小花带你一周hold住人人学IOT(四) 物联网关,汇聚回传

花溪 发表于 2021/04/23 09:49:11 2021/04/23
【摘要】 物联网这项基于通讯感知技术,拥有无限开发潜能的互联网创新应用,已经掀起了世界信息产业发展的第三次浪潮。并将引发生产和生活方式巨大变革,那么通信感知技术何以成就了如此强大的物联网,小花将通过这次人人学IoT系列课程,逐渐为您揭晓。

小花带你一周hold住人人学IOT(一)初识物联网
花带你一周hold住人人学IOT(二)IoT平台,能力开放
小花带你一周hold住人人学IOT(三)窄带无线,海量物联
小花带你一周hold住人人学IOT(四) 物联网关,汇聚回传
小花带你一周hold住人人学IOT(五) 操作系统,轻量开源

今天我们开始人人学IoT第四课的学习,下面先看一下今天要带大家学习那些内容。
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1.安全可靠的工业物联网关
工业物联网关与普通网关有什么样的特别之处,带着疑问我们来了解一下工业物联网关
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物联网关,汇聚回传,安全可靠的工业物联网关 PLC RF Mesh
为了应对小范围大量设备接入的场景与复杂环境下设备接入的场景,物联网关应运而生,物联网网关属于物联网架构中的网络层,负责下行汇聚,上行回传,而在工业场景下物联网网关则面临着更多的挑战
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首先传统设备无法满足物联网现场工业级严格要求
-企业的网络产品缺乏工业化设计
-工作温度的要求
-防尘防水
-强抗电磁干扰
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其次工业接口协议众多对网关提出了苛刻的要求
-很多工业设备仍然需要通过RS485 Modbus等工业总线
-或ZigBee RF等无线通信方式进行通讯
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再者 面对开发网络的安全冲击
-工业生产网与办公网的交叉融合使其面临更复杂的网络安全冲击
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最后物联网网络运维复杂度高
-物联网网络运维复杂度随着终端的增加而提高
-站点分散
-部署工作量大
-管理困难

面对物联网环境的挑战,工业物联网关专门为工业领域物联网应用设计,集路由、交换、无线和安全于一体的融合网关
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工业物联网关基于工业级标准设计,支持在温度-40℃- +70℃、湿度5%-95%的环境工作、防尘防水、无风扇冷却、满足强电磁干扰标准和振动冲击标准
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同时 工业物联网关支持安全加密、集中管理、提供设备防攻击机制,抵御来自网络的攻击
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提供软件热补丁技术,实现设备软件在线平滑升级,支持即插即用和免现场调测的维护方式,还支持对用户侧设备进行远程集中管理功能,极大降低用户的维护成本、提高维护效率
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工业物联网关能够提供丰富的通信接口与协议
-上行支持GPRS、3G、LTE等通用接口
-下行支持以太网、PLC、ZigBee、RF、RS485、RS422、RS232等
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另外工业物联网关还支持边缘计算
边缘计算与云计算区别
-边缘计算是在靠近终端设备或数据源头的边缘节点、融合联接、计算、存储、控制和应用等核心能力的开放平台,满足用户实时、智能、数据融合和安全需求。
-在过去终端设备的数据都必须通过网关上传到服务器端处理,有了边缘计算、本地网关提供计算能力、数据存储和一些告警响应,降低时延,提高可靠性。

两个下行通信技术PLC和RF Mesh
PLC
-通过传统的RS-485、以太网等工业有线通信方式通信时,设备需要部署通信线缆与供电线缆,而这无疑增加了物料成本与人力安装成本。通过PLC通信,通信线缆与供电线缆二合一,降低了部署成本,并且PLC支持设备自组网,设备上电即可使用
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-传统PLC通信技术面临较严重的噪声干扰问题,例如PLC通信环境附近有较大的变压器,存在电磁干扰,就会有较大的噪声干扰
-通常电力线噪声主要分布在2MHz以下频段,同时也是传统窄带PLC通信技术的工作区间
-华为PLC-IoT技术,宽带电力载波技术,通过通信频段选择和自适应技术,有效避开2MHz以下的主要噪声区间
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-通过抗噪声技术,解决电力线中的窄带、脉冲、噪音、脉冲等典型噪声,能够有效应对各类设备产生的噪声干扰,极大提升电力线载波的通信可靠性。
RF Mesh
-RF射频技术
-Mesh技术不仅能
-中继信号
-扩展无线覆盖范围
-支持网络自组织、自修复、流量自平衡
-提升带宽、降低发射功率
因此首选采用Mesh技术作为RF网络的组网技术
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2.卓越有效的物联网解决方案


