物联网 (IoT) 正改变着各行各业，以前所未有的自动化、智能化和互联互通水平带来以前无法想象的性价比。让我们以IoT 设备为例，说明我们的世界正以何种方式变得更加互联互通。首先，IoT 设备连接了哪些产品和应用，为什么？
在消费领域，我们看到许多不同的家庭自动化应用，如智能恒温器、联网门铃、智能咖啡壶和联网冰箱等，这些应用正在改变消费者对其个人基础设施的看法以及与之互动的方式。
然而，在商业和工业领域
IoT 影响最大我们的目标是：提高效率、准确性、安全性和安保性，并提供数据、报告、警报和见解。
在能源和工业领域，我们看到了智能电表、远程油罐监控和电动汽车充电站。智能城市正在部署IoT ，以创建联网照明、交通管理系统和智能交通系统。精准农业正在带来更高的作物产量和更低的成本，并提高了效率，这将对农业生产产生深远的影响。
对环境的积极影响.而在零售领域，IoT 正在显著改善从智能自动取款机到数字标牌和信息亭的一切功能。
在IoT 硬件和连接（将物联网变为现实的底层基础设施）方面，Digi 为您的应用开发提供重要的IoT 设备，或与主要供应商密切合作。我们将在本博文中讨论的IoT 设备示例包括以下设备：
- 传感器
- 无线电设备
- 模块化系统（SOM）和单板计算机（SBC）
- 网关
- 蜂窝路由器
此外，我们还将讨论使用IoT 设备构建无线应用的另一个重要方面：企业设备管理软件，该软件可提供有效监控已部署设备网络所需的中央监控、管理和决策见解。Digi 提供企业级软件来管理广泛的设备和组件组合，改善正常运行时间并提高安全性。
传感器在IoT 应用中的作用是什么？
在IoT 设备和应用中，传感器充当了从石油和天然气到农业、工商业计量、工业储罐、城市污水系统、安防系统等各种使用案例中设备的 "眼睛和耳朵"。 来自 Digi 合作伙伴的各种组件可以监控和捕获环境数据，包括运动、温度、湿度、体积、压力、流量、加速度、声音、光线等，基本上所有以某种方式移动或波动的物体都可以被监控和捕获。
传感器将检测结果转换成人类可读的格式，显示在传感器位置，或将数据传输到中央服务器供读取或进一步处理。在许多情况下，传感器报告会启动一个流程。这可以是水流管理、开启风扇或灌溉系统或发送警报等任何情况。
传感器的常见用途
- 农业（如土壤条件和湿度水平）
- 储罐监测
- 流量计量
- 气体水平监测
选择传感器的注意事项
当您为IoT 应用选择传感器时，需要考虑的一些关键因素包括精度、环境条件、温度/湿度工作条件、量程（上限和下限）、校准和成本。传感器的设计必须能够承受安装环境。由于许多传感器在恶劣的室外环境中工作，通常必须全天候以最佳状态工作，因此这是一个关键的考虑因素。
无线电设备在IoT 应用中的作用是什么？
射频模块可在两个装有发射器和接收器的设备之间无线发送信号。射频模块是许多应用的理想选择，原因有以下几点：
- 无需从头开始设计无线电电路
- 就Digi XBee®无线电设备而言，它们获得了 FCC 和其他必要的认证。
- 它们使用非授权频谱。
- 更重要的是，它们的传输不需要视线连接，可以延伸数英里。
相关博文： IoT 设备如何通信？
无线电设备的常见用途
- 工业自动化
- 智能城市照明
- 智能农业
- 数字标牌
- 太阳能发电场
- 乘车应用
选择无线电设备的注意事项
由于无线电电路的敏感性以及特定频率所需的元件和布局的精确性，电子无线电设计是出了名的复杂。
此外，您还必须仔细监控制造过程，以确保射频性能不会受到不利影响。无线电电路通常受到辐射发射限制，这就需要由 ETSI 或美国联邦通信委员会 (FCC) 等标准组织进行合规性测试和认证。
