3S Market deliver Smart and Valuable information for Business
3S Market 傳遞 智慧應用與價值的商業資訊
2022年5月20日 星期五
· 物聯網應用，開發公司使用最多的 15 種感測器類型
工業中使用的 15 種物聯網感測器類型
長期以來，行業和組織一直在使用各種感測器，但物聯網的發明使感測器的發展達到了完全不同的水準。
物聯網平台使用各種感測器發揮作用，並提供各種智慧和數據。它們用於收集數據、推送數據，並與整個連接設備網路共享。所有這些收集的數據使設備能夠自主運行，整個生態系統每天都在變得「更智慧」。
透過將一組感測器和一個通信網路相結合，設備可以相互共享資訊，並提高其有效性和功能。
以特斯拉汽車為例。汽車上的所有感測器，都會記錄他們對周圍環境的感知，並將資訊上傳到一個龐大的數據庫中。
然後處理數據，並將所有重要的新資訊發送到所有其他車輛。這是一個持續的過程，整個特斯拉車隊每天都在變得更加智慧。
讓我們看一下在物聯網世界中廣泛使用的一些關鍵感測器。
溫度感測器
根據定義，「一種用於測量熱能的設備，可以檢測來自特定來源的溫度物理變化，並為設備或用戶轉換數據，稱為溫度感測器。」
這些感測器已經在各種設備中佈署了很長時間。然而，隨著物聯網的出現，他們發現更多的空間存在於更多的設備中。
就在幾年前，它們的用途主要包括空調控制、冰箱和用於環境控制的類似設備。然而，隨著物聯網世界的出現，它們已經在製造過程、農業和健康產業中發揮作用。
在製造過程中，許多機器需要特定的環境溫度，以及設備溫度。透過這種測量，製造過程可以始終保持最佳狀態。
另一方面，在農業中，土壤溫度對作物生長非常重要。這有助於植物的生產，最大限度地提高產量。
以下是溫度感測器的一些子類別：
- 熱電偶：這些是電壓裝置，可通過電壓變化指示溫度測量。隨著溫度升高，熱電偶的輸出電壓升高。
- 電阻式溫度檢測器（RTD）：該器件的電阻與溫度成正比，當溫度升高時電阻正向增加。
- 熱敏電阻：它是一種溫度敏感的電阻器，它的物理電阻隨溫度的變化而變化。
- IC（半導體）：它們是線性器件，其中半導體的電導率線性增加，並利用半導體材料的可變電阻特性。它可以提供數位形式的直接溫度讀數，尤其是在低溫下。
- 紅外線感測器（熱成像）：它通過截取物體或物質發射的一部分紅外線能量來檢測溫度，並感應其強度，只能用於測量固體和液體的溫度，由於其透明性，不能用於氣體。
近接感測器
一種檢測附近物體是否存在或該物體的屬性，並將其轉換為用戶或簡單電子儀器，無需接觸即可輕鬆讀取的信號的設備。
近接感測器主要用於零售行業，因為它們可以檢測運動，以及客戶與他們可能感興趣的產品之間的相關性。用戶會立即收到附近產品的折扣，和特別優惠的通知。
另一個大而古老的用例是車輛。你正在倒車，並且在倒車時被警告有障礙物，這是近接感測器的工作。
它們還用於在商場、體育場或機場等場所提供停車位。
以下是一些接近感測器的子分類：
- 電感式感測器：電感式近接感測器用於非接觸式檢測，以使用電磁場或電磁輻射束找出金屬物體的存在。它可以以比機械開關更高的速度運行，並且由於其堅固性而似乎更可靠。
- 電容式感測器：電容式近接感測器可以檢測金屬和非金屬目標。幾乎所有其他材料都是不同於空氣的電媒介。它可用於透過大部分目標感測非常小的物體。因此，一般用於困難和複雜的應用。
- 光電感測器：光電感測器由光敏部件組成，利用一束光來檢測物體的存在與否。它是電感式感測器的理想替代品。並用於長距離感應或感應非金屬物體。
- 超音波感測器：超音波感測器也用於檢測目標的存在，或測量目標的距離，類似於雷達或聲納。這為惡劣和苛刻的條件提供了可靠的解決方案。
壓力感測器
壓力感測器是一種感應壓力，並將其轉換為電信號的設備。這裡，量取決於施加的壓力程度。
有很多設備依賴於液體或其他形式的壓力。這些感測器使創建物聯網系統成為可能，以監控壓力驅動的系統和設備。與標準壓力範圍有任何偏差時，設備都會通知系統管理員任何應該修復的問題。
這些感測器的佈署不僅在製造中非常有用，而且在整個水系統和加熱系統的維護中也非常有用，因為它很容易檢測到壓力的任何波動或下降。
