面向低功耗數據采集的物聯(lián)網應用

俞巍，徐暉

杭州科技職業(yè)技術學院，浙江 杭州 310012

0 引言

目前，低功耗數據采集的物聯(lián)網應用已經衍生出層出不窮的智能設備，據研究表明在未來每個人身上穿戴的產品都有可能變成智能設備，比如：智能外套、智能跑鞋、智能足墊等，每個人駕駛的車里面會充滿各種智能設備；又如：車載HUD、具有導航功能的智能設備、小型汽車調節(jié)器等，由此可見，低功耗數據采集的物聯(lián)網應用于智能家居、可穿戴、醫(yī)療設備等領域，同時結合美的智慧家居、綠米聯(lián)創(chuàng)、東軟集團、機智云、創(chuàng)感科技等現代化趨勢，為物聯(lián)網新型技術的發(fā)展提供支撐[1]。

1 低功耗數據采集的物聯(lián)網基本理論

1.1 物聯(lián)網的概念

所謂物聯(lián)網它屬于信息技術的重要內容之一，同時也是信息化的標志之一，顧名思義就是將物物相連接的互聯(lián)網，物聯(lián)網技術仍然是以互聯(lián)網作為發(fā)展技術，并且向外擴散與延伸的網絡技術，結合的物品與物品，二者之間實現了信息交流和通信，也是一種新型信息技術，結合了智能感知技術、自動識別技術等，因此也被稱為是第三次科技革命，因此物聯(lián)網與其說是一種網絡形式，不如稱之為業(yè)務的應用。

1.2 物聯(lián)網相關技術

物聯(lián)網技術并不是單一的技術，其包括三項關鍵技術，具體如下。①傳感器技術[2]。這種技術是計算機應用過程中的關鍵技術之一，很多計算機都是利用這種技術實現數字信號的感應與傳輸，因此隨著物聯(lián)網技術的到來就把傳感器模擬信號直接轉換為數字信號才能夠進行處理。②RFID標簽。這也屬于一種傳感器技術，融合無線射頻與嵌入式技術，將二者有機融合從而形成了綜合性的技術，主要是應用于自從識別以及物品管理中。③嵌入式技術。綜合了計算機、傳感器以及集成電路三大技術，并且作為一種復雜新型的技術，實現了信息接收與處理，發(fā)揮了至關重要的作用。

1.3 物聯(lián)網國內外應用情況

物聯(lián)網技術已經廣泛應用于智能交通、政府、企業(yè)日常工作與管理、家居建設與裝潢、工業(yè)、環(huán)境、衛(wèi)生以及路燈照明與檢測、個人健康以及老人護理等多方面，并且還被應用于我國國防安全建設過程中[3]。值得注意的是無論是國內還是國外，都將物聯(lián)網技術廣泛應用于智慧物流領域中，全面促進我全球物流業(yè)的發(fā)展與完善，實現了物流企業(yè)又好又快發(fā)展。

2 低功耗數據采集的物聯(lián)網應用現狀

低功耗數據采集的物聯(lián)網應用場景主要涵蓋三個方面：第一個是以人體為中心，包括智能的手表、手機、頭戴式設備、虛擬現實設備等；第二個是以智慧家庭為中心，包括家庭的自動化、控制、娛樂、安全智能系統(tǒng)等；第三個是以智慧城市為中心，包括公用事業(yè)、交通、智能汽車、城市安防等。如果從產品和行業(yè)的角度來區(qū)分，則可以將其分為可穿戴、消費類電子和智慧城市三大塊，很多人對于低功耗數據采集的物聯(lián)網的認識或許比較片面，只停留在手機芯片上，然而通過數據研究重點探討的內容可以得出其還可以應用于可穿戴、消費類電子等領域，我們也從這兩個角度重新認識了低功耗數據采集的物聯(lián)網，我國低功耗數據采集的物聯(lián)網主要應用于以下三個方面。