由于这些原因，许多设计工程师发现 "插入 "一个预制、预认证的射频模块比尝试独立设计更容易，从而节省了开发时间和资金。
射频模块通常用于消费应用（如车库门开启器）、无线报警/监控系统以及工业遥控器和智能传感器应用。由于射频模块的操作不需要视线，因此越来越多地取代了老式的红外通信应用。
市售射频模块最常用的频率是工业、科学和医疗（ISM）无线电频段（如 433.92 MHz、915 MHz 和 2.4 MHz）。之所以使用这些频率，是因为国家和国际法规对使用无线电进行通信作出了规定。短程设备也可使用未授权频谱的频率，如 315 MHz 和 868 MHz。
射频模块可能符合规定的射频通信协议，如 Zigbee、低功耗蓝牙或 Wi-Fi，也可能执行专有协议。虽然蜂窝无线电的操作方式类似，但与射频模块不同的是，蜂窝无线电模块可直接连接到基站塔进行通信，而射频模块则需要一个网关才能与外部世界（互联网）进行交互。
系统模块和单板计算机在IoT 应用中的作用是什么？
模块上系统（SOM）将系统功能集成在单个模块中，为嵌入式IoT 系统带来了简便性和智能性。
对于IoT 应用，集成无线连接（包括 Wi-Fi、蓝牙和蜂窝连接）可在多种场景中广泛部署。此外，低功耗也是优先考虑的因素。SOM 的一个显著优势是缩短了开发基于 PCB 设计的时间，降低了成本。SOM 具有出色的设计重用性，可集成到许多嵌入式计算机应用中。
单板计算机（SBC） 是在一块电路板上构建的整台计算机，包括微处理器、内存、输入/输出和连接。与台式个人计算机不同，SBC 通常没有扩展插槽。Digi SBC 依靠恩智浦（NXP）微处理器，提供预认证的 Wi-Fi 和蓝牙连接、卓越的电源管理和企业级安全性。
SOM 和 SBC 的常见用途
- 医学成像
- 精密护理等医疗设备
- 精准农业
- 电动汽车和电动汽车充电站
- 交互式信息亭和自动售货机
选择 SOM 和 SBC 的注意事项
为您的应用选择合适的产品是一个重要的评估过程。在评估和原型开发阶段，开发团队通常会从单板计算机入手，然后为最终设计选择一个能满足最终应用的外形尺寸、连接功能和性能要求的 SOM。
一些重要因素包括开发环境以及是否有支持库和文档。例如，Digi 系统级模块和 SBC 建立在开放源代码操作系统上，并有支持库和文档，有助于推动快速原型设计和开发，确保快速上市。您可以在 Digi.com 上了解有关 DigiSOM和SBC的更多信息。
网关在IoT 应用程序中的作用是什么？
网关是一种IoT 设备，是互联网（云）与控制器、传感器和其他IoT 硬件之间的连接点。所有传输到云的数据都要经过网关，网关可以是专用硬件设备，也可以是软件程序。
通过IoT 应用程序，传感器每秒可生成数千个数据点。网关会在本地处理这些数据，然后再将其发送到云端，从而最大限度地减少需要转发的数据量。因此，响应时间和网络成本都得到了显著改善。
IoT 网关还能为IoT 网络及其传输的数据提供额外的安全性。由于IoT 网关可以双向管理信息，因此它可以防止数据泄露，并通过篡改检测、加密、硬件随机数生成器和加密引擎防止IoT 设备受到损害。
网关的常见用途
- 连接无线电设备
- 连接互联网
- Railside 通信
- 边缘计算中的数据加密和管理
- 传感器通信
选择网关的注意事项
网关可在多种情况下运行，从温度管理型室内安装到远程室外安装。当应用要求网关在恶劣环境中运行时，必须选择具有坚固外壳的网关，其设计能够承受极端温度、潮湿和振动等环境因素。
蜂窝路由器在IoT 应用中的作用
蜂窝路由器通过蜂窝网关提供共享互联网接入。标准无线接口可让支持网络的设备轻松共享连接。蜂窝路由器通过信号塔接入互联网。
