萬物互聯,浪潮網絡打造智慧生活
物聯網(The Internet of Things,以下簡稱IoT)是基于互聯網的擴展。談到互聯網我們首先想到聯網的服務對象是人類,相對應,IoT描述的是結合了傳感器、軟件和其他技術的物理對象所形成的網絡,它結合了各種信息傳感設備和互聯網,形成了一個龐大的網絡,可以隨時隨地實現人、機、物的萬物互聯。簡單地說,就是現在是手機和手機相連,以后就是冰箱和路燈都可以直接通信了。
萬物互聯,IOT
IoT由數據采集和數據分析和控制兩大系統組成。
IoT的核心和基礎仍然是互聯網,它的終端可擴展到任何對象系統,比如:無線傳感器網絡、控制系統、自動化系統等。近年來,隨著機器學習、實時分析、大數據分析等技術的發展,IoT應用通過傳感器等IoT設備的識別、定位、跟蹤等功能廣泛的用于制造業、農業、醫療、交通、商業、家庭等領域,見圖1。
圖1. IoT廣泛用于各個領域
IoT在構架和整合IoT時所面臨的主要挑戰是復雜的IoT場景使得IoT接入和擴展非常困難。在某些場景下,數據分析的時效性非常重要,比如:位置變化、溫度變化等。不同廠商的IoT傳感器支持的協議不盡相同,比如:藍牙BLE、Zigbee、802.11n等。業務需求、業務流程、業務方向決定了IoT場景各有各的獨特性。傳感器、RFID的數據可能需要為不同業務共享,構架需要從業務層面和易于管理等方向進行規劃。
針對上述的問題,IoT系統的建設思路應該是:
1、融合數據通信網絡基礎構架
軟件定義網絡SDN目前已經越來越多進入園區網絡,通過SDN可以獲得很多業務相關的功能。網絡設備,包括IoT組網中使用最多的無線AP都可以通過SDN自動化部署而不需要太多的人工配置。SDN可以針對業務需求進行粗分段或細分段,分段之間可以根據需要建立有限的互訪并賦予安全策略。
2、針對IoT建立獨立的IoT承載網絡
在SDN的構架中,很容易通過粗分段可以為IoT應用劃分獨立的邏輯網絡,這個邏輯網絡所承載的對象包括IoT終端設備接入AP或工業交換機,IoT的數據分析和決策控制系統設備。在IoT邏輯網絡中,又可以通過細分段的方式隔離不同的IoT應用,比如:溫濕度傳感器和監控攝像頭。
3、融合的IoT接入網關
WiFi無線網絡作為數據網絡最后數米到十數米的覆蓋在IoT中扮演著極其重要的角色。首先,WiFi無線網絡接入的客戶端數量已經超過有線客戶端的接入。隨著萬兆以太網和WiFi6的普及,WiFi的接入速率已經接近或大于有線網絡的接入速率;其次,眾多傳感器等IoT數據采集設備都通過無線技術接入,常用的無線技術有WiFi、藍牙BLE、Zigbee等。作為IoT接入網關的無線AP則需要對廣泛的IoT接入技術的支持,比如:使用Zigbee通訊協議的傳感器數據通過Zigbee與支持Zigbee的無線AP通信,再利用無線AP的以太網上聯端口接入數據骨干網絡。
4、及時快速的邊緣業務處理
IoT數據采集和分析處理的現場環境和流程變化的響應時效,海量數據傳輸和處理的擁塞、時延、抖動和數據丟棄的擁塞,海量數據傳輸、處理和存儲所帶來的安全、可靠性等問題使邊緣計算的支持在IoT網絡中變得非常重要。邊緣計算的部署主要通過虛擬機或容器的方式實現,包括在IoT網絡靠近數據采集點處部署服務器運行虛擬化系統以及目前越來越流行的在IoT網關無線AP或交換機中運行容器來支持邊緣計算。
5、建立標準化的IoT平臺,融合適配多業務場景
標準化的IoT平臺包括靈活的接入認證方式,能夠對IoT設備基于唯一標識的入網認證,對支持WiFi的設備采用如MAC地址認證,對內部員工進行企業級如802.1x的認證,對訪客可基于微信、短信等的認證接入。IoT平臺還可以管理IoT終端,比如可以發現和管理藍牙終端列表和Zigbee終端列表,包括信號強度、終端流量統計、拓撲、終端類型等信息。標準化的IoT平臺還應支持IoT應用識別,并可以根據IoT特定應用進行定制開發等應用控制功能。該平臺通過API與IoT應用平臺進行交互,可以根據IoT的應用需求進行業務場景的自動化部署。
圖2. IoT系統構架
綜合上述思路,圖2定義了新一代的IoT系統構架。這個構架底層是由融合的IoT無線控制系統進行數據采集并根據需要可在邊緣進行數據分析和控制。通過數據網基礎構架傳輸IoT數據至本地和云端應用系統。通過軟件定義IoT以實現IoT設備的自動連接、拓撲發現、業務交互和業務自動化部署等功能。
浪潮網絡IoT的節律照明場景舉例:
人體內的生物鐘按照24小時的周期同步生理功能,這稱為晝夜節律。日出日落的自然光和室內的人工照明一同,維持著我們身體的生物鐘,如睡眠和覺醒的周期,這就是光的節律作用。包括與消化和睡眠等相關的多種生理過程,都是通過此周期中的激素變化和相互作用進行調節的。
在照明所影響到的眾多人體神經系統要素中,松果腺體是其中重要一環。外界光環境的明暗信息會傳遞給大腦中的松果腺體,其產生褪黑素進入血液、尿液、腦脊液、細胞內外液中,從而控制人的生長發育及睡眠水平,由此直接影響到人體的節律情況。
不適當的照明環境不僅會導致大腦及各器官不能充分休息,機體抵抗力下降,更會引起包括失眠、心慌、頭暈頭痛、記憶力減退等癥狀,進而還會產生高血壓、神經衰弱等疾病。
因此健康的照明系統需要能夠通過與環境監測系統聯動,對環境平臺的歷史數據及實時數據進行分析,設置動態光環境AI算法,模擬全球日光變化,對燈具進行遠程自動控制,從而正確設置燈具的照度和色溫隨人體節律周期變化自動調節,引導調整進入健康的生理節律周期,從而緩解視覺疲勞,提高效率,促進身心健康。同時可協同智能面板設備進行用戶行為訓練,保障個性化的光環境舒適度體驗。
浪潮網絡的IoT架構在節律照明的場景中配合專業的健康照明物聯網應用合作伙伴,承擔了照明終端的接入、控制聯動、業務建模的能力這三方面任務:
1、通過IoT聯接平臺,滿足采用不同IoT接入標準的照明傳感器、照明控制器的配網及接入的即插即用管理
2、通過IoT AP的Zigbee Mesh技術實現大規模照明的同步控制,確保色溫及亮度最佳的視覺體驗,降低視覺疲勞。
3、通過無線控制器內置的IoT業務建模平臺,實現光照數據、天氣數據、室內照度等數據在本地或云端進行場景數據分析,并基于結果對照明控制器進行的聯動控制。
物聯網網絡細分與監控正當時,我們的生活方式也正被物聯網無聲無息地改變著。信息的交換與通訊漸漸融入我們生活中的每一件事物,智能交通,平安家居,個人健康……IOT網絡細分和監控讓我們的生活變得便捷而生動。