物聯網智能網關(IoT Gateway)是物聯網的核心,也是實現各種物聯網應用的橋梁,主要由數據采集器、數據網關、無線傳輸模塊和云服務平臺等部分組成。物聯網智能網關能夠將傳感器采集到的數據通過 GPRS、 GSM/UART等無線傳輸技術發送至服務器,實現設備遠程控制及數據傳輸。
在實際應用中,物聯網智能網關可廣泛用于各種領域的智能化應用:
1)城市交通管理:通過物聯網智能網關將采集到的車輛信息實時發送至城市交通管理中心,實現車輛實時調度與管理,提高交通運輸效率。
2)智能照明系統:通過物聯網智能網關將照明設備的實時狀態信息發送至管理中心,實現遠程控制、故障報警、歷史記錄查詢等功能。
3)智能環境監測:通過物聯網智能網關將采集到的環境參數上傳至服務器,實現環境參數實時監測及報警,同時可以根據需求將數據上傳至云服務平臺。
4)智慧農業:通過物聯網智能網關將農作物生長信息實時上傳至服務器,實現農作物種植管理信息化、智能化。
5)智慧消防:通過物聯網智能網關將火災預警、消防聯動信息實時傳送至服務器。
6)智慧城市:通過物聯網智能網關將各監測站點采集到的數據上傳至服務器,實現城市監控預警。
1、城市交通管理
物聯網智能網關作為城市交通管理系統的信息采集終端,能夠將各類道路交通設施(如標志、標線、信號燈等)信息通過通信網絡傳送至城市交通管理中心,并實時展示在監控畫面中,同時根據不同的需要發布不同的信息。其功能可概括為以下幾個方面:
1)通過監控中心大屏,能夠直觀地掌握城市道路交通運行狀況、車輛通行狀況,以及各路口車輛的運行情況。
2)根據系統采集到的各路口信號燈、標志標線等信息,通過智能算法自動優化信號燈配時與標志標線的設置,從而提高路口通行能力與通行效率。
3)通過系統監測路面突發事件并及時進行處置,避免出現交通事故。
4)通過智能監控平臺將事故信息發布給用戶,提供相關信息咨詢服務。
5)根據系統采集到的交通流數據以及相關氣象、地質等數據進行綜合分析,預測交通流量流向、車輛出行規律等,為智能交通系統提供決策依據。
物聯網智能網關在城市交通管理中的主要應用場景包括:
1)道路監控:實時監控路面狀況及車流量;
2)信號燈控制:實現城市道路上車輛的限速、控流、停車控制;
3)路口信號控制:實現路口流量檢測、交通誘導和信號配時優化;
4)停車場管理:實時監控停車場進出情況;
5)電子警察監控:道路行駛違法行為自動檢測并抓拍。
2、智能照明系統
以城市道路路燈為例,它是城市中重要的公共基礎設施,根據不同路段的實際情況,其照明需求是有差別的,如路口、街道等處存在夜間時段的照明需求,而在一些特殊區域則需要白天滿足照明需求。如果采用傳統的人工管理方式進行路燈控制的話,不僅耗費人力、物力、財力,而且效果并不理想。
物聯網智能網關可以對城市道路路燈進行智能化控制與管理。系統通過安裝在道路上的無線傳感器網絡對路燈的工作狀態進行實時監測和信息采集,利用物聯網技術將采集到的數據通過無線網絡傳輸到管理中心。管理人員可以對每個路燈設備進行實時監控和控制,根據實際情況調節路燈開關燈時間、開啟數量和間隔時間等信息,確保每盞路燈都能保持最佳工作狀態。通過智能網關對各個路燈設備的數據信息進行集中管理和分析,可以在發現照明設備存在故障時及時預警并安排人員進行維修。
3、環境監測
環境監測主要是指對工業企業、倉庫、電力、加油站、核電站、變電站等工業領域內的溫度、濕度、照度等環境參數的實時監控及預警。智能環境監測系統通過物聯網智能網關,可以對工業企業或倉庫內的溫濕度、照度等數據進行實時采集,然后通過物聯網智能網關上傳至云服務平臺,并可以對環境數據進行分析,根據不同的報警閾值實現預警,或者通過控制系統進行設備開關機操作。
在工業應用中,可以根據工業生產的實際情況,選擇合適的物聯網智能網關來實現環境數據采集和存儲。例如,在倉庫內可以選擇物聯網智能網關來實時監測倉庫溫度變化情況,并通過手機 APP實現溫度預警;在核電站中,物聯網智能網關可以實時采集核電站內溫度情況并上傳至服務器進行存儲和分析,同時可以通過手機 APP實現對數據的遠程讀取;在變電站中,物聯網智能網關可以實時監測變電站內溫濕度變化情況并將其上傳至服務器進行存儲和分析。
另外,在農業方面,物聯網智能網關可以實時監測農田內的溫度、濕度、光照等數據并通過傳感器將數據發送至云服務平臺以供分析。例如,在農業大棚內安裝物聯網智能網關可以實時監測大棚內的溫度變化情況并將其發送至云服務平臺進行存儲和分析;在農業大棚外安裝物聯網智能網關則可以實時監測室外環境數據并將其發送至云服務平臺供分析。另外,在智慧農業中還可以安裝物聯網智能網關來實現農業的自動化管理等。
4、智慧農業
物聯網智能網關在農業方面的應用,能夠實現農田內環境、作物長勢以及農作物的產量等多個方面的信息監測,提升農業生產的科學性和現代化水平。云服務平臺可以基于物聯網智能網關對接物聯網設備,并接收遠程操作指令,從而實現對農作物的遠程控制、查看以及生產狀態預警等功能。
在農業生產中,物聯網智能網關一般是部署在農作物種植大棚內,通過采集環境數據、作物生長情況等數據,并將其發送至服務器,實現對農作物生長環境的控制。通過物聯網智能網關能夠采集土壤溫度、濕度、光照強度等數據,并將其發送至云服務平臺進行數據分析和處理。用戶可以通過手機 APP、電腦客戶端等終端查看農業大棚內的環境參數、土壤情況和農作物生長情況,從而為農業種植提供更加科學準確的指導。
在智慧城市建設中,物聯網智能網關主要應用于交通管理、智能照明、環境監測、智慧消防等領域。隨著物聯網技術的不斷發展與成熟,未來物聯網技術將更加深入地滲透到各個行業中去,同時物聯網智能網關也將被賦予更多的應用價值和功能。
5、智慧消防
物聯網智能網關采用基于4G/5G的無線網絡技術,實現對消防設備的遠程監控和狀態監測。物聯網智能網關具有數據傳輸功能,可將傳感器采集到的信息傳輸至服務器。此外,通過物聯網智能網關可對消防設備進行遠程控制、故障報警和歷史記錄查詢等功能。
通過物聯網智能網關的應用,不僅能夠提升城市安全水平和應急救援能力,也能促進城市智慧化管理水平,真正實現“智慧”城市。尤其在應對極端天氣時,物聯網智能網關將發揮關鍵作用。如在森林火災發生時,物聯網智能網關可通過傳感器、攝像頭等設備實時采集火災現場畫面及煙氣濃度變化等信息,并將這些信息傳輸至中心云平臺,由中心平臺對火情進行調度和指揮。