由于没有有线连接，蜂窝路由器可在移动中（如在行驶的火车上）或在没有固定电话的地区创建互联网网关，或作为备用连接的故障切换手段。
蜂窝路由器的常见用途
- 零售和企业业务连接
- 运输系统（如调度和操作员之间的通信、安全系统和车载 Wi-Fi）
- 数字标牌、自动取款机和信息亭
- GPS 路线
- 智能电梯
如今，利用 First-Net Ready™ Digi® TX54 等蜂窝路由器，可以安装集成 Band 14 功能的蜂窝路由器，在发生紧急情况或灾难性事件时，为急救人员和扩展的主要用户提供先发制人的蜂窝通信。
蜂窝路由器的注意事项
路由器的用途非常广泛，从小型网络的简单数据路由到急救人员的先发制人应急通信，路由器的选择范围非常广泛。路由器既可用于内部环境，也可用于室外安装的恶劣环境，如温度骤变、潮湿、振动和其他环境因素。
此外，路由器还具有多种功能，具体取决于连接需求、通信是来自固定点还是移动点、对安全性的应用要求、通信分区、与多个运营商的蜂窝连接以及业务用例的故障切换要求。
为了帮助客户评估适合其应用的路由器，Digi 将蜂窝路由器分为三个不同的类别：
如需咨询或了解如何选择适合您应用需求的蜂窝路由器，请联系 Digi。
路由器、网关和扩展器之间的区别
说到蜂窝通信硬件，首先要解决的设备就是调制解调器，它基本上是一个 "哑 "设备--既不智能，也不可编程。调制解调器只是将流量从 A 点发送到 B 点，不需要任何操作或数据保护。相反，路由器或扩展器是一种高度智能的设备。事实上，每台 Digi 路由器都包含一个蜂窝调制解调器，大多数 Digi 路由器甚至支持多个蜂窝运营商的双 SIM 卡。
高质量的路由器还应提供强大的防火墙，以处理数据包级流量检查、协调传入流量和传出请求，并支持多种类型的数据安全隧道选项，如 IPSec、GRE、L2TP、PPTP 或甚至开放式 VPN。许多工业级蜂窝路由器都包含输入/输出或 I/O 选件，用于处理现场设备的简单操作，如关闭过热的泵。
蜂窝网关不具备路由器那样的网络流量控制能力，但通常可以简化配置。网关通常具有板载编程模型或简单的控制选项。顾名思义，网关提供协议转换。因此，它可以将 Zigbee、有线硬设备或 Modbus 转换为蜂窝技术，甚至是其他技术。在蜂窝网关方面有许多选择。
相关博文：蜂窝路由器、扩展器和网关：区别是什么？
企业设备管理软件
要使IoT 解决方案满足您的需求，必须拥有企业设备管理软件来成功部署和管理设备。一旦部署完毕，您可能无法实际访问设备，或者由于部署规模较大，手动管理设备非常不现实。企业管理软件，如 Digi 远程管理器 (Digi RM) 使您的团队能够成功地将项目从概念验证一直推进到部署，并在设备到达最终地点后对其进行长期管理。
IoT 设备经常必须更新配置、功能和安全性，以满足当前的业务需求。适当的管理解决方案可让管理员快速安全地更改配置、更新固件或向IoT 设备推送安全补丁。该软件允许您从任何地方（无论是在家庭办公室还是在现场）访问IoT 设备的数据，并将这些数据集成到您自己的云平台中。
DRM 等企业设备管理软件还可让您通过文本、电子邮件或内部管理软件轻松获取有关网络健康状况和设备状况的详细报告和实时警报，而在以前，这些报告和警报可能会被忽视。
IoT 在行动：IoT 设备使用案例
在设计IoT 设备部署时，没有放之四海而皆准的方法。下图显示了工业IoT (IIoT) 使用案例中的IoT 设备示例，其中数据从多个点收集，然后通过蜂窝IoT 设备路由到云端，各种设备和最终用户应用可以在云端访问和管理这些信息。 
要了解IoT 的功能和范围，最好的办法也许是看看领先企业如何应用 DigiIoT 硬件为狭小的空间和遥远的地方带来更高的智能、速度和连接性。以下是一些使用案例，说明IoT 如何帮助您的组织提高效率和改进流程。
