物联网

面向无线传感器的坚固型能量收集系统

作者:George H. Barbehenn,高级应用工程师

无线传感器拥有一个新兴和规模巨大的潜在市场。在人们难以接近的地方、或者那些需要使用大量传感器(由于传感器数目过于庞大而难以轻松实现至数据网络的硬连接)的应用中,无线传感器均凭借其与众不同的特性而成为合适之选。在大多数场合中,利用主要电池来运行对于此类系统而言是不现实的。例如:肉类装运过程中负责监视其温度的传感器将必需采用一种防损害的方式来进行安装。又如:安装于每种已调节空气源上的HVAC传感器将由于过于分散而可能使用电池。在这些应用中,能量收集技术能够在不采用主要电池的情况下解决供电问题。

单靠能量收集常常无法产生连续运行传感器 - 发送器所需的足够功率——能量收集可产生约 1mW-10mW的功率,而有源传感器 - 发送器组合的功率需求则有可能达到 100mW250mW。在可能的情况下必须将收集的能量存储起来以随时供传感器 / 发送器使用,而传感器 / 发送器的工作占空比一定不得超过系统的能量存储能力。同样,传感器 / 发送器有可能需要在未收集到能量的时候运作。

最后,倘若存储的能量耗尽而系统即将停机,则系统或许必需首先执行内务处理工作。这可能包括一条停机消息、或者将信息存储于非易失性存储器中。因此,应当连续不断地测量可用的能量,这一点很重要。

详文请阅:真正摆脱电网的束缚

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Mark Looney ADI公司

简介

对于那些为物联网应用领域开发智能传感器的人士而言,性能与功耗的关系是最微妙的权衡考虑。在广阔的性能空间中,噪声常常是一个重要的评估因素,因为它能制约智能传感器中关键功能模块的器件选择,进而提高功耗负担。此外,噪声特性在很大程度上决定了滤波要求,而这又会影响传感器对条件快速变化的响应能力,延长产生高质量测量结果所需的时间。

在支持连续观测(采样、处理、通信)的应用中,系统架构师常常不得不解决噪声与功耗相互对立的关系,因为噪声最低的解决方案很少正好也是功耗最低的解决方案(就特定功能类别的器件而言)。例如,MEMS加速度计常常用作远程倾斜测量系统的核心传感器。表1显示了两款不同产品的重要特性,它们提供目前在业界领先的噪声或功耗性能:ADXL355(低噪声)和ADXL362(低功耗)。

表1. MEMS加速度计比较

表1包括四行,其中三行对应ADXL362的可选工作模式,剩下的一行给出了ADXL355的主要指标。从这一权衡空间的关键边界开始,ADXL355的噪声比最低功耗模式的ADXL362要低几乎27倍,但前者的功耗要高得多。性能要求更具挑战性的应用可能需要考虑ADXL362的最高性能模式,此时ADXL355的噪声要低9倍,但ADXL362的功耗要低13倍。

详文请阅:物联网智能传感器的噪声与功耗

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研调机构IC insights最新报告指出,今年物联网(IoT)市场总产值将上看939亿美元,其中成长幅度最高为车联网市场,预期将成长21.6%至45亿美元。并预测车联网领域在2016~2021年的年复合成长率(CAGR)将可望上看22.9%,将为物联网市场当中成长最为强劲的终端应用。

IC insights预期,今年物联网市场总产值可望达到939亿美元,其中成长最为迅速的则为车联网市场,成长幅度为21.6%达到45亿美元。其次则由工业物联网位居第二,成长幅度17.7%至359亿美元。

位居第三的智能家居产品,今年则可望成长16%至29亿美元,另外穿戴产品则年增12.4%至118亿美元。至于智慧城市领域则将成长7%至388亿美元,IC insights表示,智慧城市包含公共基础建设,如道路、桥梁、路灯、电厂等设施都将导入智能化功能。

