了解物联网(IoT)

A low-code IoT platform data pipeline.

作者 Ana Tavares

物联网 (IoT) 是由物理设备、车辆、建筑物和其他嵌入了传感器、软件和其他技术的物体组成的互连网络,这些技术使它们能够通过互联网收集和交换数据。物联网允许远程感知和控制这些物体,为将物理世界更直接地集成到基于计算机的系统中创造了机会,从而提高了效率、准确性和经济效益。

在这篇博客文章中,我们将深入探讨什么是物联网、它是如何工作的,以及它在消费者和工业环境中的应用。我们还将探讨物联网为何如此受欢迎,以及数据库在有效利用物联网方面所起的关键作用。

物联网简史

物联网 (IoT) 起源于 20 世纪 80 年代 Mark Weiser 提出的普适计算概念,他设想未来计算将无缝融入日常生活。这个基本理念为物联网的发展奠定了基础。1990 年,John Romkey 创造了第一个联网设备——一台可以通过互联网控制的烤面包机——突出了将日常物体连接到互联网的潜力。

“物联网”一词是由 Kevin Ashton 在宝洁公司工作时于 1999 年创造的。Ashton 用它来描述互连设备网络,尤其侧重于使用射频识别 (RFID) 技术跟踪供应链中的产品。这有助于定义物联网的范围和潜在应用。

21 世纪初,无线技术(如 Wi-Fi 和蓝牙)取得了重大进展,使更多设备能够连接到互联网。这一时期标志着利用物联网概念的智能家居设备、可穿戴设备和其他消费电子产品的出现。在 2008 年至 2009 年期间,联网设备的数量开始超过全球人口,这表明科技行业和学术界对物联网的兴趣和投资不断增长。

在 2010 年代,由于智能手机的普及、云计算的出现和高级数据分析,物联网得到了主流应用。物联网应用扩展到各个领域,包括医疗保健、制造业、农业和交通运输,极大地改变了行业运营和决策的方式。

如今,随着人工智能、机器学习和边缘计算的进步,物联网不断发展。这些技术的集成增强了物联网设备的功能,从而能够进行更复杂的数据处理和实时决策。让我们看看这是如何运作的。

物联网是如何运作的?

物联网将物理设备连接到互联网,使它们能够收集和交换数据。这些嵌入了传感器、软件和其他技术的设备通过网络相互通信并与中央系统通信。该过程通常涉及四个关键的物联网组件

  • 设备/传感器:这些是物联网中的“事物”,配备了用于收集和传输数据的传感器和执行器。

  • 连接性:设备通过各种通信协议(Wi-Fi、蓝牙、Zigbee 等)连接到互联网。

  • 数据处理:收集到的数据要么在本地处理(边缘计算),要么发送到集中式服务器(云计算)进行分析。

  • 用户界面:用户通过用户界面(如移动应用程序或 Web 仪表板)与物联网系统进行交互。

A low-code IoT platform data pipeline.

低代码物联网平台 Datacake 的数据管道(每天存储 2000 万条记录)

物联网设备示例

物联网设备在日常生活的许多方面都很普遍——想想你的智能手机。在家庭中,您可以找到智能恒温器、安全摄像头、照明系统和语音激活助手,如 Amazon Alexa 或 Google Home。这些设备有助于自动化和控制各种家庭功能,增强便利性和能源效率。

物联网设备的范围很广,反映了其广泛的适用性。一些例子包括

  • 智能恒温器:Nest 等设备可以学习用户偏好并相应地调节室内温度。

  • 健身追踪器:Fitbit 等可穿戴设备可以跟踪身体活动、心率和睡眠模式。

  • 智能安防系统:Ring 等系统可以通过移动应用程序提供视频监控和远程访问。

  • 联网电器:智能冰箱和洗衣机提供远程控制和状态更新。

  • 工业传感器:振动、温度和压力传感器可以监控机器状况并预测故障。

为了获得洞察力,这些设备会收集大量带有时间戳的传感器数据——时间序列数据。让我们看看企业如何利用这些数据来发挥自己的优势。

Example of an IIoT app by Hopara (powered by Timescale)

Hopara 工业物联网应用程序示例(由 Timescale 提供支持)

企业如何利用物联网?

