物聯網

物聯網 (IoT):由連線裝置、智慧型工廠、都市以及家庭所構成的世界。在 RS 可取得驅動這些裝置的最新技術。

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什麼是物聯網?

您是否也注意到了這幾年出現了許多熱門名詞,讓人眼花撩亂?物聯網、大量物品連線的住宅、連線汽車、連線住戶,甚至連線的狗 (Google 看看吧!);工業 4.0、智慧工廠、工業物聯網 (IIoT)。

但物聯網究竟是什麼?這些詞的意思都不同嗎?又跟我們有什麼關係?

簡單來說,物聯網就是任何連線網路 (包括網際網路) 或其他機器,而能自主運作無需人工介入的東西。其他的詞都只是描述物聯網實現的可能性。所以連線的住宅、汽車等等單純表示它們有用某種方法連線到某個網路。工業物聯網亦同,只是屬於比較沒有那麼炫酷的商業領域 (但仍然非常有趣);它是利用各種現代的電子元件及無線通訊協定,讓設計者能夠透過連線能力使設備與機器有「智慧」,能自主追蹤、記錄、顯示、監控並調整運作狀況。

是的,真的就只是這樣。所以不要因為新術語而嚇一跳,物聯網的道理其實十分簡單。
至少對消費者來說是如此。當然,這些「東西」還是需要技術製作,才能精簡化並應用於日常生活,而這就是電子設計工程師登場之處。他們的技術專業能把我們天馬行空的點子轉化為現實!當然不像中樂透那般誇張,但他們所設計、製作的各種物品確實能讓生活更簡單、更舒適。

例如,連線的住宅可以幫您早上起床前開好廚房裡的暖氣,幫您準備好最愛喝的咖啡。或者甚至是幫忙找到車鑰匙、小朋友的鞋子或您的眼鏡,再也不必動不動就得翻箱倒櫃。也或許您會想要抱著購物袋回家時大門或車庫門能自動開鎖、自動開門,不必再想辦法空出手來找鑰匙?

說到底,現在究竟有些什麼改變、有什麼進步?其實在遊戲、娛樂、健身與醫療保健等各方面都已經有許多連線的裝置,技術也日新月異。先進的感應器能以更低成本偵測並傳送資料,再加上各種無線技術來分享資料,我們就進入了連線的時代,幾乎任何東西都能有「智慧」,可能性無限大。

物聯網架構

物聯網架構

通常,物聯網的架構會有這三大核心要素。

  • 物件:能夠連線 (以有線或無線方式) 到高一階網路的裝置。
  • 網路:就像您家裡的路由器一樣,網路 (或稱閘道) 讓各種物件連線到雲端。
  • 雲端:放在資料中心的遠端伺服器,以安全的方式整合、儲存您的資料。

資料
物件會產生資料,也就是少量位元組的簡單數據,能用來表示溫度、濕度、位置等各種偵測到的資訊。這通常稱為「小資料」,因為它佔的儲存容量很少。

當許多裝置將小資料傳送到網路,進入雲端之後,資料就會整合,然後長期間持續記錄而積少成多。這有時就會稱為「巨量資料」,而這就是物聯網所能發揮智慧的地方。巨量資料讓您能夠一口氣分析數千、數百萬點的資料,讓您更有效瞭解、理解或控制一個目的。

利用感應器的分析數據,您就能掌握什麼事件會造成什麼結果或行動。例如,在路燈使用環境光感應器就能掌握春季天黑的時間,也就能夠延後點亮路燈,節省能源。或是當感應器發現機器震動幅度超過平時,就可能代表機器即將故障,讓您提前訂購零件並訂定預測式維修時程。

物聯網通訊協定
近幾年出現許多不同的語言 (或稱「通訊協定」) 均適合用於物聯網,從傳統的 Wi-Fi 或藍牙,到全新制訂的 LoraWAN™ 和 Sigfox。
我們可以根據以下的各項考量,決定每個通訊協定適合的用途:

  • 資料速率:送出多少資料?
  • 耗電量:例如穿戴式裝置的電池電量就會偏少。
  • 有效範圍:需要傳送訊號多少公尺或多少公里?
  • 頻率:所在地區有哪些頻率可用?

設計物聯網裝置
架設物聯網所需的技術大多並非新發明,而是技術已達到相當的成熟度與相當的成本效益,因此能夠輕易取得。
例如 WepTech 6LoWPAN 的模組就能幫助您輕易建構解決方案,而物聯網智慧型節點用的 Silicon Labs EFM32 Pearl Gecko 微控制器等獨立元件亦同。其他像是各種被動元件與連結器,也均隨著進化以符合各種創新物聯網專案的需求;例如 USB-C 就能減少穿戴式裝置所需的纜線數,而僅需 0.6mm x 0.3mm 的多層式陶瓷電容也讓裝置比過去都更為小巧。

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