放眼至2021年,车联网将可望是带动物联网成长的领头羊。IC insights预测,2016~2021年当中,车联网市场的年复合成长率将达到22.9%,将是物联网领域当中成长最强劲的市场。

IC insights表示,车联网之所以会被视为成长最迅速的市场,原因在于汽车正不断提升安全性,举凡定位系统、道路状况提示、辅助驾驶功能及车用通讯等功能都与车联网领域相关,另外信息通讯娱乐系统也同样需要使用联网接收讯息,因此看好车联网市场将快速成长。

同时IC insights也下修工业物联网、穿戴、智能家居应用等领域的年复合成长率,其中工业物联网从原先预测的18.7%降至17.8%;穿戴则从12.8%下降到11.9%;智能家居为16.8%降到14.8%。

本文来源:物联网终端应用 车联网成长最强劲

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作者:Keith Szolusha

汽车 LED 前照灯组将远光灯和近光灯、昼间行驶灯、有时还包括
信号灯和示宽灯整合为单个车前灯组。该灯组的组件会具有迥然
相异的驱动器要求,包括电压和电流要求、拓扑、功率级别或独
特的调光功能。满足各种要求常常意味着需采用单独的驱动器解
决方案。使用多个驱动器不仅使物料清单 (BOM) 和生产过程复杂
化,而且还会导致难以满足 EMI 标准。每个额外的驱动器都会将
其高频信号添加至交织混杂的 EMI,从而使 EMI 认证、故障排除
和缓解工作变得复杂。

虽然每种汽车款式和型号的车前灯组可以配备富有创造性的各种
LED 电流和电压,但是它们通常最高达到 30W 总值。考虑到这一
点,似乎应该有很多可满足灯组中每个灯串之功率和功能要求的
驱动器。然而现实情况是并没有。这样的驱动器必须接受相对较
宽的电池电压范围,并采用一种升降压拓扑将其转换为各种各样
的灯串电压。它必须具有小巧和通用的特点,以便容易地安装到
灯组十分受限的空间之中,并产生极低的 EMI,从而尽量地减少研
发工作量并免除增设昂贵 EMI 金属屏蔽外壳的需要。而且,它还
应该是高效率的。Power by Linear™ LT8391A 2MHz 升降压型控制器
在满足所有上述要求方面具有独特性,可驱动整个车前灯组,而
且还是仅采用单个控制器。

图 1:LT8391A 2MHz 16V、1.5A 汽车升降压型 LED 驱动器达到 CISPR 25 Class 5 EMI 规格要求

详文请阅:单个 2MHz 升降压型控制器能驱动整个 LED 车前 灯组,并且满足 CISPR 25 Class 5 EMI 规格要求

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拥抱物联网(IoT)技术,能为制造商带来提高生产力、改善员工安全、简化库存管理及质量控制等方面的好处。物联网同样能带来的预测性维护(PM)虽然常会被忽略,但其对于制造的未来有很多意义,包括预防硬件故障、优化维护例程、加强工作场所安全、提升产品质量和客户服务及预测分析等五大好处。

据Manufacturing.net报导,下一代制造设备使用内建传感器和复杂的编程来执行预测分析,并在潜在问题发生之前对其进行预测。

一、预防硬件故障:数据驱动的预测分析可消除任何预防性维护策略的猜测,还能让工程师在机器脱机和休眠时安排并启动修理。

例如,通用汽车(GM)在生产在线涂装新车时会先使用传感器监控工厂温度。毕竟环境若太冷或太热,涂料设置不正确,设备就可能故障。其他制造商则使用自动通知传感器来辨识性能下滑、意外瓶颈或潜在危险。

二、优化维护例程:预测分析通常能找出需关注的机器或零件,工厂技术人员就能根据需要调整工具和备件的库存,而能为工厂车间节省时间、金钱和空间。有些机器也会执行自我维护,且因无需技术人员而能进一步提高效率。

三、加强工作场所安全:未正确维护的设备或容易发生故障而无警告的机器对工人的健康和安全将造成严重风险。机器故障也会造成时间、生产力和利润的严重损失。这赛意外事件可能导致整个工厂暂时关闭,直到问题解决为止。

