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IoT资产追踪设计时需要考虑的5大因素

2021-08-18 Richard Quinnell 阅读:
对物联网(IoT)资产(如设备及其运输和库存)进行追踪,是一项不断发展的应用。对于许多行业(包括零售、制造、运输和维护)来说,了解资产是什么以及在什么位置,是实现商业智能化非常重要的一部分。如果能够设计出良好的资产追踪设备,物联网技术就可以让这些行业变得更加智能。

对物联网(IoT)资产(如设备及其运输和库存)进行追踪,是一项不断发展的应用。对于许多行业(包括零售、制造、运输和维护)来说,了解资产是什么以及在什么位置,是实现商业智能化非常重要的一部分。如果能够设计出良好的资产追踪设备,物联网技术就可以让这些行业变得更加智能。vjyednc

早期的资产追踪是在检查点简单地通过扫描条形码、二维码或射频识别标签(RFID)来辨别资产,并利用扫描仪创建记录,从而记录资产的移动轨迹。IoT至少可以将这个过程自动化,通过使用主动式标签将资产标识广播给检查点的接收端,而这个过程无需人员参与。vjyednc

更重要的是,IoT资产追踪器可以提供检查点以外的资产位置数据,从而提高在库存中查找资产的效率、支持地理围栏以防止资产进入或离开受限区域,以及帮助找出未充分利用的资产。资产追踪设备还可以提供环境监测信息,例如资产所处的环境温度,或资产经历过的震动(可能会损伤资产的质量或价值)。vjyednc

在开发IoT资产追踪设备或使用此类设备进行资产管理时,开发人员需要考虑几个关键问题。以下是最重要的五个问题。vjyednc

室内还是室外?

首先要考虑的问题是在哪里追踪资产,因为这通常决定了追踪设备需要什么样的通信技术。例如,在城镇中追踪运输货物的系统和在仓库中确定资产位置的系统需要使用不同的通信技术。同样,全球范围的追踪与一个国家内城市之间的追踪也需要不同的通信技术。vjyednc

室内追踪可以使用Wi-Fi、低功耗蓝牙(BLE)或超宽带(UWB)等进行连接。室外追踪可能需要低功耗广域网技术,例如LoRa、LTE-M或5G蜂窝网络,才能提供所需的覆盖范围(图1)。如果一个系统既需要追踪室内位置,又要追踪室外活动,可能需要将多种通信技术结合起来。vjyednc

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图1:室外资产追踪需要仔细考虑所需的通信技术,以确保充分覆盖资产可能发生的位置移动。(图片来源:LinkLabs)vjyednc

位置精度

在选择通信技术时,位置信息的精度是另一个要考虑的问题。如果需要以半英里的位置精度追踪运输中的资产,可以使用LTE或5G蜂窝塔数据进行三角测量,而如果要获得50米以内的位置精度,则可能需要GPS或5G Polte进行定位。在室内,BLE系统可提供约一米的精度,UWB可以达到厘米级的精度。vjyednc

通信技术以及定位方法都可能限制定位精度。简单的接近度测量(信号强度测量)可以提供三米左右的定位精度;利用来自多个信标的到达信号的角度,通过三角剖分可以提供一米或更小的精度;为了达到一米以下的精度,开发人员需要利用来自多个信标的到达信息的飞行时间或时间间隔进行测距。vjyednc

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图2:不同应用要求的位置精度可以从一、两米低至几厘米,室内资产追踪设计也相应地有所不同。(图片来源:LinkLabs)vjyednc

电池寿命

大多数要追踪的资产无法使用电源供电,IoT设备需要电池供电,因此设备使用寿命主要取决于电池寿命,电池寿命越长越好。没有用户愿意成百上千次地更换电池。vjyednc

许多因素都会影响电池寿命。当然,位置更新所需的功率大小主要取决于所选的通信技术类型。同样重要的因素还有:位置更新所需的时间;在两次位置更新之间,设备处于稳定状态时所消耗的功率;位置更新的频率等等。在不同的应用中,位置更新的频率可能会不同,开发人员通常可以通过改变位置更新的频率来“调整”电池寿命。vjyednc

回程需求

除了追踪设备本身,开发人员还需要考虑设计对回程要求有何影响。例如,与直接获取位置并只发送位置结果的系统相比,一个仅通过信标简单地测距、然后将原始测量结果发送到网络以进行位置计算的追踪设备会给网络带来更大的负担。同样,一些设备仅在被访问时才进行响应,相比之下,定期播报自身位置的设备会产生更大的负担。发送到网络的信息量和设备传输的频率也会影响回程需求。发送信息过多或过于频繁,都会迅速限制追踪系统的覆盖范围。vjyednc

成本

资产追踪系统的应用范围取决于它的成本。疫苗等高价值资产的运输需要更昂贵的运输系统,这可以理解。但是,资产追踪系统的成本越低,其应用的范围就越广,追踪设备本身的市场规模也就越大。vjyednc

需要考虑的成本类型有两种。一种当然是设备成本。如果使用100美元的追踪设备,只是为了避免损失6箱库存啤酒,那就没有任何意义了。但是如果只需使用1美元的设备,那就是合理的。vjyednc

需要考虑的第二种成本类型是系统成本,包括所需的回程基础设施成本。即使追踪设备本身的价格相对便宜,但如果所需的网络基础设施、数据或云端资源的成本太高,也会限制资产追踪系统的实际应用。vjyednc

如果开发人员在设计中考虑了这些因素,设计出的资产追踪系统就会受到市场的欢迎。资产追踪系统的用户在选择系统时,也需要考虑这些因素,才能最好地满足自己的需求。vjyednc

本文授权编译自EDN美国版,原文参考链接:5 key considerations in IoT asset tracking design。由Jenny Liao编译。)vjyednc

本文为《电子技术设计》2021年8月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里vjyednc

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