2.1 智慧家居

家電行業(yè)的確受到了物聯(lián)網的沖擊，傳統(tǒng)的家電企業(yè)面臨產品的競爭、利潤的變薄、制造業(yè)人口紅利的消失等挑戰(zhàn)。作為一個家電企業(yè)，以美的企業(yè)為例，美的智慧家居也尋求向物聯(lián)網的一個轉型，站在美的的立場上來看，低功耗物聯(lián)網在智能家居中的應用場景可分為三類：第一類是共享家電，2G時代在實踐中遇到的很多網絡無法很好覆蓋的地方，借助低功耗物聯(lián)網能夠解決信號死角的問題；第二類是智能家庭，設備聯(lián)網不穩(wěn)定的情況，低功耗物聯(lián)網能夠帶來服務的穩(wěn)定性，監(jiān)控、門鎖等安全性要求高的地方，需要運營商網絡的支持；第三類是智慧小區(qū)，社區(qū)的智能化需求是從屋內到屋外的無縫連接，而通過低功耗物聯(lián)網就能搞定一個小區(qū)。與此同時，通過應用NB-IoT、eMTC等低功耗廣域網絡技術，必將產生不一樣的智能家居產業(yè)，從而衍生出全新的商業(yè)模式，作為美的三大產品之一的租賃平臺就是一個很好的例子[4]。無獨有偶，關于低功耗物聯(lián)網應用于智能家居所能帶來的對商業(yè)模式的影響，基于NB-IoT技術完成的記錄跟蹤，可幫助廠商以更低的成本快速實現商用租賃運營，共享經濟紅利。值得注意的是，這種商用租賃解決方案所適用行業(yè)主要分為兩種，一種是面向消費者領域的交通出行、生活服務，另一種則是面向企業(yè)的資產管理。同時，借助低功耗物聯(lián)網的協(xié)助，對于千元以上的設備機會就非常大，就可以進入可運營的時代。

2.2 智慧醫(yī)療

NB-IoT業(yè)務應用早已有所突破，進入了智能醫(yī)療設備領域。結合NB-IoT低功耗、深度覆蓋等技術優(yōu)勢，能夠實現不只是病區(qū)的物聯(lián)網化和智能化，還要將醫(yī)療服務向基層家庭延伸，而很多實現有賴于智慧醫(yī)療與NB-IoT技術的結合，通過將面向低功耗數據采集的物聯(lián)網與醫(yī)療技術相互結合能夠在臨床治療上發(fā)揮十分積極的作用，滿足廣大群眾對于醫(yī)療衛(wèi)生工作的需求。

2.3 可穿戴

給可穿戴加上一個合適的場景，那么可穿戴的價值就會凸顯出來。同時，步態(tài)分析系統(tǒng)不僅可以用來進行身份識別，還可以用來疾病診斷、運動員的指導等?？纱┐鳌⒉綉B(tài)分析兩個看似無關的行業(yè)，創(chuàng)感科技將兩者的結合了起來，通過可穿戴設備采集數據，在云端搭建了算法平臺進行數據分析，從而將高昂的費用降至百元級別，變人工介入為自動的分析解讀。而在這個過程中，終端設備要想實現獨立運行、保證聯(lián)網的穩(wěn)定性和較低的功耗便需要低功耗物聯(lián)網的加持，未來NB-IoT或將在這一領域發(fā)揮極大的促進作用。