四、提升产品质量和客户服务:机器突然故障也会让准备装运或分配的货物容易受到损坏。组装机器人或数控机床一旦在生产过程中停止,则特定零件及其所包含的原材料将立即浪费。举例来说,工具机大厂Caterpillar迅速接受了物联网技术,其客户和合作伙伴享受到许多实实在在的好处。

其中,包括节省40%的燃料成本,90%的设备正常运行时间及增加数千美元的获利。最终结果是,Caterpillar提升其品牌形象,客户改善其分配资源的方式,消费者最终为整体服务支付更少的费用,达到三赢局面。

五、利用物联网预测分析:根据最新的研究,到2022年智能工厂市场规模将超过2,000亿美元。其成长得益于物联网、大数据和预测分析等创新。这些技术能将生产力和获利提升到全新高度。从制造商到消费者,这是有利于所有人的一大突破,而且这一切都将在未来几年内实现。

本文转自:物联网预测性维护为制造业带来五大好处

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物联网(IoT ,Internet of Thing)已与主要网络攻击产生关联,通常涉及滥用易受攻击的连网装置 (例如监视摄影机),以协助进行恶意活动。

当然,各界已对物联网是否能确保联机至庞大互联网的数十亿部装置的安全感到疑虑,并要求提供可行的解决方案以填补此安全缺口。此时登场的是区块链,它是相对较新的技术,可望降低通过中央机构入侵物联网装置的风险,同时提升物联网实作的扩充性。原则上,它可通过多种方式保护物联网网络,例如针对异常网络行为形成群体共识,以及隔离未依规定运作的任何节点。

两个关键促成要素合二为一:当物联网遇上区块链

在数十年之间,物联网已大幅扩展并连接各种装置与网络,包括住家、工作场所、运输系统,甚至整座城市。另一方面,已问世十年的区块链将通过其加密及分布式分类账 (以建立可防止窜改的实时记录),为商业模式带来革命。通过物联网与区块链的协同运作,预期后者可为前者的装置与程序提供可验证且安全的记录方式。

区块链以分布式分类账运作,将会记录数据的每个删除或修改动作,随着更多数据 (区块) 的加入,将建立更长的事件链。进行的每笔交易皆附带数字签名,而且永远无法变更或删除。由于区块链去中心化的特性,理论上可防止易受攻击的装置推送假信息及破坏网络环境,无论是智能家居或智能工厂。

在一件最近发生且值得注意的物联网安全事件中,区块链可降低分布式阻断服务 (DDoS) 攻击的风险,这些攻击会同时影响多台装置:一台装置中断不影响其他装置。我们在保护智慧城市安全中注意到这个问题,此种权宜措施对于维持服务中的联机与功能而言非常重要,特别是关键系统。

使用区块链,每个装置都将具备强大的加密功能,进一步确保与其他装置通讯的安全,并可在最重视隐私的物联网使用案例中提供匿名性。采用者将可更妥善地追踪装置及发布安全更新,协助强化潜在易受攻击的装置。

区块链:安全与 IOT(物联网)之间的必要环节?

图 1 物联网中的区块链:潜在利益

区块链与物联网的结合预期也能解决监管问题。例如,企业中由多个来源进行的交易,可通过不变且透明的记录进行管理,在整体供应链中追踪数据与实体商品。万一发生错误决策或系统过载,区块链记录应能识别出问题点 (例如装置或传感器),企业就能立即采取行动。区块链亦有助于降低营运成本,因为它无需中介或中间人。

物联网的区块链实作与使用案例

区块链不仅仅是作为加密货币 (最值得注意的是比特币) 基础的分布式分类账。事实上,它已用于不同产业,包括零售业,以简化及确保产品在供应链中移动的安全性,而在制药业则用于确保合约、临床试验及药物本身的完整性。借助将区块链整合至上述及其他产业,即可密切监控产品与服务的质量水平。

