无线采集网关是物联网系统中的关键设备，主要用于收集和传输来自各种传感器和设备的数据。它在现代工业自动化和智能化系统中起着核心作用，能够实现数据的采集、处理、协议转换以及远程监控和控制。
具体来说，无线采集网关具备以下主要功能：
- 数据采集：通过内置的信号采集接口，无线采集网关可以实时获取来自PLC、传感器等设备节点的数据。
- 协议转换：无线采集网关支持多种通信协议，如Modbus、BACnet、OPC UA等，并能将不同设备的数据进行标准化和协议转换，以便于上层系统的接收和处理。
- 数据传输：无线采集网关可以通过多种无线通信方式(如Wi-Fi、4G、LoRaWan等)将数据传输到云端平台或本地服务器，确保数据的及时性和可靠性。
- 边缘计算：部分高级的无线采集网关还具备边缘计算功能，可以在本地对数据进行初步处理和分析，减少对云端资源的依赖。
- 远程监控与控制：无线采集网关不仅可以收集数据，还可以执行远程控制命令，实现对被监控设备的远程操作和管理。
- 此外，无线采集网关还具有以下特点：
- 低功耗和高稳定性：适用于恶劣自然环境下的长期运行。
- 自组网能力：支持ZigBee等无线技术，实现自组网和透明数据传输。
- 多功能集成：除了基本的数据采集和传输功能外，还可以实现短信报警、网络授时、固件升级等多种附加功能。
无线采集网关广泛应用于工业物联网、智能电网、智能家居、农业灌溉、楼宇能源监测等多个领域，为实现数据的高效采集和管理提供了重要保障.
一、 无线采集网关在物联网中的最新技术进展
无线采集网关在物联网中的最新技术进展主要集中在以下几个方面：
- 多种无线通信技术的融合：当前，TPUNB、LoRa、4G/5G等无线通信技术被广泛应用于物联网数据采集中。例如，部分监测设备在不能采用LoRa无线采集设备接入自动化系统的情况下，会使用4G/5G路由模块将数据发送到接收模块中。
- 低功耗技术的发展：近年来，NB-IoT和LoRa等新兴传输技术的一个主要卖点就是其低功耗特性。此外，传统的蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等成熟无线传输技术也在不断演进，以降低功耗。
- 边缘计算与5G技术的结合：工业网关在数据采集与传输方面的最新技术进展包括边缘计算的集成和5G技术的融合。这些技术能够帮助实现远程控制和高效的数据处理。
- 北斗短报文通信的应用：一种支持北斗短报文通信的物联网网关被提出，用于解决移动网络通信盲区的问题。该方案通过Lora设备进行数据传输，并利用北斗卫星导航系统的短报文通信模块进行无线信号传输连接。
- 多源数据采集与整合：现代工业网关不仅支持有线和无线数据采集，还能够整合来自不同来源的数据，实现更全面的监控和管理。
- 物联网应用开发终端的支持：一些高级的物联网网关支持串口调试功能，应用程序和固件升级，以及多种输入输出接口，如ZigBee无线传感网输入和基于Modbus的有线传感网输入。
无线采集网关在物联网中的最新技术进展涵盖了多种无线通信技术的融合、低功耗技术的发展、边缘计算与5G技术的结合、北斗短报文通信的应用、多源数据采集与整合以及对物联网应用开发终端的支持等多个方面。
二、 无线采集网关的性能和可靠性?
评估无线采集网关的性能和可靠性需要综合考虑多个方面的指标和测试方法。以下是一些关键步骤和方法：
- 信号强度测试：信号强度是衡量WLAN性能的重要指标之一。可以使用专业的测试工具或手机APP测量设备之间的信号强度，并绘制热力图来观察信号分布情况。在测试中，应该关注覆盖范围和信号强度是否满足需求。
- 网络容量（Network Capacity） ：网络容量是描述无线网络性能的最重要的指标之一，通常指理论上可以传输多少数据，通常以Mbit/s为单位。
- 吞吐量和丢包率：通过控制端向待测设备发送一定要求的数据流，测试其无线模组收发的吞吐量、丢包等性能指标。这些指标通常分为上行和下行两个模式。
- 带宽、时延、抖动和丢包：这些是衡量网络性能的四大指标。带宽表示网络能够同时传输的最大数据量;时延是指数据从源到目的地所需的时间;抖动是指数据传输时间的波动情况;丢包率则是指在传输过程中丢失的数据包比例。
- 基站发射/接收性能：基站的发射/接收性能指标属于设备指标，但它对服务质量指标起到支撑保证作用。
- 网络结构和优化：合理规划网络结构、优化信道分配、调整传输功率、使用MIMO技术、优化网络协议等，通过定期维护和监控保持网络性能稳定。
- 采集性能评估：评估网关的采集性能需要考虑网络情况、设备数量、每个设备的采集变量数以及设备配置的采集周期等因素。
三、 无线采集网关在边缘计算中的应用案例有哪些?
