利用智能IoT技術實現資產監控和管理
發布時間:2021-07-08 責任編輯:lina
【導讀】安森美半導體的RSL10藍牙低功耗係統單芯片(SoC)完全符合資產跟蹤方案的所有四個重點要求。 RSL10最為耀眼的一方麵是持久的電池使用壽命,因為它是業界功耗最低的藍牙低功耗無線電,在深度睡眠模式下功耗僅為62.5 nW。 這種低功耗工作意味著它非常適合低占空比資產跟蹤應用,在這類應用中,設備大部分時間都處於深度睡眠模式。
關於資產有多種定義,也許Merriam-Webster®的定義最簡單:“有價值的物品”。雖然概念很簡單,但資產涵蓋很多方麵,從非常簡單明了的有形資產如金錢、食品和醫療設備,到更抽象的資產如資本投資、知識產權(IP)和工人安全條件。 在公司層麵,它包括庫存、房產和運輸中的貨物。 從更個人的角度來看,甚至可將家犬視為一種資產; 自從帶回家以來每個人都喜歡的東西,也可視為資產。最重要的是,資產是我們在意的。
由於我們在意這些東西,因此我們自然想確保對其進行監控。 如果條件不變,那對資產查看一次就可放心,在以後返回查看時,資產仍在那裏處於相同的狀態。 多麼簡單的事?但資產是如此多樣化,可能會老化、褪色、移動或被移動。 它們的環境可能有意或無意地發生變化。 tamenkenengfangcuoleweizhi,liruwanshangninjiangyaochifangzaixiezhong,diertianzhunbeihaochumenshi,quewangjileyaochifangzainali,ranhoubafangzifangedichaotianlaixunzhao,huoshijiangzuoshoushushishiyongdeshebeiwangzaileshoushushi。
然後是“假設”的情況,例如度假歸來發現地下室被水淹沒了,或者想知道早上離家去上班後是否忘關車庫門。 同(tong)樣(yang)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi),我(wo)們(men)想(xiang)知(zhi)道(dao)需(xu)要(yao)定(ding)期(qi)護(hu)理(li)的(de)親(qin)人(ren)是(shi)否(fou)安(an)全(quan)。不(bu)那(na)麼(me)嚴(yan)重(zhong)但(dan)也(ye)許(xu)同(tong)樣(yang)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi),知(zhi)道(dao)剛(gang)從(cong)超(chao)市(shi)的(de)冷(leng)凍(dong)區(qu)域(yu)中(zhong)拿(na)的(de)冰(bing)淇(qi)淋(lin)在(zai)運(yun)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)會(hui)融(rong)化(hua)和(he)再(zai)凍(dong)結(jie),這(zhe)將(jiang)令(ling)人(ren)放(fang)心(xin)。 仔細想想,有太多與資產相關的問題可能需要我們注意。
物聯網(IoT)提供了一個平台,可通過使用“智能”jishujinxingzichanjiankonglaibangzhujiejuezhexiewenti。zhebujinshengqulechangguidewaibiaojianzha,haizengjialeqingbaodexinweidu。liru,shiyongjiyujiasudujishejidezichangenzongqi,kejiluyunshuxiangshifoudiaoluo、振動或隻是被重重地扔進卡車的後部。其他傳感器可(ke)提(ti)供(gong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)數(shu)據(ju),如(ru)精(jing)致(zhi)的(de)溫(wen)室(shi)植(zhi)物(wu)已(yi)缺(que)水(shui)多(duo)長(chang)時(shi)間(jian)。位(wei)置(zhi)是(shi)個(ge)用(yong)於(yu)監(jian)控(kong)的(de)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu),在(zai)對(dui)象(xiang)移(yi)入(ru)或(huo)移(yi)出(chu)預(yu)定(ding)義(yi)地(di)理(li)區(qu)域(yu)時(shi)可(ke)生(sheng)成(cheng)警(jing)報(bao)。