物聯(lián)網(wǎng)與云連接技術(shù)

可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)：近期發(fā)展與連接解決方案

連接概念，即每一個(gè)人，都將作為一個(gè)云連接，上網(wǎng)功能的節(jié)點(diǎn) - 訪問作為一個(gè)指揮設(shè)備或者一個(gè)狀態(tài)報(bào)告設(shè)備（或兩者）都具有一個(gè)不少回頭率。未來主義的構(gòu)想的世界里，一切都被連接和微博，郵件，短信，等警報(bào)會(huì)通知你需要知道（和很多東西，那么，你可以很好地生活在沒有意識(shí)到的）事情你。

其結(jié)果是，雖然許多有用的裝置和設(shè)備將作出實(shí)時(shí)和“幾乎”實(shí)時(shí)訪問，許多其他將顯示為低于有用現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用，但仍然將有吸引力之間的更容易地打動(dòng)我們。然而，這是錯(cuò)誤的解雇這些不可收拾的地步，因?yàn)槲覀冎溃词故怯薮赖膽?yīng)用程序仍然可能成為巨大的命中為公眾善變和時(shí)尚的敏感。而“哎呀神童”指數(shù)仍是一個(gè)推動(dòng)力。

本文探討了可穿戴的設(shè)備，這將是物聯(lián)網(wǎng)的組件和技術(shù)，這將使這一點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分的類型。我們將深入到創(chuàng)業(yè)初期的產(chǎn)品，以及研究正在為實(shí)現(xiàn)集成處理器和收音機(jī)。所有部件，數(shù)據(jù)表，教程和開發(fā)此處引用套件可在網(wǎng)上Digi-Key的網(wǎng)站上找到。

給你的（連接）的衣服脫了我的背

服裝是一個(gè)平臺(tái)為未來的嵌入式智能和通信。智能服裝將不只是關(guān)于時(shí)尚和涼爽，但也將招待我們，與他人聯(lián)系我們，并且包含整合到醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測傳感器。

主動(dòng)和互動(dòng)的衣服是不是新的，但它僅僅是對(duì)下一代提升得益于云連接的邊緣和材料科學(xué)的進(jìn)步。目前，幾個(gè)活躍的衣物可用;然而，這些通常需要有線電池組和控制器。即使傳感器和顯示器是“螺栓”，而不是真正的集成。

采取例如有源音樂樂器服裝如電子吉他巖shirt1或電子鼓機(jī)器shirt2目前可用。雖然有點(diǎn)新奇，這些引進(jìn)我們的服裝嵌入式傳感器的概念。在光譜的另一端是容易的功能生效，顯示可用的服裝項(xiàng)目。例如，新奇的Wi-Fi探測器shirt3改變其“上衫”顯示，以反映的Wi-Fi信號(hào)強(qiáng)度在那里你目前的位置。

現(xiàn)代新穎的衣服都沒有完全準(zhǔn)備好黃金時(shí)段有幾個(gè)原因。首先，模塊化電子，傳感器和顯示器不是真正的材料的織物的一部分。他們往往是體積龐大，成本高昂的附加組件到衣服上。第二，電子，傳感器和顯示器不與洗滌票價(jià)以及。三是需要電源或低成本的能量收集。

這一切都可能很快會(huì)改變，這要?dú)w功于一些進(jìn)展，包括印刷柔性OLED器件在織物上的能力。一些噴墨技術(shù)已經(jīng)證明自己值得，這將打開大門，更積極的服裝搭配變化，甚至視頻式顯示器。

另一項(xiàng)發(fā)展，將改變從被動(dòng)服裝活動(dòng)系統(tǒng)是織電子傳感器到面料的能力。這項(xiàng)技術(shù)已被證明，即使開發(fā)者們也不能確定如何利用它。例如，動(dòng)作感應(yīng)pants4正在開發(fā)在弗吉尼亞理工學(xué)院。這些用電線和織物傳感器來檢測運(yùn)動(dòng)交織在一起，并且可以通過無線信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)顯示器。

還是一個(gè)因素沒有完全準(zhǔn)備好（但越來越接近）是基于光纖的光伏，它提供收獲，甚至室內(nèi)照明提供能源的可靠來源的能力。正如早期傳感器和顯示器，現(xiàn)代的選擇是模塊化制造（圖1）。

能量收集使用的服裝圖片

圖1：采用服裝能量采集是一個(gè)創(chuàng)新的概念。早期的創(chuàng)新者像Tommy Hilfiger的是夾克上采用了可拆卸的太陽能電池板。織光伏是不是太離譜，這意味著未來身打扮將有廣闊的接入電源的物聯(lián)網(wǎng)連接。