水質感測器
水質感測器，主要用於配水系統中的水質檢測和離子監測。
水實際上無處不在。這些感測器在監測不同用途的水質時，發揮著重要作用。它們用於各種行業。
以下是最常用的水感測器列表：
- 餘氯感測器：它測量水中的餘氯（即游離氯、一氯胺和總氯），因其高效而被廣泛用作消毒劑。
- 總有機碳感測器： TOC 感測器用於測量水中的有機元素。
- 濁度感測器：濁度感測器測量水中的懸浮固體，通常用於河流和溪流計量、廢水和流出物測量。
- 電導率感測器：電導率測量在工業過程中進行，主要是為了獲取水溶液中總離子濃度（即溶解的化合物）的資訊。
- pH 感測器：用於測量溶解水中的 pH 值，顯示它是酸性還是鹼性（鹼性）。
- 氧還原電位感測器： ORP 測量可深入了解溶液中發生的氧化/還原反應水準。
化學感測器
化學感測器應用於許多不同的行業。他們的目標是指示液體的變化，或找出空氣的化學變化。它們在大城市中發揮著重要作用，在那裡有必要追踪變化並保護人口。
化學感測器的主要用例，可以在工業環境監測和過程控制、有意或無意釋放的有害化學物質檢測、爆炸物和放射性檢測、空間站、製藥行業和實驗室的回收過程等領域找到。
以下是最常見的化學感測器類型：
- 化學場效應晶體管
- 化學電阻
- 電化學氣體感測器
- 熒光氯化物感測器
- 硫化氫感測器
- 非色散紅外線感測器
- pH 玻璃電極
- 電位感測器
- 氧化鋅奈米棒感測器
氣體感測器
氣體感測器類似於化學感測器，但專門用於監測空氣品質的變化，和檢測各種氣體的存在。與化學感測器一樣，它們用於製造、農業和衛生等眾多行業，用於空氣品質監測、有毒或可燃氣體檢測、煤礦中的有害氣體監測、石油和天然氣行業、化學實驗室研究、製造 – 塗料、塑料、橡膠、醫藥石化等。
以下是一些常見的氣體感測器：
- 二氧化碳感測器
- 呼氣酒測器
- 一氧化碳探測器
- 催化珠感測器
- 氫感測器
- 空氣污染感測器
- 氮氧化物感測器
- 氧感測器
- 臭氧監測儀
- 電化學氣體感測器
- 氣體檢測儀
- 濕度計
煙霧感測器
煙霧感測器是一種感應煙霧（空氣中的微粒和氣體）及其水準的設備。
它們已經使用了很長時間。然而，隨著物聯網的發展，它們現在更加有效，因為它們被插入到一個系統中，該系統可以立即通知用戶不同行業中出現的任何問題。
煙霧感測器廣泛用於製造業、暖通空調、建築物和住宿基礎設施，以檢測火災和氣體事件。這有助於保護在危險環境中工作的人員，因為與舊系統相比，整個系統要有效得多。
常見類型的煙霧感測器
煙霧感測器檢測其場周圍是否存在煙霧、氣體和火焰。它可以透過光學或物理過程，或透過使用這兩種方法來檢測。
- 光學煙霧感測器（光電）：光學煙霧感測器利用光散射原理觸發到乘員。
- 電離煙霧感測器：電離煙霧感測器的工作原理是電離，一種化學物質來檢測引起觸發警報的分子。
紅外線感測器
紅外線感測器用於，透過發射或檢測紅外線輻射，來感知其周圍環境的某些特徵。它還能夠測量物體發出的熱量。
它們現在用於各種物聯網項目，特別是在醫療保健領域，因為它們使監測血流和血壓變得簡單。它們甚至還用於各種常規智慧設備，例如智慧手錶和智慧手機。
其他常見用途包括家用電器和遙控器、呼吸分析、紅外線視覺（即可視化電子設備中的熱洩漏、監測血流、藝術史學家查看油漆層下）、可穿戴電子設備、光通信、基於非接觸式的溫度測量、汽車盲角檢測。
它們的使用並不止於此，它們也是確保你家中高級安全性的絕佳工具。此外，它們的應用包括環境檢查，因為它們可以檢測各種化學物質和熱洩漏。它們將在智慧家庭行業發揮重要作用，因為它們具有廣泛的應用。
液位感測器
用於確定在開放或封閉系統中流動的流體、液體或其他物質的液位，或數量的感測器，稱為液位感測器。
與 IR 感測器一樣，液位感測器也存在於各行各業中。它們主要以測量燃料水準而聞名，但它們也用於處理液體材料的企業。例如，回收行業以及果汁和酒精行業，依靠這些感測器來測量他們擁有的流動資產的數量。
液位感測器的最佳用例，是開放或封閉容器中的燃油計量和液位、海平面監測和海嘯預警、蓄水池、醫療設備、壓縮機、液壓蓄水池、機床、飲料和製藥加工、高液位或低液位檢測等
