具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实(VR)的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输,以及一些对时间敏感的工业自动化应用。
三、Zigbee和其他网状协议
Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术(IEEE 802154),通常部署在网状拓扑中,以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比,zigbee提供了更高的数据速率,但同时由于网格配置而降低了能耗效率。
由于它们的物理距离短(《100m),Zigbee和类似的网状协议(例如Z-Wave、Thread等)最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常,Zigbee是WI-FI的完美补充,适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。
覆盖范围得到增强(增强20dB)。
支持大规模连接,100K端子/200KHz电池。
超低功耗,电池续航时间10年。
超低成本。
将信令开销降至最低,尤其是空中接口。
确保整个系统(包括核心网络)的安全。
支持IP和非IP数据传输。
支持短信(可选部署)。
一般来说,按照市场需求划分,我们将物联网设备分为三类:
1、没有流动性,数据量大(上行),频段宽,比如城市监控摄像头。
2、机动性强,切换频繁,车队跟踪管理数据量小。
3、无移动性,数据量小,对抄表等延迟不敏感。
NB-IoT就是为满足第三类物联网设备需求应运而生的,即适用于无移动性、数据量小且对延迟不敏感的应用场景。
一次电池物联网设备
许多小型IoT器件要求用一次电池长期工作。
因此,在为传感器、MCU、无线通信各功能供应超低消耗工作且高效电源的同时,电池控制、监视也变得重要。在此,将示例一种解决方案,其添加了一般且适合电池长期工作的电源配置及切断运输和不使用时的电源消耗的功能。
备注:关于锂一次电池
30V是二氧化锰型 / 36V是亚硫酰氯型
解决方案概要
关于升压IC
电路框图(a)是可将MCU直接连接到电池的情况。简单的IoT/安全/可穿戴/医疗的小型器件多为这种结构。
近年来,在18V~38V的大范围内工作的MCU越来越多,这种情况下,无需使用电源IC,即可直接连接到电池使用。对此,RF和传感器需要33V的固定电压,即使工作电压宽也为了要满足规格,大多需要一定电压以上的电压,即需要升压IC。RF和传感器不会一直工作,有时RF也会每天通信一次,而且是几秒钟。
此外,即使看起来像一直在工作,其实有很多情况是通过细致地ON/OFF控制降低消耗电流,使电池耐用。为实现上述工作,在需要时,MCU将对RF和传感器的工作进行ON/OFF控制。此外停止时,不仅会停止RF和传感器的功能,还会使升压IC及稳压器停止工作,可长时间使用电池。要抑制工作时的纹波,使其噪声频率恒定,PWM固定型适合。
如果轻载的工作状态存在,则使用PWM/PFM转换(自动切换工作模式)型。此外,要抑制EMI,并使其小型化,线圈一体型适合。升压 DC/DC
XCL102: PWM, 线圈一体型XCL103: PWM/PFM, 线圈一体型XC9141: PWM, 外置线圈XC9142: PWM/PFM, 外置线圈关于LDO
为了使RF和传感器的电源噪声更低,有时会在升压IC的后级使用稳压器。具有高纹波抑制比/低噪声并且良好的负载瞬态响应特性的高速LDO最适合于消耗电流的陡峭变化的RF部位此外,传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下,也有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。稳压器XC6233: 高速
XC6215: 低消耗
关于RESET IC