工业物联网关的汇聚传输区别于广域无线网的接入传输
工业物联网关又有哪些典型应用场景和解决方案呢?
物联网关、汇聚回传,卓有成效的物联网解决方案
工业物联网关的典型应用场景有电力物联网、城市照明物联网、车联网等等

1.我们先来了解一下华为电力物联网解决方案
要了解解决方案,首先我们要分析一下现在电力用户的困扰有哪些
1.电力设备-业务监督不足导致经济损失严重
-变压器存在高温过载,设备损坏的现象,并且对于用电大户缺乏有效监控手段
-用电分析不实时,存在偷电现象
-这些业务监管不足导致经济损失严重
2.运营效率低人力成本高
-没有有效手段降低线路损耗
-电费收缴难、周期长、拖欠严重
-用户用电情况不透明、投诉多
-这些问题导致运营效率低人力成本高
3.业务决策不实时不准确
-停电管理无序
-用电线路改造无依据
-业务的决策缺乏实时数据支持
紧急需求:宽管道实时传输海量信息
可以说电力各类应用急需宽管道实时传输海量信息,电力物联网构建全联接的智能电网,“比特”服务“瓦特”
智能电网发展趋势:
1.集中部署与云化架构
2.软件定义智能电网
3.配用电一体化
4.微网应用与互动
5.家庭能源管理
电力物联网涉及到“输”“变”“配”“用”四个环节,而用电环节是最重要的(因为电是一种很难存储或者说存储成本很高的电源)
对于电力物联网自动抄表实时获取用电数据是最基础的要求,华为电力物联网解决方案主要采用的抄表协议包括:DMLS和Modbus,而基于抄表业务之上的电力业务与应用则是主要价值
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华为电力物联网解决方案主要应用模块包括Billing、Prepay、MDM、CRM
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城市照明物联网
城市照明物联网面临的挑战
-高昂的能源消耗
-高运维管理成本
-城市照明服务质量
-恶劣天气下的城市照明服务
华为照明物联网解决方案涵盖了物联网架构中的感知层、网络层、平台层、应用层
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-感知层使用外置型路灯控制器AR501L1Rc,符合ANSI C136.41标注接口、通过路灯控制器对路灯进行开关、调光、制定计划、采集数据等。在部署路灯控制器之后,可以通过移动端APP扫描方式安装、通过手机的GPS功能自动获取和上报设备的经纬度信息以及设备ID、设备安装道路信息等。
-网络层通过无线RF Mesh技术或ZigBee技术连接到工业物联网关,网关汇聚通过3G或者LTE进行回传。
-平台层使用EEM作为物联网平台后台软件,EEM基于华为Agile Controller平台开发,上行提供标准的REST等接口给第三方应用系统,主要提供四大核心功能:设备管理、计划/策略管理、远程升级管理、数据存储
-应用层使用基于GIS的路灯管理应用软件CityConnect平台,
CityConnect平台的主要功能包括:
设备运维管理-负责设备安装、更换、拆除等功能
设备警告-实时监测设备运行情况,如出现异常则产生警告
GIS地图监控-准确定位设备位置、并通过GIS标注设备运行状况,做到实时监测功能
数据统计-定期统计设备的用电情况、自动生成各类客户所需报表,支持定制化
寿命管理-对所有的路灯进行使用寿命统计和管理,达到使用年限的设备,提前产生告警替换
解决方案的特点:
1.按需照明,降低路灯的能源消耗
2.低成本的海量路灯连接(RF Mesh)
3.低安装和维护成本(后台软件)
3.保险系统的可靠运行(平台管理)

3.智能互联的家庭物联网关


说到家庭网关,你可能会立刻想到家里的路由器或者“猫”,但是他的发展你了解吗?
接下来我们看一看家庭宽带的发展。
物联网关,汇聚回传-智能互联的家庭物联网关

过去-“点状网络”
-过去的家庭宽带业务是通过调制解调器拨号上网的纯宽带业务
-网络结构为单一的点状网络结构
-随着家庭宽带的发展,目前普及的光纤到户,家庭网关与光猫提供了更高的带宽,从而使得家庭各种网络设备可接入网络提供家庭多业务服务
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现在-“星型”
例如手机、pad等移动终端的无线上网、IPTV网络电视,网络结构也发展为围绕家庭网关的星型布局结构