溫(wen)度(du)感(gan)測(ce)是(shi)另(ling)一(yi)種(zhong)流(liu)行(xing)的(de)服(fu)務(wu),例(li)如(ru),它(ta)可(ke)用(yong)於(yu)檢(jian)測(ce)對(dui)溫(wen)度(du)敏(min)感(gan)的(de)藥(yao)物(wu)在(zai)存(cun)儲(chu)或(huo)運(yun)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)是(shi)否(fou)暴(bao)露(lu)於(yu)極(ji)端(duan)溫(wen)度(du)下(xia)。以(yi)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)的(de)資(zi)產(chan)監(jian)控(kong)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)一(yi)周(zhou)7天、一天24小時不間斷地進行。
無線技術賦能智能IoT傳感器
資產定位是該應用領域的重要組成部分。 Markets and Markets預測,到2025年,實時定位係統將以24.8%的增長率達到103億個。 congbenzhishangjiang,zhexiezhinengchuanganqibixuhenxiao,bingyuzichanbenshenweiyutongyiweizhi。zhejiubiranxuyaoshiyongdigonghaojichengdianlulaitigongzhinenghewuxianjishu,yitigongbiyaodewangluotongxin。 如今還輔以一些技術用於資產監控中,包括GPS用於位置檢測,射頻識別(RFID)用於資產識別。 但是,這些技術在資產監控應用中麵臨著技術挑戰,因為GPS耗電大,而RFID的傳輸距離極短並需要昂貴的讀取器,且這兩種技術都不太支持動態傳輸或充分跟蹤資產所需的環境信息。
關於閱讀器,我們可使用各種標準的局域網技術來實現無線回程,這些技術包括Wi-Fi®技術、藍牙低功耗和專有的RF協議。 超寬帶是種相對較新的技術,超寬帶技術可能會日趨流行,而蜂窩聯接提供廣域網。
這些技術中的每一種都有其自身的優勢,但要找到在數據速率、無線傳輸距離和電池使用壽命之間合適的組合可能是一項艱巨的任務。 pinghengsuoyouzhexiexuqiudeyixiangjishushilanyadigonghao。zhezaihendachengdushangyaoguigongyuqiwuchubuzaidepujilv,daozhilebaokuozhinengshoujihepingbandiannaozaineideguangfandekehuduanxuanze。 這許多客戶端甚至支持多個無線電接口,這意味著它們可用作雲網關。我們已實現了這樣一些好處:如功能“找到我的配置文件(FMP)”是藍牙低功耗通用屬性配置文件(GATT)的一部分,它具有實實在在的好處,例如啟動警報,如由資產發出聲音,便可定位到資產。
推動資產管理的主要趨勢
藍(lan)牙(ya)低(di)功(gong)耗(hao)在(zai)資(zi)產(chan)監(jian)控(kong)方(fang)麵(mian)更(geng)具(ju)吸(xi)引(yin)力(li)的(de)原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu),它(ta)支(zhi)持(chi)固(gu)有(you)的(de)便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備(bei),並(bing)且(qie)不(bu)用(yong)連(lian)接(jie)到(dao)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)。得(de)益(yi)於(yu)超(chao)低(di)功(gong)耗(hao)方(fang)案(an),紐(niu)扣(kou)電(dian)池(chi)和(he)甚(shen)至(zhi)能(neng)量(liang)采(cai)集(ji)現(xian)已(yi)成(cheng)為(wei)流(liu)行(xing)電(dian)源(yuan),用(yong)於(yu)基(ji)於(yu)藍(lan)牙(ya)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)智(zhi)能(neng)資(zi)產(chan)跟(gen)蹤(zong)傳(chuan)感(gan)器(qi)。 這些邊緣節點的設計者麵臨的關鍵挑戰是這些設備需要可靠、連續且長時間運行,以收集和傳輸數據。確切的事實是這些設備不能關閉!
