流量卡之家：什么是无线物联网传感器以及它们为何有用？

物联网（IoT）我们的世界正改变我们的世界。

通过无线通信日常对象，我们可以自动交换数据，创造新的效率，从而对生活和组织产生积极的影响。

物联网的基础是无线传感器技术，允许我们在不手动操作的情况下，在很短的时间内收集周围环境的信息。无线传感器可以配置为测量从空气温度到振动的各种变量。一般来说，市场上有许多不同类型的无线传感器。

无线传感器可以自动交换数据，创造新的效率，对生活和组织产生积极影响。单击推文

许多无线网络包含数百甚至数千个无线传感器。这些设备已广泛应用于零售、农业、城市规划、安全和供应链管理等各个领域。

无线传感器做什么？
无线传感器收集与当地条件相关的数据，并与其他强大的组件或平台共享结果，以便进一步分享 传感器通常分布在大地理区域，并与中央集线器、网关和服务器进行编程。

无线传感器的一个主要优点是需要低水平的维护和少量的功率。传感器可以支持物联网多年，直到需要更换电池或充电。

在构建无线网络时，开发人员面临的最大问题之一是如何在现场安排无线传感器。传感器或节点必须通过支持网络开发人员的总体目标来分发。

如何连接无线传感器？
两种最常见的无线传感器是星形和网状拓扑。

网格拓扑描述了传感器尽可能多地连接到其他附近节点的网络。因此，数据可以从一个节点跳跃到下一个节点，而不遵循某些路由或传感器层次结构。因此，连接问题对网络性能的危害较小，因为数据可能需要多条路径才能到达处理组件。由于新的传感器只需要连接到现有的节点，网络拓扑也很容易扩展。

在缺点方面，网状拓扑结构成本高，难以维护。随着网络的发展，创建和管理之间的联系越来越具有挑战性。

“星形”拓扑描述了每个传感器直接连接到中央网关或集线器的网络。这些集线器获取传感器信息并将其传输到其他应用程序进行处理。在这些布置中，节点不直接彼此通信。

星形网络比网络更具成本效益，因为它需要更少的连接。然而，由于任何新的传感器都必须连接具有容量限制的中央集线器，因此更难扩展网络。

过去无线传感器是如何通信的？
有几种可用的无线标准可以支持传感器网络。

直到最近，蜂窝技术才是广域网（WAN）连接最常用的选择。但蜂窝技术昂贵，能耗大，不适用于无线传感器等远程低功率设备。

除蜂窝技术外，WiFi，蓝牙低功耗（BLE）和Zigbee也可以支持无线传感器网络。这些标准也属于传统无线解决方案类别，但具有独特的优缺点。

WiFi(无线保真)是当今商业办公室和家庭中使用最广泛的无线技术之一。WiFi使用2.4GHz和5GHz ISM频段。由于WiFi因此，使用现有网络进行无线传感器相对容易。

然而，WiFi信号难以穿透墙壁，不利于远程应用。WiFi该网络由本地路由器管理，本地路由器可能总是有直接用户界面来更新传感器密钥。

BLE与传统的蓝牙技术不同，它是一种低功耗协议。BLE使用2.4GHz频段传输少量信息。无线标准的使用成本低于WiFi; 但是，在通过墙壁或长途发送数据时也存在同样的问题。BLE由于许多其他设备和标准使用2，容易受到信号干扰.4GHz频段。

Zigbee依靠网状网络支持单个网络中大量节点的无线标准（> 65k）。Zigbee无线传感器网络最适合不需要太多带宽的网络。

Zigbee一个缺点是，在共享信息进行处理之前，必须始终打开一些传感器。Zigbee总能耗超过当今领先标准。

无线传感器的通信标准管理是什么？
传统的无线标准虽然有效，但对无线传感器网络有了更有效的新课程。低功耗广域网（LPWAN）它正成长为远程数据传输的首选技术。LPWAN它可以支持数十亿个传感器，并将大量用于物联网应用。

LPWAN与传统标准相比，它有许多优点。首先，它们从设备中消耗更少的功率，因为它们以更低的比特率传输信息。传感器只需充电一次即可LPWAN存活几年。LPWAN由于数据可以长距离传输，因此还可以支持广阔地理区域的传感器。

从成本的角度来看，与其他方法相比，LPWAN上部署无线传感器的成本较低。由于数据速率很低，硬件要求不那么强。

使用LPWAN有几个缺点。LPWAN不适用于涉及大数据包的应用程序。需要传输更多数据的传感器网络应使用更高容量的蜂窝或短距离WiFi，BLE和Zigbee网络。LPWAN从干扰的角度来看，使用未经许可的无线电频率可能更难管理。

