物联网应用设备的无线通信技术底层逻辑

　　自从1998年开始建立物联网概念，其发展逐步从传感网络，进化到数据采集，目标控制，使用的无线通讯技术也从开始的RFID+互联网的形式进化到多种形式的终端网络+互联网的形式。

　　一、核心设备

　　当前物联网应用设备比较重要的核心是MQTT服务器，使用MQTT协议进行数据通讯可以免去常规C/S架构中服务器搭建较为复杂的问题，提前将MQTT服务器搭建在公网上，所有的终端设备作为客户端接入服务器，利用MQTT的发布/订阅模式，通过MQTT服务器的转发，即可实现设备间的通讯，同时由于发布订阅的机制，多客户端同时订阅发布同一个主题，即可实现设备互通，数据单播组播，服务器端已经成熟。

　　二、通讯协议

　　关于数据通讯协议，目前大家使用的协议各不相同，有私有协议的，也有基于JSON的，也有工业设备常用的等，其中JSON协议是在网络通讯中使用较为广泛的，基于JSON协议键值对，数据点的形式，可以很好的传递数据信息。

　　三、终端及网关

　　终端及网关，终端部分可以是多种多样的，在工业互联网上，终端可以是PLC或者基于MODBUS控制的IO类设备，此类设备通过网络转RS485总线、RS232总线，实现终端与平台、终端与终端通信;在农业互联网上，可以使用网络转LORA无线技术通信，数据协议可以是JSON转MODBUS或者其他，实现终端设备与平台，设备与设备之间无线通信，以上两种在服务器端建立管理平台，即可实现对设备的管控，采样的数据也可以保存在平台，进行数据分析。

　　四、接入方式

　　多种接入方式，由于无线通讯技术的发展，设备入网方式已经可以选择有线网，光纤，WIFI无线网络，4G网络，作为网关的产品除了与网络通信也需要将数据传输至下游终端设备，这些设备可以是PLC、水表电表、通风设备开关、灌溉系统开关、空调电视洗衣机等等，只要是可以通过电子手段控制，或者间接通过其他设备控制的各种终端，均可接入网络，正是真正意义的互联网。

　　五、应用场景

　　一个很简单的应用就是智能家居。

　　比如室内环境调节，网关通过室内温度、声光传感器检测传感器，将采集数据传送到服务器，服务器通过预设条件，控制空调调节室内温度，控制窗帘或者电变玻璃，控制透光率，使室内达到适宜的居住环境，甚至可以通过深度学习，自动根据居住者进行调节。

　　比如智能门禁，居住者可以远程控制，设置门禁权限，远程关门，室内监控联网联动公安系统，预防入室抢劫，偷窃等。

　　这里使用到的技术有边缘采集，比如采集温度传感器，噪声传感器，光强传感器，这些设备可以使用简单的modbus协议或者其他协议，网关采集数据之后，数据按照一定的条件通过MQTT协议上传到服务器，服务器可以在局域网，也可以在外网上，视频监控数据可以在服务端分析，开门与门禁刷卡记录也可以同步到云端。

　　比如小区物业管理，水电气表管理，通过布设在小区内的zigbee网关，定时采集小区内的电表，将电表数据同步至云端，平台通过下行控制指令可以控制开关阀门，开合水闸气闸，即将欠费也可以通过推送短信，邮件，微信等将数据下发至用户提醒缴费。在偏远山区可以将zigbee模块替换成4G无线模块、lora模块或者NB-IOT模块，实现远程采集控制。

　　智能城市

　　LoRa技术可以让日常生活中的连接照明、废物清除、车辆服务等变得更加智能。

　　比如智能巴士时刻表，通勤者可以使用基于LoRa的太阳能显示屏来显示信息，例如下一班车发车时间和最新时刻表的变化。这为通勤者节省了大量的时间。

　　智能路灯，基于LoRa的街道照明系统可以将电力成本降至最低，而不会影响城市的基础设施和设施。LoRa 技术以低成本和低功耗为目标的事实使该应用程序有效地成为可能。

　　智能停车，LoRa技术使部署使停车更容易，用户可以与任何支持LoRa的设备共享停车状态。这就可以将基本的商业和市政停车位转变为可以检测车辆的缺失、存在、到达和离开的智能空间。

　　LoRa技术还可以用户智能计量、智能漏水检测和智能洪水传感器等各种城市应用当中。

　　智慧医疗

　　LoRa技术凭借其低功耗、低成本以及覆盖范围广的特点，还适用于医疗应用。对于改善医疗保健和民生有极大好处。比如，实时跟踪阿尔茨海默氏症和痴呆症患者。支持LoRa的可穿戴设备可实时监控阿尔茨海默氏症患者情况，当患者离开指定的安全区时，这些设备会及时提醒护理人员，从而确保患者的最大安全。

　　LoRa设备也可应用于儿童可穿戴设备，支持LoRa的手镯和智能手表可用于跟踪儿童的位置。父母可以随时知道孩子在哪里，当他们有危险和意外时也能最快时间找到。

　　LoRa 技术也可用于检查食物的温度，它既可以帮助防止食物变质和食物浪费、也有助于防止因储存温度而造成的食物损失和食品安全。

　　智能农业

　　对于智能农业，节约成本，了解农作物生长是十分有必要的，这时候就需要使用温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器来对农作物以及农产品的生长环境进行检测，了解农作物的灌溉以及生长情况，降低水资源和光资源的消耗，很多偏远农场牧场都并没有覆盖蜂窝网络，更不用说4G/LTE了，这时候使用LoRa技术搭建私有物联网就可以将农作物的数据定期上传，做到远程管理了

　　以上只是物联网的简单应用，实际应用中，物联网应用可以涉及智慧农业，工业控制，智能家居，智能抄表，汽车运输，地质检测，电力监测等各种物联网应用领域，是万物互联的基础。