无线采集网关在边缘计算中的应用案例非常广泛，涵盖了多个行业和场景。以下是一些具体的应用案例：
工业物联网网关支持各种边缘计算功能，如智能采集、数据过滤、报警计算等，通过对设备的模型建立和数据标准化后，可以实现高效的数据处理。
星创易联的智能网关系列包括边缘计算网关、5G网关等，广泛应用于智慧路灯杆、智慧道路照明组网、智慧公交站台、智慧交通管控以及智能交通监测等场景。
天拓四方利用西门子的解决方案，在某集中供热锅炉房项目中成功实现了复杂工况下的最优控制，减少了对机械设备的损害，提升了设备效率。
边缘计算网关在生产设备的数据采集中也得到了广泛应用，通过远程数据采集、程序远程下载和远程维护等功能，提高了生产效率和设备稳定性。
基于5G的边缘计算技术在电网中的应用，能够实时快速地处理大量数据信息，提升电网管理的效率和可靠性。
四、 无线采集网关与其他类型数据采集设备(如有线采集网关)相比有哪些优势和劣势?
无线采集网关与有线采集网关相比，具有以下优势和劣势：
1. 优势
- 远距离传输：无线采集网关如TPUNB网关可以支持最远12公里的范围，并且能够垂直方向传输，这意味着一个网关可以无线采集到多个设备的数据。
- 低能耗：无线采集网关通常设计为低能耗设备，这有助于节约能源并延长电池寿命。
- 灵活部署：无线采集网关易于安装在偏远或难以触及的位置，不需要复杂的布线工作，降低了安装和维护成本。此外，它们也适合快速部署和临时项目。
- 多样化的通信接口与协议支持：物联网数据采集网关支持多种通信接口和协议，如5G/4G/3G、WiFi、以太网等，确保了网络的稳定性和高效性。
- 数据处理能力强大：这些网关具备强大的数据处理能力，能够高效地收集、存储和管理大量数据。
- 适应恶劣环境：无线采集网关设计用于适应各种恶劣环境，提高了系统的可靠性和安全性。
- 远程管理和配置：无线采集网关支持远程管理与配置，使得用户可以在任何地方进行操作和监控。
2. 劣势
- 信号干扰问题：尽管无线技术已经有所改进，但在密集的工厂环境中仍可能遇到信号干扰的问题。例如，无线HART设备需要在2.4 GHz频段中切换多个频率以避免干扰。
- 安全性问题：虽然无线HART采用多层安全措施，但任何无线系统都存在潜在的安全风险，如数据泄露和网络攻击。
- 依赖特定硬件：某些无线采集方案可能依赖于特定类型的硬件(如LoRa网关)，这限制了灵活性和兼容性。
- 初期投资较高：尽管长期来看无线系统可以节省成本，但初期的硬件和软件投资可能较高。
- 维护复杂性：尽管无线系统减少了布线工作，但其维护仍然需要专业知识和技术支持，特别是在复杂的工业环境中。
无线采集网关在灵活性、部署便捷性和适应恶劣环境方面具有显著优势，但在信号干扰、安全性和初期投资方面存在一些劣势。
五、 在选择无线采集网关时，应考虑哪些关键因素?
在选择无线采集网关时，应考虑以下关键因素：
- 安全性：确保数据传输和存储的安全性，采用加密技术和身份验证等手段。
- 硬件与软件组成：了解网关的硬件部分，如发射功率、接收灵敏度等参数，以及软件功能，如数据处理和通信协议转换。
- 应用场景：根据具体需求选择适合的应用场景，如工业生产、农业监测、环境监控等。
- 成本效益：进行成本效益分析，考虑设备的性能优化、生产效率和经济效益。
- 接口与协议支持：选择具有丰富接口(如RS485、RS232、CAN、ADC)和多种协议支持(如Modbus、CAN、OPC、MQTT、Json)的网关，以方便现场设备接入和数据格式统一。
- 可靠性与自恢复机制：选择具备看门狗检测机制、软硬件多级检测和设备自恢复机制的网关，以确保设备稳定运行。