监视电池电压,电压下降时,向MCU发送信号。使用超低消耗型,抑制对电池的负担。
关于改善电池的耐久性的解决方案 / Push Button Load SW
电路框图(b)是一种通过添加Push Button负载开关,功能追加和大幅度改善电池的耐久性的解决方案。为了共享MCU控制和按钮控制需要开关引脚右侧的SBD和MCU的VDD的上拉电阻是需要的。
Push Button 负载开关XC6194: 1A SW内置XC6193: 支持外置Pch驱动大电流本解决方案具有以下很大的优点。
1、防止从产品出货到开始使用的电池放电
被称为“Storage模式”、“Ship模式”。最适合不能拆卸电池的设备。此时的消耗电流几乎为0。通过按下按钮,即可开始使用。当然,可与此IC共享MCU控制用的按钮。
2、可用作主电源ON-OFF开关
可用按钮代替机械开关进行ON-OFF。例如,最适合防水设备。MCU可向SHDN引脚发送信号,并关闭Push Button负载开关。此外,我们还准备了可通过长按按钮关闭Push Button负载开关的类型。
3、解除死机
设备死机等异常时,可有效利用长按按钮的OFF功能。选择长达5秒或10秒的类型误 *** 作而关闭的可能性会降低,适用于死机对策。关闭后,再次按下按钮即可使之正常启动。并且Push Button负载开关作为对电池有益的功能,具有以下特点。
通过冲击电流防止功能,抑制启动时的冲击电流
启动完成后有PG引脚输出可起动使下一级电源IC和MCU工作。
如上所述,即使是以直接连接到电池工作的MCU为核心的简单的IoT器件,稍微花点功夫就可进一步改善电池的耐久性和容易满足小型高灵敏度要求。
Li-ion Polymer互联网设备
虽然是电池工作,但传感器和通信的频率高且功能复杂的IoT器件大多使用Li-ion/Polymer二次电池。对一次电池的充电控制和配合电源电压的超低消耗降压DCDC的追加是有代表性的电源解决方案。
解决方案概要
关于CHARGER IC
使用Li-ion/Polymer的IoT器件需要充电用电池充电IC和将电压降至MCU的电源电压范围内的降压DC/DC或稳压器。首先,我将说明电池充电IC的用法。充电电压(CV : Charge Voltage)和充电电流(CC : Charge Current)是基本选择。根据所需的充电电流,选择充电IC和电阻RISET。
电池充电ICXC6808: 5mA ~ 40mAXC6803: 40mA ~ 280mAXC6804: 200 mA ~ 800 mA本电路框的Li-ion/Polymer电池是内置NTC,外置PCM(电池保护电路)的情况。无论内置/外置都需要PCM。关于NTC,如果没有内置在电池中,请注意放置场所并将其外置。如果不需要NTC,请通过电池充电IC指定的方法处理NTC连接引脚。这里显示充电状态的CSO引脚已用于向MCU发送充电情况。CSO引脚为N沟开漏输出,已通过电阻上拉到MCU的电源,以使信号的“H”电平与MCU的I/O电压范围相匹配。
如果用LED显示充电状态,则通过限制电流用电阻驱动LED,使该电源从VIN获得。这是为了避免用充电IC供应的充电电流驱动LED。VIN中放置了浪涌保护用TVS。因为是外部引脚,可能会有ESD等浪涌、及劣质USB适配器在无负载时也可能会产生相当高的电压,要用TVS和齐纳二极管采取对策。
此外,在充电的同时使用负载电流的情况、或一直供电5V,将Li-ion/Polymer电池用于备用时,可使用具有从VIN或电池两者输出提供适当电流的Current Path功能的高功能充电IC。带Current Path和Shutdown 电池充电ICXC6806关于MCU专用降压DC/DC及LDO