3 低功耗數據采集的物聯(lián)網應用前景分析

3.1 低功耗數據采集物聯(lián)網支持智能家居發(fā)展

低功耗數據采集的物聯(lián)網資深業(yè)務發(fā)展針對全球多模LTE物聯(lián)網對智能家居發(fā)展的支持做了分享，隨著蜂窩物聯(lián)網技術的發(fā)展，包括低功耗數據采集的物聯(lián)網在內的眾多廠商都在思考如何將這一技術引入到智能家居應用當中。作為一家全方位產品提供商，低功耗數據采集的物聯(lián)網針對智能家居的發(fā)展有著不同的產品線來進行支持，除了藍牙、WiFi、Zigbee等傳統(tǒng)短距離連接方式以外，尤其看中NB-IoT及eMTC對物聯(lián)網發(fā)展的推動作用。在物聯(lián)網所提到的“萬物互聯(lián)”的愿景下，無法通過一兩種通信技術就能滿足所有連接需求，不同的應用場景需要不同的通信技術。低功耗數據采集的物聯(lián)網面對物聯(lián)網應用的廣泛性以及場景的多樣性給出了自己的應對方式——推出蜂窩物聯(lián)網領域的全網通解決方案，即在一款產品集成eMTC與NB-IoT這兩種LTE窄帶技術，甚至還集成了E-GPRS。如此一來，便能通過單個物聯(lián)網模塊設計滿足全球運營商和終端用戶不同的部署需求[5]。因此，低功耗數據采集的物聯(lián)網推出的面向LTE物聯(lián)網的調制解調器MDM9206，將eMTC和NB-IoT的組成提供增強的超低功耗和擴展范圍，其目的就是為物聯(lián)網日后發(fā)展提供系統(tǒng)化、多元化終端，增強蜂窩終端制造效果，優(yōu)化物聯(lián)網效果成本，結合調節(jié)器更好的為低數據物聯(lián)網提供信息數據。目前，在低功耗數據采集階段，數據信息挖掘工作才是關鍵，可以從海量信息中篩選出不完全的、有噪聲的、模糊的數據，將部分有價值、潛在有用信息進行整合處理，實現低功耗數據信息匯總，這也是一個決策過程。值得注意的是，信息挖掘本質上屬于一種交叉科學，將數據從低層次向高層次傳遞，在這種牽引下，實現了數據庫技術、人工智能技術、可視化技術的綜合應用，將物聯(lián)網技術與低功耗采集技術相互結合，能夠形成新的數據熱點。

3.2 低功耗數據采集物聯(lián)網支持可穿戴領域實踐

2014年，低功耗數據采集的物聯(lián)網正式進軍可穿戴行業(yè)，成為這個領域里第一家提出將4G應用于可穿戴領域的公司，比外其也不斷的投入到可穿戴的領域，持續(xù)地將最新的技術引入到可穿戴這個行業(yè)里。到目前為止，低功耗數據采集的物聯(lián)網拿到了整個中國市場中智能操作系統(tǒng)80%的份額，低功耗數據采集的物聯(lián)網產品在應用的過程中展示出目前中國市場展的現狀，從今年開始，幾乎所有的大廠商都開始研發(fā)和上市各自的基于4G的可穿戴產品。低功耗數據采集能夠實現高度自動化系統(tǒng)分析，及時歸納和總結物聯(lián)網潛在模式，有利于實現物聯(lián)網可穿戴管理，將挖掘到的數據全方位呈現出來，這也是低功耗數據采集時代最基本特征，例如：低功耗數據采集時代數據信息繁多、數據價值保密性小，信息處理速度快。低功耗數據采集時代的核心是物聯(lián)網技術，基于物聯(lián)網技術能夠實現可穿戴數據信息挖掘，科學選擇信息挖掘工具，充分發(fā)揮正確決策的作用。

與此同時，在可穿戴領域，低功耗數據采集的物聯(lián)網也推出了相應的發(fā)展戰(zhàn)略：傳感器方面，目前和眾多的傳感器廠商進行合作，不僅在算法、G-sensor、陀螺儀、心率等各方面做優(yōu)化，而且還通過整合CSR的藍牙技術和Atheros的WiFi技術也做了較強的優(yōu)化；套片方面，大概分主芯片、電源芯片、射頻芯片和藍牙WiFi，總共四顆；軟件應用方面，高通現在可以支持的軟件有安卓，RTOS，三星Tizen[6]。低功耗數據采集的物聯(lián)網憑借這些技術，可以為客戶帶來一個可穿戴整體解決方案，客戶拿到解決方案后，便可以不再需要借助第三方研發(fā)。目前，低功耗數據采集的物聯(lián)網針對可穿戴領域推出了兩種產品路線：一種是針對中高端市場的Snapdragon Wear2100及針對低端市場的Snapdragon Wear 1100，未來還會提出基于2100做出優(yōu)化的、新的可穿戴方案3100和1200。