今天主要的无线传感器LPWAN是什么？
三种主要用于无线传感器LPWAN是LoRa，SigFox和NB-IoT。

LoRa(长距离)是一种广泛接受的标准，它利用唧唧扩频调制方案在长距离上传输数据。LoRa是LoRaWAN的基础，LoRaWAN可通过网关或LoRaWAN连接无线传感器的公共层规范。LoRaWAN具有比Sigfox带宽较高，数据包可以通过噪音较大的环境更有效地传输。

使用LoRaWAN，数据通过网关和网络服务器之间的加密信息发送。服务器验证和解密最终发送到最终应用程序的数据。用户可以通过LoRaWAN将消息直接发送到无线传感器重新配置设备。

LoRaWAN根据传感器发送和接收消息的能力，传感器分为三组。A类设备保持睡眠模式，直到它们有东西要传输。这些传感器可以随时发送向上链接信息，使它们在无线传感器和执行器网络中（WSAN）特别有用。

B类传感器有一个调度窗口，用于设备从服务器接收下行链路消息。C除非需要传输信息，否则类设备维护信息的开放接收窗口。C传感器实现低延迟通信，但比其他类型的传感器消耗更多的能量。

所有这些LoRaWAN传感器类型，网络开发人员必须有适当的网关硬件来接收数据并将信息传输到服务器。

SigFox无线传感器通过超窄带传输直接连接到基站。该标准覆盖55多个国家，每个子频段可支持600多个频道 bps。然而，数据包仅限于12个字节，标准不允许消息ACK。SigFox用户按设备付费，每天发送的上下链路消息数量。

NB-IoT利用现有的蜂窝塔基础设施为低功率设备提供广泛的覆盖。本标准采用窄带保护，避免干扰，能很好地穿透室内环境。2018年，T-Mobile通过其4G网络增加了NB-IoT覆盖。

有效的无线传感器网络是什么？
精心设计的无线传感器网络有几个关键特点。

首先，节点应该很容易在网络中定位。当开发人员知道在哪里可以找到所有设备时，传感器维护（如更换电池和更新组件）要容易得多。

其次，传感器网络应能够在不广泛中断的情况下承受节点故障。拓扑在网络处理连接问题中起着重要作用。部署无线传感器网络的人必须选择能够承受组件故障的拓扑结构。

第三，网络应该很容易扩展。开发人员必须能够在没有大量资金的情况下有效地开发其无线传感器网络。

最后，在设计网络时考虑功耗是非常重要的。使用的无线传感器应符合物联网应用程序的数据需求。否则，网络管理员可能会花费大量的时间和资金进行持续的维护和更换。

如何使用今天的无线传感器？
目前，关于如何在各种行业和应用中使用无线传感器技术的实际例子很多。

安全部门在许多方面都采用了无线传感器技术。在无线传感器的帮助下，该组织可以监控其位置，识别可疑的活动，并跟踪有价值的资产。银行可以将无线按钮转换为员工的紧急按钮，零售商可以在每个建筑接入点安装无线窗口传感器。业主还可以使用无线空气传感器来检测空气中的有害气体，如一氧化碳。

在公用事业管理方面，无线传感器有助于自动化关键系统之间的通信并缓解未来的问题。例如，漏水传感器可以安装在墙壁上，以检测管道故障或可能在冬季爆裂的管道。无线绳索传感器用于服务器机房和数据中心，以检测计算机硬件附近是否存在水。

无线传感器也支持灾难管理。在德克萨斯州，无线传感器安装在桥上，可以检测到超过一定阈值的水位，表明该区域可能会发生洪水。无线振动传感器用于大型机械工业工厂，以预测设备故障。

在医疗保健领域，无线传感器正在帮助护理团队实时监控患者。无线按钮用于高级护理设施PERS设备。湿度传感器正在帮助医院设施管理人员为患者保持健康的环境条件。

零售商和杂货店在地板上使用无线传感器，以帮助员工为客户创造积极的体验。无线推送传感器安装在浴室里，所以购物者可以指示何时需要清洁。无线空调设备正在帮助超市监控冰箱和非制冷商品。

物联网购物中心表示，这些只是无线传感器网络如何以积极的方式创造新的效率和影响生活的几个例子。随着物联网领域的不断发展，人们期待着看到更多创新的传感器应用，永远改变现代工业。