醫(yī)療應(yīng)用

綜合醫(yī)療健康/健身電子產(chǎn)品感興趣的另一個(gè)重要領(lǐng)域。簡單的應(yīng)用，如具有內(nèi)置計(jì)步器跑鞋，可以不需要攜帶一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備。配合穿戴式計(jì)算機(jī)，利用地理位置的應(yīng)用程序可以讓你知道當(dāng)你接近的朋友，你慢跑或做運(yùn)動(dòng)。例如，耐克公司在其跑鞋袋的傳感器，可以進(jìn)行無線通信，以你的音樂播放器或智能手機(jī)。它協(xié)調(diào)你聽，你運(yùn)行的音樂，并提出統(tǒng)計(jì)像燃燒的卡路里，長跑，平均速度，持續(xù)時(shí)間和更多的（請(qǐng)注意，您的數(shù)據(jù)也被送到耐克）。

其他有用的例子包括血壓手表和血糖監(jiān)測技術(shù)，它通過無線連接現(xiàn)在正到在線可訪問性和警覺分布是可能的地步。一個(gè)例子是極地wearlink [密碼心率心率傳感器和變送器，與耐克和蘋果公司的iPod和ANT GPS（圖2）兼容。

極地wearlink [密碼心率心率傳感器和變送器的圖像

圖2：這心臟速率傳感器還傳送到運(yùn)動(dòng)手表，音樂播放器，并運(yùn)行鞋傳感器。一種醫(yī)療版本可以將警報(bào)發(fā)送到緊急服務(wù)，如果檢測到心臟事件可包括GPS位置數(shù)據(jù)。

研究正在順利進(jìn)行成血糖和胰島素水平的不流血的監(jiān)控和實(shí)時(shí)采樣。這些設(shè)備可以使用無線鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)生理響應(yīng)手術(shù)植入輸液泵進(jìn)行本地通信。數(shù)據(jù)圖也可以被提供給醫(yī)務(wù)人員來監(jiān)測和診斷從實(shí)時(shí)收集的通過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)患者狀況。

已有的心臟監(jiān)視器日志，收集數(shù)據(jù)時(shí)心肺功能的事件發(fā)生，醫(yī)生可以在以后的時(shí)間復(fù)習(xí)。最有能力的植入式起搏器和除顫器還允許本地節(jié)目和心臟率的控制，并可以檢測到?jīng)Q定一個(gè)心臟重新啟動(dòng)的條件。雖然本地處理能力的不斷擴(kuò)充，在醫(yī)生的辦公室，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)可能是一個(gè)有價(jià)值的預(yù)測，一個(gè)事件即將發(fā)生，并在世界上采取先發(fā)制人行動(dòng)的另一邊提醒病人。

物聯(lián)網(wǎng)服裝成為該信息中繼系統(tǒng)通過作為低功率的鏈接繼續(xù)佩戴設(shè)備，可以與云中的功率效率的方式進(jìn)行通信的一部分。而不是具有多個(gè)，大功率鏈路持續(xù)有效，爭取空域，本地?cái)?shù)據(jù)同步流可以被輸送（通常以壓縮格式），在需要的時(shí)候，允許更高的可靠性和可訪問性。

RFID標(biāo)簽

雖然研究正在進(jìn)行開拓個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和體域網(wǎng)的新標(biāo)準(zhǔn)，許多現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)都綽綽有余既破舊和永久放置物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。

而缺乏可編程性，RFID應(yīng)答器標(biāo)簽，尤其是第二代類，是可部署在服裝一個(gè)可能的解決方案。代我最初是專為防盜，仍然是為減少庫存損耗和低成本的資產(chǎn)跟蹤的手段是有用的。第二代增加了讀取距離長/寫能力（高達(dá)30英尺），并有各種各樣的內(nèi)置能量收集。這種標(biāo)簽工作在被動(dòng)模式中，從主機(jī)RF場收集的能量，功率的非易失性存儲(chǔ)器和甚至低能量處理器。

一些標(biāo)簽和標(biāo)簽閱讀器制造商提供的產(chǎn)品以及開發(fā)工具包和代碼。像AMS AS3992-BQFP-50的讀者可以支持成本最低的代我用于庫存控制（或防盜）設(shè)備，以及更現(xiàn)代的讀/寫非易失性式II代設(shè)備。

NXP也使得低成本只讀設(shè)備，包括HTRC11001T / 03EE，11，Hitag1系列，或它的MIFARE系列的成員，如MFRC50001T / 0FE，112和其相應(yīng)的開發(fā)系統(tǒng)中，OM5592 / MF1S50,699。

是什么讓這些部件如此大的吸引力是他們的低成本轉(zhuǎn)發(fā)器標(biāo)簽，如HTSH5601ETK，118（圖3）。通常，一個(gè)設(shè)計(jì)的最多的部件，它們價(jià)格便宜，完整的子系統(tǒng)是如此之小，他們能適應(yīng)服裝標(biāo)簽中，包括一個(gè)小型天線。

恩智浦半導(dǎo)體HTSH5601ETK的圖，118轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)