未来-“网状”
未来、家庭智慧网关除了提供基础的宽带业务、还提供家庭安防、家居自动化等智能互联业务,网络结构将变的更加复杂,从星型布局结构发展为网状结构
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智能家庭网络
智能家庭网络在家庭外接入的是运营商的宽带网络,而家庭里的网络包括了基础的宽带网络与智能互联网络,基础的宽带网络基于智能网关提供的LAN、wifi及扩展AP(无线访问接入点)组成的宽带网络服务。比如多家庭终端设备上网,IPTV等。智能互联网是基于wifi
zigbee、z-wave等协议建立的智能设备互联网互通网络、实现家庭安防监控,家居自动化等业务。
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关键业务
1.智能提速
2.家庭wifi无缝覆盖
3.智能互联与智能业务
4.智能运维

好了,到这里第四课物联网关,汇聚回传就学完了,相信通过今天的学习,大家对物联网已经有进一步的了解了。下面跟我来做一下练习,检验一下自己的学习成果哦。

判断题

1.如果PLC通信环境附近有较大的变压器,则会对其通信造成严重的噪声干扰。正确
2.智慧家庭网络包括基础的宽带网络与智能互联网络,其接入的是运营商的宽带网络。正确

单选题

1.下列选项中,对于RF Mesh描述错误的是?(D)

A.RF Mesh是在RF技术基础上使用Mesh技术
B.RF Mesh可以中继信号,扩展无线覆盖范围
C.RF Mesh物理层采用IEEE 802.15.4标准
D.RF Mesh传输层采用TCP协议保证可靠连接,实现邻居发现 (ND(RFC4861))

2.下列选项中,对于EEM描述错误的是?(B)

A.EEM是基于华为Agile Controller平台开发的平台
B.EEM能够提供GIS地图监控的功能  CityConnect平台
C.EEM能够管理终端设备,并且提供远程升级
D.EEM支持计划与策略的管理

3.下列选项中,对于华为照明物联网解决方案描述错误的是?(C)

A.感知层使用外置型路灯控制器AR501L1Rc
B.网络层通过RF Mesh技术连接到物联网关进行数据回传
C.平台层采用基于Agile Controller的华为OceanConnect平台   平台层使用EEM作为物联网平台后台软件,EEM基于华为Agile Controller平台开发
D.应用层通过CityConnect平台进行数据统计与监控运维

4.下列选项中,对于家庭网络发展描述错误的是?(D)

A.家庭网络结构逐渐从点状发展到星型再到网状
B.随着家庭网络的发展,其业务也越来越丰富
C.高宽带一直是家庭网络中的重要业务
D.家庭网络中为了增强Wi-Fi覆盖,采用单网关集中式Wi-Fi覆盖方式  以太网AP扩展wifi

多选题

1.下列选项中,对于工业物联网网关描述正确的是?(ACD)

A.工业物联网网关属于网络层,负责下行汇聚上行回传
B.工业网关对于工作温度没有严苛要求,但需具备防尘防水防电磁干扰能力 工业物联网关基于工业级标准设计,支持在温度-40℃- +70℃、湿度5%-95%的环境工作、防尘防水、无风扇冷却、满足强电磁干扰标准和振动冲击标准
C.工业物联网网关可以支持工业总线的接入,如RS485、M-BUS
D.工业物联网网关是集路由交换、无线和安全为一体的融合网关

2.下列选项中,对于边缘计算描述正确的是?(AD)

A.边缘计算是靠近终端设备或数据源头的计算节点
B.边缘计算可以处理终端侧的全部业务和数据 
C.业务与数据通过边缘计算处理后,无须上传到平台端
D.边缘计算能够满足用户实时、智能、数据存储的需求

3.下列选项中,哪些属于华为电力物联网解决方案中的应用模块?(ABCD)

A.Billing(计费)
B.Perpay(预付费)
C.CRM(客户关系管理)
D.MDM(电表数据管理)

4.下列选项中,属于家庭智能网关关键业务的是?(ABCD)

A.智能提速
B.家庭Wi-Fi无缝覆盖
C.智能互联
D.智能运维

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