隨著工業 4.0 和物流 4.0 實施的推出，預計這種高水平的增長將在整個十年中持續下去 - 結果是生產力的提高、流程效率的提高、設備停機時間的縮短和勞動力的減少。傳感器和換能器成本的下降、數據存儲容量的增加以及更大的網絡訪問是有助于加速物聯網部署活動的進一步因素。

　　任何物聯網系統都將由三個部分組成。這些是連接到網關的傳感器和執行器網絡，網關隨后連接到云。傳感器獲取的數據將在網關中進行整理并轉發到云端，然后可以在云端進行處理和分析。控制消息從云流向網關，網關有效地充當云和網絡邊緣的傳感器/執行器設備之間的中繼。一些網關包含處理能力。這有助于減少所需的數據傳輸，從而不存在過度擁塞的風險。這也意味著可以受益于實時響應，從而防止數據延遲必須一直返回到基于云的系統，然后才能返回響應消息。這樣的網關被稱為邊緣處理器。基于云的處理和存儲資源使數據能夠被審查或顯示在儀表板上。它還處理警報——可以作為短信、電子郵件或推送通知發送到相關設備，以便采取行動。

　　部署傳感器和執行器的物聯網系統并非沒有挑戰。工程師面臨的一些挑戰與傳感器/執行器與其指定網關的距離或給定區域中傳感器/執行器的密度有關。通信基礎設施的速度、安全性和運行可靠性可能會帶來其他挑戰。最后，還要考慮網絡的供電。范圍主要通過部署無線傳感器來解決，然而，在工業環境中，這并不總是可行的，因為混凝土和鋼結構建筑結構會阻礙和降低信號強度。以更高的功率水平發射將意味著電池耗盡過快（因此增加了相關的維護成本，因為電池需要更頻繁地更換）。此外，來自其他設備的 EMI 噪聲會影響無線通信的有效性，并且此類傳輸相對容易被第三方窺探。因此，在工業環境中采用有線解決方案通常更合適。

　　為了解決剛才概述的問題，Bridgetek 開發了長距離傳感器總線 （LDSBus）。這是一種供電和差分串行總線，可以在最遠 200m 的距離上運行。主機單元通過總線將電源分配給連接到總線的所有外圍傳感器/執行器單元。總線采用 24V 供電，單個主機單元管理和監督從屬單元，稱為 LDSBus 單元 （LDSU）。傳感器和執行器可以連接到總線并由主機控制。該總線以 230kbps 的數據速率運行，并提供足夠的帶寬來控制總線上多達 127 個 LDSU。

　　LDSBus 架構允許 LDSU 包含多達 10 個傳感器和/或執行器。Bridgetek 為客戶實施開發了其 LDSU 傳感器和執行器。這些是：

　　包含溫度、濕度、環境光和運動感應功能的 4 合 1 傳感器，所有這些功能都封裝在一個緊湊的外形尺寸中。

　　室內空氣質量 （IAQ） 傳感器，用于測量和監控建筑物、工作空間和工業場所內的空氣質量水平。

　　基于熱電偶的溫度傳感器，能夠監測極端溫度（最高 1372°C）。

　　用于光合作用過程監測（在智能農業環境中）或用于監測員工健康（在日常工作環境中）的 CO2 氣體傳感器。

　　壓力傳感傳感器檢測壓力變化。

　　土壤水分、pH 值和電導率測量傳感器，用于監測精確的養分水平以實現最佳作物產量（同樣，與智能農業相關）。

　　Bridgetek 還開發了可與 LDSBus 一起使用的其他形式的硬件。這些項目包括：

　　用于控制/調光照明的后緣 LED 調光器。

　　用于泵和電機控制的開/關繼電器。

　　用于控制紅外設備的紅外控制器。

　　LDSU 連接到總線主干的點是通過將高壓 T 形接頭插入總線段來創建的。這些接頭中的每一個都包含一個上游和下游 RJ-45 連接器，用于擴展 24V 主干。該骨干網由 Cat5E 布線構建而成。一組 4 個 RJ11/RJ12 連接器可以連接多達 4 個 LDSU。高壓 T 型結將 24V 電源轉換為適合 LDSU 的 5V 電源。總線上的最后一個 LDSU（離主機最遠的一個）必須啟用其總線終端以保持穩定的通信。

　　Bridgetek LDSBus 的供電主干消除了對電池和必須分配給電池更換的相關勞動力的需求。傳輸的差分特性確保了高共模噪聲抑制（減輕了 EMI 問題），而總線的有線特性意味著“中間人”無線監聽不再是一個問題。三輛公共汽車（每輛有200m的徑向范圍）可以覆蓋12個足球場的面積。LDSBus 最多可包含 381 個 LDSU（或 3810 個傳感器和執行器），因此可以實現高節點密度。

　　為了支持所涉及的硬件，Bridgetek 提供了一個名為 LDSU Programming Utility 的軟件實用程序。這可以對 LDSU 地址、名稱和終止進行編程。示例 Python 腳本和 Bridgetek LDSBus 庫演示了如何在 Windows、Linux 或 Raspberry Pi 上實現 LDSBus 主機（主機）。

　　審核編輯：郭婷