導讀:網(wǎng)關可以提供準確有效的現(xiàn)實數(shù)據(jù),是物聯(lián)網(wǎng)操作的基礎元件。
隨著物聯(lián)網(wǎng)(IOT)邊緣計算側(cè)能力和網(wǎng)絡連接能力的提升,終端產(chǎn)品越來越可以自主進行一些決策性工作。與此同時,對于物聯(lián)網(wǎng)中另外一個重要的組成部分——網(wǎng)關,也有了更多的要求。
網(wǎng)關可以提供準確有效的現(xiàn)實數(shù)據(jù),是物聯(lián)網(wǎng)操作的基礎元件,如果把物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)比喻成人的話,處理器相當于大腦,網(wǎng)絡通信相當于神經(jīng),網(wǎng)關則相當于人的眼睛、耳朵、鼻子以及皮膚等,通過感知獲得對大自然的認識。
網(wǎng)關類型
根據(jù)具體應用不同,場景不同,需要選擇合適的網(wǎng)關,如下列出了主流的網(wǎng)關類型。
物理位置和運動網(wǎng)關:這些網(wǎng)關非常適用于接近感應、線性和角度感應以及用于檢測運動和方向的加速度計(例如,在移動電話中)。位置網(wǎng)關還可用于電機控制和機器人應用。
光網(wǎng)關:這些類型的網(wǎng)關可以集成到廣泛的應用中,從簡單地知道何時在建筑物或車輛中打開和關閉燈,到用于工廠自動化的復雜機器視覺系統(tǒng)。
流體和氣體網(wǎng)關:對于工業(yè)過程控制環(huán)境,流體和氣體網(wǎng)關測量諸如水平面,壓力和流量的參數(shù),并檢測潛在的故障狀況。
溫度網(wǎng)關:除了家庭,汽車和樓宇自動化環(huán)境中的加熱和通風系統(tǒng)外,溫度網(wǎng)關還可用于各種行業(yè)的過程監(jiān)控和控制。
壓力、沖擊和振動網(wǎng)關:這些網(wǎng)關為工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供了寶貴的數(shù)據(jù),應用于汽車,運輸和航空航天應用等。
超聲波網(wǎng)關:這些網(wǎng)關通常用于距離測量,特別是機器人。
電氣或電流網(wǎng)關:電流網(wǎng)關可以優(yōu)化電源單元的效率或電機控制系統(tǒng)的性能,同時它們還可以檢測電機和驅(qū)動系統(tǒng)中的問題。
磁網(wǎng)關:它們非常適合在汽車行業(yè)的惡劣環(huán)境中提供位置和轉(zhuǎn)速信息。
需要考量以下指標
在設計“智能”系統(tǒng)時,選擇合適的網(wǎng)關至關重要,每類參數(shù)對于不同的網(wǎng)關和不同的應用場合,需要具體考量。
靈敏度(SensiTIvity):定義為輸出特性曲線的斜率,或者更一般地,定義為產(chǎn)生可檢測的輸出變化物理參數(shù)的最小輸入值。
靈敏度誤差(SensiTIvityerror):偏離特征曲線的斜率。
范圍(Range):可測量的參數(shù)的最大值和最小值。
動態(tài)范圍(Dynamicrange):信號最大值和最小值的比值。
準確度(Precision):測量再現(xiàn)性程度。
分辨率(ResoluTIon):網(wǎng)關可感受到的被測量的最小變化的能力。。
正確率(Accuracy):在真值附近正負三倍標準差的值與量程之比,是指測量值與真值的最大差異。
偏移(Offset):在應該為零時存在的輸出,或者在某些特定條件下實際輸出值與指定輸出值之間的差值。
線性度(Linearity):網(wǎng)關的實際測量曲線偏離理想曲線的程度。
滯后(Hysteresis):衡量換能器能夠跟隨輸入?yún)?shù)變化的程度,而不管進行變化的方向如何。
響應時間(ResponseTIme):網(wǎng)關輸出在正確新值的公差帶內(nèi)從其先前狀態(tài)變?yōu)樽罱K穩(wěn)定值所需的時間。
動態(tài)線性(Dynamiclinearity):衡量網(wǎng)關跟隨輸入?yún)?shù)快速變化的能力。
其他需要注意的
網(wǎng)關的接口也需要注意,因為通常情況下,網(wǎng)關要直接和微控制器或處理器相連。用于物聯(lián)網(wǎng)應用的接口網(wǎng)關相對簡單,實際上只有三種類型的輸出:模擬,調(diào)制或數(shù)字。調(diào)制輸出使用諸如脈沖寬度調(diào)制(PWM)之類的技術,數(shù)字輸出則利用SPI或I2C等行業(yè)標準數(shù)字接口。此外,功耗高低也是網(wǎng)關的重要指標之一,因為有些IOT場合需要一顆電池終身供電或者利用能源收集等方式。