在物联网领域中,区块链也越来越受到欢迎。有家公司已开始提供用于工业物联网 (IIoT) 的区块链保护安全平台。此解决方案被誉为第一且唯一的解决方案,其目标是让更多参与者来控制共识,并提高系统的备援能力,以解决物联网广大的攻击面。以区块链为焦点的研究中心也已成型,以促进此技术的发展与商业化,以及革新物联网生态系统的能力。

将区块链整合至物联网的挑战

物联网中的区块链确实正在快速发展,但并非没有障碍。首先,区块链的关键概念是一系列已完成的交易,以及它们形成链的方式。此链是保留过去交易的参考数据而建立的,然后形成区块。但是,建立区块需要大量运算,需要多个处理器与大量时间才能产生。由于要产生一个区块是很困难的,要窜改它也同样困难:窜改者必须窜改前一个区块,并遵循已建立的链,才能彻底变更它。

这种机制似乎是保护物联网安全的理想选择。但是,必须注意的是物联网装置的运算能力相对不足,而底层区块链通讯协议将带来开销流量,并产生可能带来延迟的区块。上述情况对于资源有限且带宽受限的装置,以及需要实时更新或快速响应的运作而言,都不是一个好兆头。

在安全风险方面,研究人员已将与可存取性、匿名性以及身份验证与访问控制相关的威胁进行分类。恶意行为者可能会通过阻断服务 (DoS) 攻击和云端储存入侵等手段,导致用户无法存取数据或服务,对可存取性造成威胁。

此外,他们也能搜寻用户的匿名交易与其他公开信息之间的链接,尝试识别特定的使用者。他们也会尝试以合法用户身份来获取数据,但系统可以侦测到身份验证与访问控制的威胁,因为所有交易都会由区块链中的用户记录及验证。

另外,我们在今年的安全预测中,预测区块链将被威胁行动者用来扩展其逃逸技术。推测物联网传感器与装置可能会因为向区块链传送错误信息而受到威胁,也不无可能。通过此技术,如果一笔数据通过认证,就会被记录在区块链中。因此,采用者需确保传感器与装置在遭到入侵时,做好覆盖的准备,并且仅将访问权限授予负责控制的使用者。

安全建议

在正常运行时,区块链可借助降低成本与提高效率,为物联网系统带来极大好处。即使如此,此技术在物联网环境中的渗透程度距离最佳状态仍有一段不小的距离。例如,预期至 2020 年,最多只有 10% 的生产区块链分类账会整合至物联网传感器。而且,在大多数物联网系统的运算能力足以应付庞大的区块链实作之前,还有很长的路要走。

虽然尚未实现消除单点故障,但保护物联网安全的重点仍在于所有连网装置持续进行安全部署。除了及时更新软件以防止停机之外,采用物联网的个人与组织皆应关注的是完整的多层次安全防护,从网关到端点,皆能防止任何潜在的网络入侵与破坏。这需要:

变更预设的凭证。原厂预设凭证导致物联网恶名昭彰地成为殭尸网络并入侵连网装置。因此,建议用户启用密码保护,并使用唯一且复杂的密码,以降低装置遭骇的风险。

►强化路由器安全性。易受攻击的路由器导致易受攻击的网络。通过完整的安全解决方案保护路由器安全,可让用户掌握所有连网装置,同时维持隐私与生产力。

►设定装置以确保安全。装置的默认设定应加以检查,并依照使用者的需求进行修改。建议自定义功能并停用不必要的功能,以提高安全性。

►监控网络流量。积极扫描网络中的异常行为,协助使用者防范任何恶意企图。通过安全解决方案提供的实时扫描,亦可实施自动且高效率的恶意软件侦测。

►实作附加安全措施。建议使用者启用防火墙并使用 Wi-Fi Protected Access II (WPA2) 安全通讯协议以增加保护。采用网页信誉评等与应用程控的解决方案,亦可为网络提供更好的可见度。

本文转自:安全与物联网之间的必要环节?

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