4、工业与家庭中的网络物理系统应用

工业与家庭中的网络物理系统应用

1. 工业网络物理系统架构

在工业场景中，为实现现场设备与HMI（人机界面）之间的通信，需要一个强大且安全的通信链路。为此，建立了一个低功耗、远距离的自组织网络。LoRa作为一种经济且节能的通信技术，成为现有通信技术的理想替代方案。它基于啁啾扩频调制技术，通过扩频因子控制啁啾信号，生成具有可变频率的扩频信号。所需的数据信号以较高的数据速率调制到该啁啾信号上，为控制器和终端设备之间的通信提供了简单的无线控制机制。

1.1 通信架构

• LoRa技术原理 ：LoRa运行在啁啾扩频调制上，扩频因子控制啁啾信号产生可变频率的扩频，数据信号以高数据速率调制到啁啾信号上。
• 通信优势 ：提供简单的无线控制机制，助力控制器与终端设备通信。

1.2 云架构

云架构方面，可通过IaaS（基础设施即服务）创建虚拟机，将现场采集的数据推送到云端。利用IaaS创建虚拟机，可提高成本效益，同时借助虚拟化实现HMI中耦合的抽象。另一种实现方式是利用SaaS（软件即服务），由合适的供应商提供虚拟基础设施以及内置的数据可视化和控制应用程序。数据从LoRa网关获取并发送到云提供商进行进一步处理。
- IaaS方式 ：创建虚拟机，提高成本效益，实现HMI耦合抽象。
- SaaS方式 ：供应商提供虚拟基础设施和应用程序，处理从LoRa网关获取的数据。

1.3 虚拟实验室

虚拟实验室