物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)有哪些應(yīng)用？

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，作為一個(gè)新的名詞，在未來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將會(huì)扮演非常重要的角色，它將成為連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶。作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換.既可以實(shí)現(xiàn)廣域互聯(lián).也可以實(shí)現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點(diǎn)，了解各節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

只要是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的地方，就肯定會(huì)有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。利用在感知層連接傳感器，射頻(RFID)，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和智能嵌入式終端，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到了智能交通、工業(yè)監(jiān)控、安全家庭、環(huán)境保護(hù)、政府工作、智能消防、環(huán)境監(jiān)控、老人護(hù)理、個(gè)人健康、水系統(tǒng)監(jiān)控、食品可追溯性，敵人情況偵察和情報(bào)收集等等。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在不同應(yīng)用方向上使用的協(xié)議與網(wǎng)關(guān)形式不同，但是其基本功能是利用相關(guān)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換感知層收集到的各種類型的信息，形成高速數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)管理功能。

在通訊設(shè)備中，網(wǎng)關(guān)的主要目的是在不同類型的通信技術(shù)之間提供橋梁。這些技術(shù)在連接類型，接口或協(xié)議方面可能會(huì)有所不同。例如，您在家中的Internet網(wǎng)關(guān)將您的局域網(wǎng)(LAN)與Internet服務(wù)提供商(ISP)連接起來。該網(wǎng)關(guān)通過PPP或HDLC等技術(shù)將ISP的WAN鏈接到具有TCP / IP的LAN。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)遵循將不同技術(shù)的通信橋接在一起的相同原則。它在物聯(lián)網(wǎng)傳感器和互聯(lián)網(wǎng)之間建立了橋梁。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將匯總所有數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換傳感器的協(xié)議，并在發(fā)送數(shù)據(jù)之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用藍(lán)牙LE，Zigbee，Z-wave或LTE，LTE-M，WiFi之類的遠(yuǎn)程之類的短距離無線傳輸模式連接物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，然后將它們鏈接到Internet(公共云)通過以太網(wǎng)LAN或光纖WAN(HDLC / PPP)。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)了解這些傳輸模式和數(shù)據(jù)(MQTT，CoAP，AMQP，DDS，Websocket)協(xié)議，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)系統(tǒng)所需的其他協(xié)議。

一、智能手機(jī)

智能手機(jī)之所以智能，離不開各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。現(xiàn)在智能手機(jī)中比較常見的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)有距離傳 感器、光線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、重力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、指紋識(shí)別物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、圖像物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、三軸陀螺儀和電子羅盤等。

比如指紋識(shí)別物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以采集指紋數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行快速分析與認(rèn)證，免去繁瑣的密碼操作，快速解鎖。

二、人工智能/機(jī)器人

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是人工智能最基礎(chǔ)的硬件，類似于人類的感覺獲取器官。大量的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)"感知+控 制",而家庭自動(dòng)化二感知+控制，這種層面的信息交互與人機(jī)交互，還多需人的參與。而人工智能將人類 的邏輯大腦賦予機(jī)器，實(shí)現(xiàn)"感知+思考+執(zhí)行",最終上升到這種層次。

例如，家里的空調(diào)不單單依靠溫濕度物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，還可以通過家庭成員的識(shí)別來自動(dòng)選擇模 式，比如風(fēng)向的調(diào)節(jié)，針對(duì)小孩、老人溫度的調(diào)節(jié)。這些新技術(shù)將帶來無限大的想象空間，再結(jié)合機(jī)器増強(qiáng) 學(xué)習(xí)的算法，將提供深度體驗(yàn)。

還有智能機(jī)器人使用的關(guān)鍵硬件包括驅(qū)動(dòng)器、減速器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為機(jī)器人的"五官", 在采集外界信息數(shù)據(jù)上發(fā)揮看重要作用。

三、AR/VR

虛擬現(xiàn)實(shí)中的傳感設(shè)備主要包括兩部分：一部分用于人機(jī)交互而穿戴于操作者身上的立體頭盔顯示器、 數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等，另一部分是用于正確感知而設(shè)置在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的各種視覺、聽覺、觸覺、力覺等。

