在Internet中，網(wǎng)關(guān)是一種連接內(nèi)部網(wǎng)與Internet上其它網(wǎng)的中間設(shè)備，也稱“路由器”，而在物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)中，在感知層和網(wǎng)絡(luò)層兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)之間需要一個(gè)中間設(shè)備，那就是“物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)”。
物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)
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什么是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)？
網(wǎng)關(guān)就是為了不同協(xié)議之間轉(zhuǎn)換難而誕生的一個(gè)產(chǎn)品，對內(nèi)負(fù)責(zé)整個(gè)智能家居系統(tǒng)不同設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換，對外通過以太網(wǎng)或者WiFi進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。
相比于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議更加多樣，物的碎片化非常嚴(yán)重，網(wǎng)關(guān)的重要性也就由此凸顯——物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能夠把不同的物收集到的信息整合起來，并且把它傳輸?shù)较乱粚哟?，因而信息才能在各部分之間相互傳輸。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換；既可以實(shí)現(xiàn)廣域互聯(lián)，也可以實(shí)現(xiàn)局域互聯(lián)。
比如電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱等家電設(shè)備；門禁、煙霧探測器、攝像頭等安防設(shè)備；臺(tái)燈、吊燈、電動(dòng)窗簾等采光照明設(shè)備等，通過集成特定的通信模塊，分別構(gòu)成各自的自組網(wǎng)子系統(tǒng)。而在家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)部，集成了幾套常用自組網(wǎng)通信協(xié)議，能夠同時(shí)與使用不同協(xié)議的設(shè)備或子系統(tǒng)進(jìn)行通信。用戶只需對網(wǎng)關(guān)進(jìn)行操作。便可以控制家里所有連接到網(wǎng)關(guān)的智能設(shè)備。
網(wǎng)關(guān)在系統(tǒng)里面起著很重要的核心作用，網(wǎng)關(guān)有哪幾種形態(tài)呢？
我們這里也簡單說說：
無線轉(zhuǎn)無線：WiFi轉(zhuǎn)433MHz、紅外、ZigBee（家庭常見）
GPRS（2G、3G、4G）轉(zhuǎn)433MHz、紅外、ZigBee（工業(yè)常見）
無線轉(zhuǎn)有線：WiFi轉(zhuǎn)RS485、RS232、CAN（工業(yè)居多）
有線轉(zhuǎn)無線：以太網(wǎng)轉(zhuǎn)433MHz、紅外、ZigBee（家庭常見）
有線轉(zhuǎn)有線：以太網(wǎng)轉(zhuǎn)RS485、RS232、CAN（工業(yè)居多）
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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的歷史
設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、傳輸、監(jiān)測是整個(gè)流程的關(guān)鍵步驟，在市場需求不斷更新以及技術(shù)提升中，物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)就此出現(xiàn)，要更好地了解它的價(jià)值和出現(xiàn)的契機(jī)，要從設(shè)備機(jī)器數(shù)據(jù)的采集、傳輸、監(jiān)測過程發(fā)展歷程說起。
在發(fā)展早期，數(shù)據(jù)采集的意識(shí)才剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，由于傳感器的匱乏加上傳輸技術(shù)的落后，大多都是依靠人工進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)量。人工計(jì)量的弊端不言而喻，耗時(shí)耗力并且能夠檢測的范圍是非常狹窄的，所以人工計(jì)量的方式很快就被淘汰。
1、初期的本地監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集的首次嘗試
真正意義上的數(shù)據(jù)監(jiān)測應(yīng)該從本地監(jiān)測開始。通過有線網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備總控和 PLC 或者 HMI 連接起來，進(jìn)行本地的人機(jī)交互和信息交換，設(shè)備上的數(shù)據(jù)直接顯示在 PC 或者 HMI 上面。
而PC需要近距離地安裝在設(shè)備旁，同時(shí)需要人員一天 24 小時(shí)的監(jiān)控以及反饋。此時(shí)，人工的力量還是占了主導(dǎo)地位，本地監(jiān)測的實(shí)際意義不大，只是停留在簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作上。
2、以太網(wǎng)出現(xiàn)，延伸物理傳輸距離
由于本地監(jiān)測局限性太大，人們開始把以太網(wǎng)等有線寬帶技術(shù)運(yùn)用在數(shù)據(jù)采集、傳輸上，數(shù)據(jù)的傳輸在范圍上有了一定的延伸。當(dāng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)接入傳感器，通過一定的轉(zhuǎn)換到達(dá)以太網(wǎng)，再到達(dá)終端顯示。就傳輸范圍而言，在原有范圍基礎(chǔ)上是有了一定的拓展。
但是中間存在的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)差異導(dǎo)致通信并不能暢通無阻，且有線網(wǎng)絡(luò)的固有限制就是無法遠(yuǎn)程監(jiān)測，這又一次給數(shù)據(jù)市場提供一個(gè)巨大的需求。
3、網(wǎng)關(guān)的出現(xiàn)，適配更多協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
伴隨著 2G/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、藍(lán)牙等無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸問題出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，但多種通信協(xié)議的多重協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也阻礙了設(shè)備與設(shè)備之間的“對話”。此時(shí)為了能夠適配更多協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)關(guān)的出現(xiàn)非常及時(shí)，在通信協(xié)議和數(shù)據(jù)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器，與網(wǎng)橋只是簡單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應(yīng)系統(tǒng)的需求。
網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)換能力結(jié)合無線通信協(xié)議技術(shù)，大大提高了物聯(lián)網(wǎng)延伸距離，但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也面臨一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是，受限于系統(tǒng)內(nèi)存、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和計(jì)算能力，很多物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)無法直接連接基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)，這樣就難以做到萬物互聯(lián)。而物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以填補(bǔ)這塊空白，在基于IP的公共網(wǎng)絡(luò)與本地物聯(lián)網(wǎng)之間架起一座網(wǎng)絡(luò)橋梁，使用在不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間。
通俗來講，有了網(wǎng)關(guān)，所謂的 M2M 不再是狹義上機(jī)器與機(jī)器的對話，而是設(shè)備、系統(tǒng)、人之間沒有障礙的溝通。
4、現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，推動(dòng)設(shè)備預(yù)測性運(yùn)維
現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代扮演非常重要的角色，它不僅是連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶。作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，既可以實(shí)現(xiàn)廣域互聯(lián)，也可以實(shí)現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，運(yùn)營商通過物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可以管理底層的各感知節(jié)點(diǎn)，了解各節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，特有的物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算能力，讓傳統(tǒng)工廠在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中實(shí)現(xiàn)了更為快速、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集及傳輸。
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)的特點(diǎn)
支持遠(yuǎn)程更新維護(hù)。例如 Ruff 的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)可隨時(shí)根據(jù)軟件的升級(jí)，添加支持協(xié)議，對外提供基于 JS 語言的開發(fā)接口，只需下載相應(yīng)的配置應(yīng)用即完成對硬件產(chǎn)品功能的修改。在網(wǎng)關(guān)使用過程中出現(xiàn)了問題，也無需去現(xiàn)場進(jìn)行維修只需利用 Ruff Explorer 遠(yuǎn)程管理工具在軟件層面進(jìn)行修改即可，從遠(yuǎn)端提前發(fā)現(xiàn)和解決隱患，使維護(hù)更智能，設(shè)備運(yùn)行更穩(wěn)定可靠。