3.3 低功耗數據采集物聯(lián)網支持智慧物流體系

低功耗數據采集物聯(lián)網能夠支持智慧物流系統(tǒng)，智慧物流主要體現在兩個方面：一方面，低功耗數據采集能夠實現水質監(jiān)測，這有利于解決智慧物流中走水域路線問題，在水域附近安置監(jiān)測站能夠利用傳感器傳遞信息，將該水域水質渾濁情況、pH參考值、泥沙總量、污染情況，采用物聯(lián)網技術中的感知技術，能夠搭建完整的水域水質監(jiān)測數據平臺，全面了解和掌握水域水質情況，為后續(xù)工作的開展提供數據支撐；另一方面，低功耗數據采集能夠實現大氣監(jiān)測，航空物流作為智慧物流的重要組成部分，在其中發(fā)揮了十分重要的作用，利用物聯(lián)網技術能夠對大氣空氣質量、空氣污染物進行檢測，尤其是有害氣體、有毒氣體等，有效檢測物流航空運輸段的空氣質量環(huán)境，防止出現大氣污染物入侵影響航空物流，因此，通過以上兩點檢測能夠有效提高智慧物流發(fā)展的水平和質量，實現我國物流又好又快發(fā)展[7]。現階段，在智慧物流領域廣泛應用物聯(lián)網技術已經取得了一定的進步，我國科學技術水平不斷提高，使智慧物流得到了空前發(fā)展，將物聯(lián)網技術與智慧物流相互結合已經成為時代發(fā)展的需要，但就目前而言，我國并沒有形成固定的智慧物流發(fā)展方案，沒有搭建統(tǒng)一物流信息平臺，技術、人力、資源等內容匱乏，無法形成良好的智慧物流發(fā)展環(huán)境，這就需要利用低功耗數據采集技術，進一步優(yōu)化智慧物流工作效果[8]。智慧物流的建立就是基于低功耗數據采集低技術，在感知層基礎上實現信息的全面采集，利用條形碼、紅外線傳感技術，能夠及時有效獲取物流信息，搭建數據庫，在物流車輛上裝置GPS定位系統(tǒng)，不僅能夠監(jiān)控智慧物流運輸過程中路況情況，還能夠優(yōu)化車路，避免出現突發(fā)情況影響物流運輸，在感知層滿足要求之后，要利用傳輸層實現信息的傳遞，將現有通信網絡與物聯(lián)網有機融合，這樣能夠幫助分類物流信息，實現物流信息的初步處理、信息傳輸，結合數據傳輸實現信息技術交換，物流企業(yè)能夠通過傳輸層獲得的各項信息，獲取感知層得到的物流數據信息，將二者信息進行匯總傳送到支撐層，增強智慧物流信息傳遞效果[9]。因此，低功耗數據采集物流網技術能夠支撐物聯(lián)網體系，將物聯(lián)網與智慧物流有機融合，能夠促進我國物流事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，其優(yōu)勢是顯而易見的。

4 結語

綜上所述，隨著我國科學技術水平不斷提高，低功耗數據采集的物聯(lián)網環(huán)境下制造的各種消費類設備發(fā)布的消息也此起彼伏，無論是海爾發(fā)布了智能空調、還是樂心醫(yī)療聯(lián)合合作伙伴完成智能血壓計的業(yè)務調試，或者是小天鵝發(fā)布智能洗衣機，我們總能從各大廠商聯(lián)合發(fā)布各種消費類智能終端中找到一個共同點，即低功耗物聯(lián)網在其中的應用。總之，NB-IoT、eMTC的商用，無論是智能家居市場，還是穿戴設備市場將形成多樣化的連接方式，拓展了更多的應用場景，也給廠商帶來從運營方式到商業(yè)模式的改變，目前，低功耗數據采集物聯(lián)網支持智能家居發(fā)展、支持可穿戴領域實踐、支持智慧物流體系等多個領域的發(fā)展，整體發(fā)展前景十分廣闊，應用領域日益增多，本論文的研究就是在面向低功耗數據采集的物聯(lián)網應用的基礎上，相信在各類物聯(lián)網能力提供者的幫助下，人們日常的生活會朝著更舒適、更智能的方向改變。