Li-ion/Polymer电池高达CV = 42V或435V,一般来说,最大38V左右的MCU需要降压DC/DC或稳压器。在IoT设备中,MCU许多期间在Sleep状态下工作,因此IOUT从μA级(Sleep时)到100mA以上(工作峰值时)必须高效。通过将在超低消耗的同时搭载输出电压切换(VSET)功能的降压DC/DC用于此用途,可进一步改善电池的耐久性。如果使用输出电压切换功能,即使使用电流相同也能降低工作电压,可大大降低功耗。一般来说,MCU因内置的RF、模数和高速运算等,所以在工作时需要较高的电源电压,但可在Sleep时以最小电压工作。例如,Sleep时通过将VOUT从30V降至18V,可减少MCU的功耗,大幅改善电池的耐久性。降圧DC/DCXC9276: Iq = 200nA, 输出电压切换功能XCL210: 线圈一体型 Iq = 05μA (无输出电压切换功能)如果要廉价配置解决方案,稳压器适合。
此外在可充电的应用程序中,即使是效率低下的稳压器,有时也会被判断没有问题而使用。稳压器XC6504: Iq = 06μA, 无需输出电容
关于RF/Sensor专用降压DC/DC及LDO
RF和传感器也因电池电压高而需要降压DC/DC和稳压器。
仅在需要MCU时,设CE=“H”,工作降压DC/DC,向RF和传感器供应电压使之工作。停止时,不仅会停止RF和传感器的功能,也会停止降压DC/DC的工作,可使电池长时间使用。要抑制工作时的纹波,使其噪声频率恒定,PWM固定型适合。如果有轻载的工作状态,则使用PWM/PFM转换(自动切换工作模式)型。如果要使用稳压器,高纹波抑制/低噪声且像RF一样的消耗电流变化陡峭的负载瞬态响应出色的高速LDO最适合。此外,传感器用途中100kHz以上的噪声重要的情况下,会有高频噪声低的低消耗型比高速型更适合的情况。稳压器XC6233: 高速XC6215: 低消耗
关于RESET IC
使用超低消耗电压检测器可监视电池电压。MCU的电源电压与检测的电池电压不同,因此要使用N沟开漏型,通过电阻上拉到MCU的电源电压,并将信号传递给MCU。如果想降低检测后的上拉电阻消耗电流,将监测(VSEN)引脚从电源(VIN)引脚中分离,并使用CMOS输出型。通过从MCU的电源电压获得电源,可使用CMOS输出型。电压检测器XC6136 N型: Iq~100nA (N型 : N沟开漏输出)XC6135 C型: Iq~100nA,传感引脚分离型 (C型 : CMOS输出)关于Push Button重启控制器
关于作为死机对策而附加的Push Button重启控制器。
Push Button重启控制器XC6190Li-ion/Polymer的IoT设备一般不能拆卸电池,所以需要在死机等设备异常时进行复位并使之重新启动的功能。本例中有两个MCU控制用按钮,Push Button重启控制器与其共同使用。死机时,同时持续按下两个开关,规定的时间过去后,RSTB下降到“L”,可复位MCU。RSTB为N沟开漏输出,因此将上拉到MCU的电源电压。这里是向MCU发送了RESETB信号,另外也有例如控制驱动MCU电源的降压DC/DC的CE,通过长按RESET关闭DC/DC来强制重新启动的方法。如上所述,通过配置最合适功能的IC,可实现简单而工业设备所需的低噪声、长寿命的高性能IoT设备。
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100MW钙钛矿电池的应用:1、工业用途:钙钛矿电池可以用于电力调节、可再生能源支持和电网负荷管理等方面;
2、汽车用途:钙钛矿电池可以用于新能源汽车、混合动力汽车和电动汽车等;
3、家庭应用:钙钛矿电池可以用于家庭能源储存、太阳能储存、智能家居电源管理等;
4、其他用途:钙钛矿电池还可以用于航空、航天、智能物联网等领域。
2GW钙钛矿电池的应用与100MW的应用相比,有以下几个主要的区别:
1、2GW的钙钛矿电池可以满足大规模电力调度系统的需求,用于大规模发电、负荷分配等方面;
2、2GW的钙钛矿电池具有更高的容量定义,可以满足更大规模的发电和负荷需求,因此可以提供更大规模的能源分配;
3、2GW的钙钛矿电池可以更好地应对能源供给不稳定的环境,从而更好地支持可再生能源的发展;
4、2GW的钙钛矿电池也可以用于支持负荷管理系统,更好地支持及分配电力。
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