圖3：一個(gè)完整的轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)具有非易失性存儲(chǔ)器，控制邏輯，以及RF收發(fā)器是足夠小以適合的衣服標(biāo)簽內(nèi)。

通訊選擇

耐磨-RFID標(biāo)簽將允許互聯(lián)網(wǎng)知道我們和我們?cè)谀睦?，以及我們?cè)谧鍪裁矗虼税l(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用。他們可以觸發(fā)有針對(duì)性的廣告，我們走動(dòng)，并存儲(chǔ)在我們使用和購買的產(chǎn)品信息。達(dá)50的讀者可以一平方公里的區(qū)域內(nèi)被定位，以便，實(shí)際上，我們的位置和活動(dòng)成為的IoT的一部分，因?yàn)樵摌?biāo)記的主機(jī)（我們）是。但是，物聯(lián)網(wǎng)的真正意圖是要在功能性的東西談云以某種方式活動(dòng)處理器。這里是射頻技術(shù)的聚集發(fā)揮作用。

雖然大多數(shù)聚合點(diǎn)可能會(huì)使用3G，4G甚至5G（一經(jīng)面世）作為服務(wù)提供商的網(wǎng)關(guān)，本地的通信可能包括藍(lán)牙，無線網(wǎng)絡(luò)，Zigbee或ANT，作為非常本地化的通信媒介。

藍(lán)牙低能量正在采取直接瞄準(zhǔn)了很多這些應(yīng)用程序。眾多的單芯片收發(fā)器和模塊可供選擇，可快速設(shè)計(jì)開發(fā)。例如，ABRACON ABBTM-NVC-MDCS71（50PCS）模塊，支持藍(lán)牙4.0，其中包括傳統(tǒng)的流式音頻，以及低能量和高速模式。

TDK的SESUB-PAN-T2541單模模塊的低能量的支持是可控和可通過UART或SPI。甚至像松下ENW-89835C1KF較低成本的解決方案，提供藍(lán)牙低能量僅功能，并且可以集成到一個(gè)設(shè)計(jì)為11下美元，比一個(gè)IC不了多少。另一個(gè)好處是，這些預(yù)認(rèn)證的模塊試圖快速進(jìn)入市場時(shí)節(jié)省時(shí)間和金錢。

隨著3G或4G服務(wù)，使無線網(wǎng)絡(luò)更加普遍部署的通信鏈路，用于連接廣泛部署的設(shè)備到云計(jì)算的潛力顯著增加。

在這里，例如，部分如德州儀器WL1835MODGBMOCT結(jié)合的表面貼裝的Wi-Fi和藍(lán)牙模塊，是值得細(xì)看。在這種情況下，藍(lán)牙可以充當(dāng)較低功率匯集所有本地或磨損的設(shè)備，而無線網(wǎng)絡(luò)作為傳輸機(jī)制和從云。

蜂窩芯片組和模塊可以允許直接連接到無線服務(wù)提供商和無需聚集或Wi-Fi熱點(diǎn)。與手機(jī)芯片的問題是，市場是這樣的IC制造商通常不會(huì)涉及中低批量客戶。這使得模塊作為測試和開發(fā)的技術(shù)的方式。

像多技術(shù)系統(tǒng)MT100EOCG-H5-SP模塊可以作為蜂窩連接在你的聚合器，如果你的生產(chǎn)量得到足夠高，這些都可以通過自己的設(shè)計(jì)所取代。然而，請(qǐng)注意，認(rèn)證為蜂窩設(shè)備可能是昂貴和耗時(shí)的和模塊的使用可以繞過此。有用的在這方面的多技術(shù)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品培訓(xùn)模塊“的蜂窩設(shè)備認(rèn)證概述”。

綜上所述

雖然集成電子元件大多是自包含的，印刷和編織顯示元件，導(dǎo)線的能力，并能收獲到面料以自己的方式學(xué)習(xí)曲線。打印像射頻芯片和微控制器的某些高度集成的功能集成到服裝，但是，還沒有可行的，這些都將繼續(xù)作為獨(dú)立的元素現(xiàn)在。

無論P(yáng)AN對(duì)細(xì)胞和潘到無線網(wǎng)絡(luò)連接是可能的，通過IPv6允許更多的唯一地址比以往任何時(shí)候，即使你的左手運(yùn)動(dòng)鞋可能很快就會(huì)有自己唯一的IP地址和云的存在。雖然傻的應(yīng)用無疑將涌現(xiàn)，很多外設(shè)，傳感器和有用的保健和醫(yī)療設(shè)計(jì)也可以預(yù)期。

其中技術(shù)和協(xié)議將出現(xiàn)占優(yōu)勢(shì)的物聯(lián)網(wǎng)仍有待確定，但在此期間，正如本文所展示的，工程師們的工具，零件及配套材料，設(shè)計(jì)功能身打扮現(xiàn)在帶有螺栓固定的連接。