實(shí)現(xiàn)AR/VR,提高用戶體驗(yàn)，需要用到大量用于追蹤動(dòng)作的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。比如FOV深度物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、攝像頭、陀螺儀、加速計(jì)、磁力計(jì)和近距離物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等。當(dāng)前，每家VR硬件廠商都在使用自己的技術(shù)，索尼使用 PlayStation攝像頭作為定位追蹤器，而Vive和Oculus也在使用自己的技術(shù)。

四、無人機(jī)

無人機(jī)是當(dāng)下非常流行的智能硬件，其智能飛控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要用到各種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，包括IMU、 MEMS加速度計(jì)、電流物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、傾角物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等。

IMU結(jié)合GPS是無人機(jī)維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著無人機(jī)智能化的發(fā)展，方向和路徑控制是重要 的空中交通管理規(guī)則。IMU采用的多軸磁物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，在本質(zhì)上都是精準(zhǔn)度極高的小型指南針，通過感知方向?qū)?數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，從而指示方向和速度。

而MEMSJD速度計(jì)用于確定無人機(jī)的位置和飛行姿態(tài);電流物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可用于監(jiān)測和優(yōu)化電能消耗，確保無 人機(jī)內(nèi)部電池充電和電機(jī)故障檢測系統(tǒng)的安全;傾角物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能夠測量細(xì)微的運(yùn)動(dòng)變化，應(yīng)用于移動(dòng)程序，作 為無人機(jī)的陀螺儀補(bǔ)償，集成陀螺儀和加速度計(jì)，為飛行控制系統(tǒng)提供保持水平飛行的數(shù)據(jù);流量物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可 以有效地監(jiān)測電力無人機(jī)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的微小空氣流速。

五、智能穿戴

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在可穿戴設(shè)備中起到至關(guān)重要的作用。因?yàn)榭纱┐髟O(shè)備最基本的功能就是通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳 感。

以小米手環(huán)為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和心率監(jiān)測;AppleWatch內(nèi)部 除了MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)，還有使用脈搏物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。

六、智能家居

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是智能家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)，隨看技術(shù)的發(fā)展，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)被用到智能家居系統(tǒng) 中。

智能家居物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是家居中的"眼鼻耳"，因?yàn)橹悄芗揖邮紫入x不開對(duì)居住環(huán)境"人性化"的數(shù)據(jù)采集，也 就是說把家居環(huán)境中的各種物理量、化學(xué)量、生物量轉(zhuǎn)化為可測量的電信號(hào)裝置與元件。

智能家居領(lǐng)域需要使用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來測量、分析與控制系統(tǒng)設(shè)置，家中使用的智能設(shè)備涉及位置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、接近 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、液位物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、流量和速度控制、環(huán)境監(jiān)測、安防感應(yīng)等物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等技術(shù)。

七、智能汽車/自動(dòng)駕駛

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車時(shí)代，主動(dòng) 安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻(rollover)與穩(wěn)定性控制(ESC),這就需要MEMS加速度物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和角速度物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來感測車身姿態(tài)。語音將成為人與智能汽車的重要交 互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來發(fā)展新機(jī)遇。

MEMS物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在汽車領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣裏(應(yīng)用于正面防撞氣裏的高g值加速度計(jì)和用于側(cè) 面氣裏的壓力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān))、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(應(yīng)用于檢測進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和流量物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān))等。

而自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，也進(jìn)一步推動(dòng)了MEMS物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入汽車。雖然GPS接收器可以計(jì)算自身位置和速 度，但在GPS信號(hào)較差的地方(地下車庫、隧道)和信號(hào)受到干擾的時(shí)候，汽車的導(dǎo)航會(huì)受到影響，這對(duì)自動(dòng) 駕駛來說是致命的缺陷。利用MEMS陀螺儀和加速度計(jì)獲取速度和位置(角速度和角位置)，車輛任何細(xì)微 的動(dòng)作和傾斜姿態(tài)，都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過總線，傳遞給行車電腦。即便在最快的車速狀態(tài)下，MEMS 的精度和反應(yīng)速度也能夠適應(yīng)。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術(shù)的發(fā)展，精度已經(jīng)上升到0.01 g

八、智慧工業(yè)

智能工廠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人 工的干預(yù)、及時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以合理的安排生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)進(jìn)度，并優(yōu)化供應(yīng)鏈。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng) 域，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對(duì)岀現(xiàn) 異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。業(yè)界普遍認(rèn)為，新一代的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是智能工業(yè)的"心 臟”，它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運(yùn)行，并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。