新冠肺炎(COVID-19)大流行期間的兩個主要趨勢是感染測試和接觸者追蹤。 通常通過核酸擴增測試(鼻拭子)或血清學(血液樣本)進行測試。 然後需要將樣本(在這種情況下為資產)發送到實驗室進行處理。 ruguozaijiangyangpinyunsongdaoshiyanshideguochengzhong,zichangenzongchuanganqizhongdedianchichuxianguzhang,zekenenghuishiyangpinbukekao。tongyang,ruguozaigonggongchanghepeidaijiechuzhuizongqi,zegaishebeixuyaolianxujiankongpeidaizheyutarendehudongjijiejindu。
tongchang,zichanjiankongfanganxuyaozuidachengdudiyanchangdianchishiyongshouming,zhichijiankongzichandechuanganqijiekou,qiyongyouhaodekaifahuanjing,yijinkenengsuoduanchanpinshangshishijianbingqiejiageheli。
圖1: 對基於藍牙低功耗的資產跟蹤方案的重點要求
安森美半導體的RSL10藍牙低功耗係統單芯片(SoC)完全符合資產跟蹤方案的所有四個重點要求。 RSL10最為耀眼的一方麵是持久的電池使用壽命,因為它是業界功耗最低的藍牙低功耗無線電,在深度睡眠模式下功耗僅為62.5 nW。 這種低功耗工作意味著它非常適合低占空比資產跟蹤應用,在這類應用中,設備大部分時間都處於深度睡眠模式。
RSL10是可配置的,因此可針對不同的應用需求優化其功能。 這可能涉及優化發射功率、內存保持(RAM retention)或支持不同的聯接模式。 在典型的應用中,RSL10基於單顆CR2032電池可運行長達10年,用於任何資產跟蹤方案都綽綽有餘。
超低功耗隻是RSL10的最大優點。 它還集成了一係列全麵的模擬和數字接口(ADC,GPIO,I2C,SPI和PCM)。 這(zhe)使(shi)其(qi)可(ke)與(yu)用(yong)於(yu)信(xin)標(biao)和(he)資(zi)產(chan)方(fang)案(an)的(de)最(zui)精(jing)確(que)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)聯(lian)接(jie)並(bing)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)。雖(sui)然(ran)無(wu)線(xian)電(dian)對(dui)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)很(hen)重(zhong)要(yao),但(dan)傳(chuan)感(gan)器(qi)需(xu)要(yao)讀(du)取(qu)資(zi)產(chan)跟(gen)蹤(zong)器(qi)周(zhou)圍(wei)的(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)。 RSL10的de多duo功gong能neng性xing適shi應ying使shi用yong標biao準zhun的de藍lan牙ya低di功gong耗hao協xie議yi棧zhan的de個ge性xing化hua資zi產chan跟gen蹤zong器qi,以yi及ji通tong過guo藍lan牙ya網wang狀zhuang網wang絡luo互hu連lian的de節jie點dian,適shi用yong於yu解jie決jue任ren何he資zi產chan跟gen蹤zong挑tiao戰zhan。
高度集成的藍牙低功耗傳感器方案
RSL10還含兩個可編程內核,可用於做決策和配置選擇。 我們可將Arm®Cortex®-M3處chu理li器qi配pei置zhi為wei監jian控kong傳chuan感gan器qi數shu據ju,控kong製zhi聯lian接jie並bing管guan理li電dian源yuan模mo式shi,以yi確que保bao係xi統tong始shi終zhong盡jin可ke能neng高gao效xiao地di工gong作zuo。這zhe涉she及ji在zai功gong耗hao和he傳chuan感gan器qi響xiang應ying率lv之zhi間jian找zhao到dao適shi當dang的de平ping衡heng。 Arm Cortex-M3處理器使用計時器和中斷器或電平檢測來管理數字接口,以連續或定期讀取數據。第二個內核-LPDSP32處理器-可以運行算法來處理傳感器數據,可能使用輕量級的人工智能來做出實時信號處理決策,而無需將數據發送到雲。集成AES-128加密引擎和軟件分層也確保係統安全性。