- 智能路灯：街道和公共场所的照明是地方政府的一项主要开支。路灯中嵌入的IoT 设备使市政当局能够通过无线方式远程监控和管理相关参数，并控制路灯--从在特定时间调暗灯光到设置时间表以节约能源。智能路灯使城市能够监控道路、公园、公交车站和其他公共区域的路灯状态，从而改善安全和安保，降低运营成本，减少二氧化碳排放，并优化维护计划。
- 公共交通：公交机构部署了IoT 解决方案，以促进车辆与控制中心之间的通信。IoT 设备还支持乘客 Wi-Fi、从车载计算机和传感器收集实时诊断信息、实时收费、移动售票，并通过车辆跟踪和远程视频访问加强安全和安保。
- 智能计量： IoT 可为智能计量提供连接解决方案，简化 IT 支持和相关费用，同时将计量数据传输到 SCADA 软件和/或其他数据库，并将其转化为有价值的知识。IoT 解决方案具有最高级别的安全性和可靠性，消除了不必要的布线成本，并缩短了安装时间。因此，您可以轻松监控远程设备并获得实时消耗指标。此外，长寿命IoT 应用还可以通过部署无线传感器网络来提高工人的安全和效率，而不需要人们前往危险的工作环境。
- 废物管理： IoT 能够提高效率、降低成本并加强操作控制，是水、废物和废水管理的理想解决方案。在水井、提升站、下水道和其他水处理系统中部署IoT 设备进行无线监控，在最恶劣的环境中提供远程通信。IoT 连接本地和远程资产，使处理设施能够轻松升级、自动化和管理关键控制系统。确保及时、一致、准确地传送水位、流量以及其他关键监控和性能数据。Digi 的连接解决方案专为满足水和污水处理厂监控、SCADA 通信、化学品使用、泵房和流量控制，甚至远程视频监控的需求而设计。您的工厂管理人员可以设置阈值和警报，减少或消除人工流程，优化安全和安保（尤其是在危险的工作区域），以避免溢流和监管处罚。
- 信息亭和数字标牌： IoT 使信息亭运营商能够部署具有可靠、经济的互联网连接的集成解决方案。这使您能够在无人值守的环境中接受信用卡（符合 PCI-DSS 3.0 标准），并与维护库存和其他关键运营信息的数据中心进行 M2M 传输。如果您正在运营数字标牌，则可以在分散的地点实时更新内容。IoT 可消除不必要的布线和开沟成本，并大大缩短安装时间。通过全面的设备管理和服务，您可以轻松监控、管理和限制现场支持。
请在 Digi 网站的 "客户故事"部分阅读有关这些项目和其他项目的信息。
IoT 正在彻底改变美国和全球的众多市场。在能源、智能城市、医疗、工业、零售或交通等市场中，要想跟上并超越竞争对手，IoT 设备是获得优势的关键，如实现自动化、提高效率、获得智能、获取数据指标以及实现连接和通信。
在当今的市场上，由于技术的发展，功能更强的设备价格更低，因此颠覆变得更加容易，并能迅速在广大的细分市场中普及。IoT 。例如，Progressive 和 Redbox 等公司利用IoT 中的新技术，超越了 Allstate 和 Blockbuster 等曾被视为不可触及的参与者。
在IoT 硬件方面，Digi 是您在所有IoT 方面的合作伙伴和促进者。 我们拥有完整的产品组合，可帮助您应对业务中出现的新挑战，我们还拥有长期的专业知识，可帮助您使用上述任何及所有IoT 产品，在这一过程中游刃有余。
Digi 可以在任何阶段为您的IoT 评估或开发计划提供支持。我们的无线设计服务团队可以为应用原型设计、开发、测试和上市规划提供支持，我们的专业服务团队可以帮助进行现场勘查、规划和使用Digi蜂窝设备部署IoT 。请与我们联系。
注：本博文最初发布于2019年，于2021年4月更新。