企业可以通过分析物联网传感器收集的数据来利用物联网获得竞争优势。然后,他们可以使用这些见解来

  • 优化运营:物联网支持实时监控和自动化,从而降低运营成本并提高效率。

  • 增强客户体验:通过数据洞察,可以提供个性化服务和主动支持。

  • 推动创新:基于数据驱动的洞察力可以开发新产品和服务。

  • 提高安全性物联网设备可以监控和管理工作场所安全,确保合规性并降低风险。

这些以及对公司和消费者而言的其他实际好处推动了物联网行业的巨大增长,导致市场规模不断扩大,预计到 2028 年将超过 2.2 万亿美元

随着市场的巨大增长,物联网的普及率也随之飙升。除了其改变日常生活和商业运营的潜力外,还有几个关键因素促成了这种广泛的吸引力。首先,物联网使日常任务自动化,从而节省了大量时间和资源。其次,物联网设备提供的实时数据访问提高了决策的准确性。

此外,物联网促进了互联生态系统的形成,使设备能够协同工作并提供(主要是)无缝体验。最后(也是普及的循环),物联网技术的不断进步为开发新产品和服务创造了机会,推动了持续创新。

什么是工业物联网 (IIoT)?

由于上述原因,并且也许不出所料,制造业是物联网应用取得重大进展的行业之一。工业物联网 (IIoT) 指的是物联网在工业领域的应用。IIoT 专注于通过先进的数据收集和分析来优化工业流程。它是制造、物流和能源管理中不可或缺的一部分,推动着智能工厂和预测性维护等创新。

要更好地了解工业物联网领域中的常见用例,请查看以下文章

为什么需要物联网数据库?

如前所述,物联网设备收集的传感器数据积累速度很快。数据库是管理物联网设备生成的大量数据的基础。它们具有以下几个关键功能

  • 数据存储:安全存储从设备收集的大量数据。

  • 数据集成:将来自各种来源的数据组合起来进行全面分析。

  • 实时处理:实现即时数据处理,以便及时洞察和采取行动。

  • 可扩展性:适应不断增长的数据量和不断变化的用例,而不会影响性能。

总而言之,物联网代表着技术与物理世界互动方式的重大飞跃,提供了前所未有的连接性和智能。它的应用范围从增强个人便利到提高工业效率。

随着物联网的不断发展,了解其工作原理并利用其功能对于开发人员和企业来说都至关重要。集成强大的数据库系统对于最大限度地发挥物联网的优势至关重要,可确保高效的数据管理和实时处理能力。

但不仅仅是任何物联网数据库

在 Timescale,我们深知物联网数据带来的挑战。我们的创始人 Ajay 和 Mike 在为物联网客户解决一些棘手的传感器数据问题时,决定创办这家公司。与许多开发人员一样,他们也在努力跟上传感器数据的洪流,将其存储在多个数据库中:元数据(当时机器的设置、生产线信息、班次信息等)存储在关系数据库中,而时间序列数据(例如测量值和时间戳)存储在时间序列数据库中。

Two side-by-side tables describing the IoT challenges and how Timescale solves them.

一定有更好的方法来做到这一点。因此,他们创建了 Timescale。这意味着您现在可以使用Postgres 处理所有事情并简化您的技术堆栈,同时还可以通过将关系数据和时间序列数据集中在一处来获得业务洞察力。阅读为什么要将PostgreSQL + Timescale(我们增强的 PostgreSQL)用于物联网数据。如果您不想相信我们的话,那么物联网领域有众多客户为我们作证

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