圖2:RSL10框圖
資產管理開發生態係統
資產管理可實現如此多的可能性,安森美半導體提供完整的開發生態係統,為基於RSL10設計超低功耗資產跟蹤或監控應用提供靈活性。

圖3:RSL10資產管理生態係統
RSL10由一係列全麵的工具和平台支持,簡化開發過程,使開發人員可迅速把方案投放市場。 這些開發工具支持通過CMSIS-Pack範例快速開發軟件,示例項目使開發人員快速入門。 這包括對空中固件升級(FOTA)更新、移動(安卓和IOS®)應用程序的支持,以及對各種開發環境包括Eclipse®IDE、IAR Embedded Workbench®IDE和Arm Keil®嵌入式開發工具的支持。

圖4:RSL10 CMSIS-Pack架構
基於RSL10的平台和開發硬件充當啟動板用於各種應用場景,包括:
• 使用Arduino®板(QFN和SIP封裝)的通用評估
• 網狀網絡係統(RSL10 Mesh平台)
• 傳感器開發(RSL10傳感器開發套件,藍牙低功耗IoT開發套件和溫度傳感器信標)
• 能量采集(RSL10太陽能電池多傳感器平台,能量采集藍牙低功耗開關)。
在交鑰匙方案方麵,安森美半導體的技術合作夥伴已以我們的RSL10傳感器開發套件為模型開發出了高度可定製的、低功耗信標和標簽的完整產品組合。這些方案提供豐富和創新的功能,包括各種環境傳感器、安全性增強和定位。 這些受支持的功能可在硬件平台中一起實現,也可以單獨實現。

圖5:Tatwah的基於RSL10的標簽和信標
有了所有這些工具,就可選用最合適的工具以加速資產跟蹤或監控應用程序的開發。
更高的集成度可降低物料單(BoM)成本
在確定任何產品的商業可行性時,通常關注BoM中各組件的總成本,以及構建/測試/運輸的直接成本。 結論通常是一樣的: BoM和裝配成本越低,潛在的獲利能力就越高。這種方法當然有優點,但也有缺陷。
更具整體性的方法還考慮了更抽象的因素。 在資產跟蹤方案中,延長電池使用壽命有利於提高經濟底線,因其將更換、係統停機、服務和維護的成本降至最低。 更長的使用壽命還增加了資產在規定時間內的使用壽命,這對投資回報率產生積極影響。
如今同樣重要的是,較長的電池使用壽命,不用像一次性電池那樣需頻繁更換,從而最小化對環境的影響,支持對社會負責。 能量采集將這提升到一個新的水平,因為沒有浪費電池。 RSL10的功能使其成為這些優勢的關鍵推動力,這意味著它不僅限於藍牙低功耗無線電。它的雙核、多協議架構具有高度可配置的數字接口,可支持各種傳感器和換能器,這意味著單個器件可替代製造資產跟蹤器所需的許多元器件。 使用單個器件可合並生產成本,同時提供的廣泛開發支持可將資產管理方案投放市場所需的設計成本降至最低。
獲利能力還取決於產品質量,更廣義地講,取決於所選元器件。 qicheheyiliaoshichangzaizhefangmiandeyaoqiukenengshizuiyangede。ansenmeibandaotizaifuwuzhexieshichangfangmianyongyouyoujiudelishi,chuangjianzhuoyuedefangan,manzuzuiyangedezhiliangyaoqiu。suizheshichangkaishixiyinxinjinruzhe,juyougaopinzhidezichangenzongfanganziranhuituoyingerchu。 對於醫療IoT應用尤其如此,需要在臨床和家庭環境中對患者生物特征進行安全可靠的監控,以確保患者獲得積極正麵的治療效果。
每個人或企業都不可避免的放錯、丟失或被竊取有價值的東西。 即使是那些幸運的沒有這種經曆的人或企業也將大大受益於資產跟蹤技術。 知zhi道dao我wo們men的de物wu品pin安an全quan並bing且qie可ke正zheng常chang工gong作zuo,或huo者zhe在zai它ta們men不bu安an全quan或huo不bu能neng正zheng常chang工gong作zuo時shi我wo們men能neng收shou到dao狀zhuang態tai通tong知zhi,從cong而er采cai取qu必bi要yao的de措cuo施shi。最zui終zhong,使shi我wo們men對dui所suo在zai意yi的de資zi產chan放fang心xin。
(來源:安森美半導體,作者:Mike Picheca,安森美半導體信號處理、無線和醫療分部市場運營和應用工程經理)
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