當物聯網(IoT)系統整合於工業領域時,從裝置的連結、感測器的資料擷取到雲端的資料分析過程都為工程師帶來挑戰。亞德諾半導體(Analog Devices;ADI)在日前的「ADI物聯網應用方案巡展」攜手合作夥伴,針對智慧建築、智慧城市、工業物聯網與能量採集等熱門應用,實機展示多款「感測器至雲端」(Sensor-to-Cloud)的物聯網系統級應用解決方案。

為了克服物聯網系統整合與開發的挑戰,ADI聯手安馳科技共同展示以ADI工業物聯網無線模組(IIoT Module)為基礎、並連結其參考電路與雲端閘道器的系統級解決方案,為物聯網「從感測器到雲端」的每個環節——感測、測量、解譯、連結與分析等,實現無縫融合的創新技術與應用,包括PM2.5氣體環境監測、水質土壤酸鹼度分析、人流統計等。

20170721_ADI_NT12P1 ADI定義「物聯網」(IoT):透過感測、測量、解譯、連結與分析資料的過程創造資訊

由於摩爾定律(Moore’Law)預測的晶片效能已無法滿足連網系統的需求,而在「超越摩爾定律」(More than Moore)時代,意味著必須實現更高的晶片整合度與更豐富的功能。ADI亞太區應用工程總監Charles Lee指出,這對於ADI來說,更重要的是整合感測器至雲端的訊號處理,從而實現感測、監測、控制與連接能力的完整訊號鏈。

特別是針對工業物聯網應用,來自各種感測器接收的資料連接並傳送至雲端才能進行分析,帶來了龐大的資料處理負載,因此有些資料必須先在本地進行預處理後,再將有用的資料透過無線或有線的連結傳送至雲端進行分析;另一方面,這也有助於降低處理功耗。

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Charles Lee並介紹現場展示針對工業物聯網採用ADI IIoT RF模組——包括2.4GHz (ADF7242+MCU)和Sub GHz (ADF7023+MCU)、感測器與閘道器而開發的各種應用方案,涵蓋智慧城市所關切的水質、PM2.5濃度、食安、智慧農業與生態保護等環境檢測方案;在智慧建築方面側重智慧能源、室內有毒氣體監測、智慧照明等應用;工業方面則提供實現工業4.0所需的無線介面與無線網路方案,並針對能量採集展示超低功率能量採集方案。

智慧城市

PM2.5濃度偵測系統 20170721_ADI_NT12P3 以ADI IIoT模組為基礎,結合PM2.5感測器模組和閘道器的物聯網系統,可檢測環境中的微粒並計算其濃度值,再將數據傳送至IoT模組並透過閘道器傳送至雲端進行分析。有助於加速在智慧家庭(如空氣清淨機)、智慧路燈(監測空氣品質)、智慧城市的塵埃偵測以及電子看板等應用。

具溫度補償的pH量測方案 20170721_ADI_NT12P4 透過ADI CN0326參考設計提供軟硬體以及展示板,電路板上包括低偏置電流的運算放大器、數位/電源隔離器;pH量測模組可透過PMOD介面連接至電路模組,讓原本的有線方案升級為無線方案,應用於水質與化學分析,以及食品加工和工廠廢水的排放分析。

工業

RS-485轉802.15.4 RF解決方案 20170721_ADI_NT12P5 ADI針對工業物聯網提供的有線RS-485介面轉RF無線傳送方案,可支援2.4GHz與915/866/433MHz等4種無線傳輸模組;無需任何實體佈線,即可實現廣泛使用的RS-486傳送方案,或直接取代線纜轉成無線傳送模式,例如可用於工廠的資料傳送、PLC、感測器資料傳輸、智慧建築各種應用系統等。

智慧照明系統 20170721_ADI_NT12P6 現場展示的一對多區燈具控制具有單區或全區的調光功能,最多可支援8區(每區支援256盞燈)共2,048盞燈,還可透過PWM輸出進行11段調光。內建支援2.4G及Sub-1GHz頻段的IIoT模組,可透過遙控器控制或網路連結雲端控制,達到遠距離監控遙控功能。適用於工廠、學校、運動場、停車場、電影院、智慧農場與舞台等大型場所的照明應用。

智慧建築

Energy Meter搭配IIoT RF模組 20170721_ADI_NT12P7 採用ADE7953電力量測IC的Energy Meter,搭配IIoT模組內建電力數據跟校正流程,透過指令輸入校正相關參數取得數據,從而加速產品開發時程。例如應用於AMI智慧電表,可即時取得並記錄用電狀況以及用電管理。

能量採集

能量採集應用方案 20170721_ADI_NT12P8 透過ADP5091能量採集電源管理晶片(PMIC),將太陽能面板/風力機/壓電發電或溫差發電等再生能源採集到的能量儲存至可充電電池(包括鋰電池、磷酸鋰鐵電池與超級電容等)。適用於需要長時間監控的裝置,如室內觸控式調光照明控制所用的遙控器與燈具、空氣品質偵測器(PM2.5/有毒氣體)等,以及地震偵測器或邊坡傾斜偵測器等戶外應用。