《拥抱机器人时代——Servo杂志中文精华合集》——4.3 理解智能设备-阿里云开发者社区

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《拥抱机器人时代——Servo杂志中文精华合集》——4.3 理解智能设备

简介:

本节书摘来异步社区《拥抱机器人时代——Servo杂志中文精华合集》一书中的第4章,第4.3节,作者:美国Servo杂志,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

4.3 理解智能设备

如果想理解物联网是怎么工作的,那么最好从最基础的层面开始,即从构成物联网概念前沿的各种各样的设备开始。所有的一切都是从这些设备开始的,因为物联网的存在需要这些物体。

4.3.1 什么是物体

有各种各样的设备可以被连进物联网。一个设备可以是大型和复杂的,像一辆车或一座房子。它可以是你日常生活中使用的,比如一个高尔夫球杆、一个打印机,或者是一双帆布鞋。它可以是非常非常小的,比如一个在你车里或者高尔夫球杆中的单独的传感器,即一个更大或更复杂的设备的一部分。

因为这个原因,物联网中所称的“物体”并不一定是实际的物理上的物体。一个物体可以是由一个类似恒温器、智能手机或者计算机等独立的通常意义上的设备所采集的一块数据——比如表征你的位置或者房间温度的状态信息。换句话说,物理设备本身不见得一定在物联网中,虽然表征这个物体的数据必须在其中。

不过确实多数物联网设备就是监测附近某个事物的简单传感器。这些简单的物体通过网络记录或者向其他设备或服务传送它们收集到的信息。

4.3.2 搭积木

在物联网中,更大的物体其实就是那些较小的设备的集合。比如,所谓的智能汽车实际上是所有那些内置在汽车和其零件中的小传感器设备的集合,如图4.2所示。各个传感器连接进车内的网络并把它们收集的数据传送给一个运行着必要的控制软件的主控计算机。这个计算机(实际上也就是另一个类型的设备)基于它收到的数据来做出决策,并且对其他内置在汽车中的设备(控制器)发送指令。这个计算机也可能向车外环境的其他设备和服务,例如你的修车店、车的制造商或者甚至是你为之工作的公司(如果车是由这个公司所提供的),传送它收到的一些数据,或者基于这些数据进行分析。

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这样就积小成大,其中有些相对复杂的设备包含两个或更多的嵌入式设备。这就像用一些小积木来搭建很大一个物体。而当这个大的物体与其他类似的物体沟通的时候,它就成为“智能”的了。

4.3.3 解构设备

各种类型的设备都包含一个共同的组件。为了连接物联网(或者别的设备),一个设备必须包含某种无线组件用来发射和接收数据。它可以是一个Wi-Fi发射器,用来直接连接最近的Wi-Fi网络,就像你现在的笔记本电脑连接一个Wi-Fi热点一样。它也可以是个蓝牙发射器,只有去连接较大设备的能力,比如一个控制器或者电脑。或者它还可以是某种新型的低功率无线发射器,即专为这类小巧简单的设备建立的数据通信。

由于多数基本设备的尺寸很小,无线发射/接收器也必须尽量地小。另外,设备本身也需要耗费尽可能少的电力和带宽。

至于能耗问题,这些简单且通常也是单一用途的设备一般是低功率的;它在收集和发送小数据块的时候也不会消耗太多电力。这一点在某种程度上也是一种要求;如果这个设备是在一件衣物或者运动设备中的传感器,顶多也就有块小电池给它供电,所以它必须消耗尽可能少的电力。

至于带宽问题,多数传感器只传送有限类型和数量的数据,也不大需要太多的带宽。一个传送当前温度或者你走了多少步的传感器,本身就需要很小的带宽。

最后澄清一下,虽然多数设备是通过无线连接物联网的,还是有一些通过电线和电缆连接的。举个例子,在智能汽车中用电线把所有的设备连接起来,比用无线通信方式要容易。问题的关键是这些设备要连接起来,至于如何连接只是个细节问题。(提醒你一下,这是一个重要的细节)

注意

这种低功耗、低带宽的特点也体现了如何用这些(大量的)简单设备搭建物联网,从而整合数据、达成更加自制和智能的决策的过程。

4.3.4 存储与转发

一个物联网设备要工作起来还需要点别的东西,这就是存储器。

当我们说数据被从某个设备转发到另一个设备或者服务的时候,并不意味着数据是立刻传送的。收集来的数据很多并不是时间敏感的,这意味着数据可以被保存并在方便的(或者是更节省成本的)时候传送。也存在某个设备并不持续联网的可能,即数据可能是在设备离线的时候捕获的,但是直到设备下一次联网的时候才传送。

为了实现这一点,一个设备必须具有所谓的“存储与转发”能力。就是说,设备必须具有少量的数据存储,通常是一个小型的固态存储器芯片。收集到的数据在下一个联网周期到来之前就可以存放在设备的存储器中,然后转发给任何需要发送数据的地点。

所以,一个体积小、低功耗并具有一定无线连接性的物联网设备,还需要有内置的存储能力。

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