這有助於更好地簡化他們的業務，因為感測器始終收集所有重要數據。透過使用這些感測器，任何產品經理都可以準確地看到，有多少液體準備好分配，以及是否應該加快製造速度。
有兩種基本的液位測量類型：
- 點位感測感器：點位感測器通常檢測特定的特定水準，並在感應物體高於或低於該水準時反應用戶。它整合到單個設備中以獲取警報或觸發
- 連續液位感測器：連續液位感測器測量指定範圍內的液體，或乾燥材料液位，並提供連續指示液位的輸出。最好的例子是車輛中的燃油油位顯示。
圖像感測器
圖像感測器是用於，將光學圖像轉換為電子信號，以電子方式顯示或儲存文件的儀器。
圖像感測器的主要用途，是數位相機和模組、醫學成像和夜視設備、熱成像設備、雷達、聲納、媒體屋、生物辨識和 IRIS 設備。
兩種主要類型的感測器用於：
- CCD（電荷耦合器件），和
- CMOS（互補金屬氧化物半導體）成像儀。
儘管每種感測器使用不同的技術來捕獲圖像，但 CCD 和 CMOS 成像器，都使用金屬氧化物半導體，對光的敏感程度相同，並且沒有固有的品質差異
普通消費者會認為這是一台普通的相機，但即使這與事實相去甚遠，圖像感測器與各種不同的設備相連，使其功能更加完善。
最著名的用途之一包括汽車行業，其中圖像起著非常重要的作用。借助這些感測器，系統可以辨識標誌、障礙物和許多其他駕駛員，通常會在路上注意到的東西。它們在物聯網行業中發揮著非常重要的作用，因為它們直接影響著無人駕駛汽車的進步。
它們還在改進的安全系統中實施，其中圖像有助於捕獲有關肇事者的詳細資訊。
在零售行業，這些感測器用於收集有關客戶的數據，幫助企業更好地了解誰實際訪問了他們的商店、種族、性別、年齡只是零售業主通過使用這些物聯網傳感器獲得的一些有用參數。
運動檢測感測器
運動檢測器是一種電子設備，用於檢測給定區域內的物理運動（運動）並將運動轉換為電信號；任何物體的運動或人類的運動
運動檢測在安控行業中發揮著重要作用。企業在不應始終檢測到移動的區域使用這些感測器，並且很容易注意到安裝了這些感測器的任何人的存在。
這些主要用於入侵檢測系統、自動門控制、吊桿屏障、智慧攝影機（即基於運動的捕捉/影像記錄）、收費廣場、自動停車系統、自動水槽/馬桶沖洗器、乾手器、能源管理系統（即自動化照明、交流、風扇、電器控制）等。
另一方面，這些感測器還可以破譯不同類型的運動，使其在某些行業中非常有用，在這些行業中，客戶可以透過揮手或執行類似動作，與系統進行通信。例如，有人可以向零售店的感測器揮手，請求幫助做出正確的購買決定。
儘管它們的主要用途與安全行業相關，但隨著技術的進步，這些感測器的可能應用數量只會增加。
以下是廣泛使用的主要運動感測器類型：
- 被動紅外線 (PIR)：它檢測體熱（紅外能量）和家庭安全系統中，使用最廣泛的運動感測器。
- 超音波：發出超音波脈衝，並透過追踪音波的速度，來測量移動物體的反射。
- 微波：發出無線電波脈衝，並測量移動物體的反射。它們比外線和超音波感測器覆蓋更大的區域，但它們容易受到電氣干擾，並且更昂貴。
加速度計感測器
加速度計是一種感測器，用於測量物體由於慣性力，而經歷的物理或可測量加速度，並將機械運動轉換為電輸出，它被定義為速度相對於時間的變化率。
這些感測器現在存在於數以百萬計的設備中，例如智慧手機。它們的用途通常包括檢測振動、傾斜和加速度。這非常適合監控你的駕駛車隊或使用智慧計步器。
在某些情況下，它被用作一種防盜保護形式，因為如果應該保持靜止的物體被移動，感測器可以透過系統發送警報。
它們廣泛用於蜂窩和媒體設備、振動測量、汽車控制和檢測、自由落體檢測、飛機和航空工業、運動檢測、體育學院/運動員行為監測、消費電子、工業和建築工地等。
加速度計有很多種，以下幾種主要用於物聯網項目：
- 霍爾效應加速度計：霍爾效應加速度計使用霍爾原理來測量加速度，它測量由周圍磁場變化引起的電壓變化。
- 電容式加速度計：電容式加速度計感應輸出電壓，取決於兩個平面表面之間的距離。電容式加速度計，也不易受噪聲和溫度變化的影響。
- 壓電加速度計：壓電感測原理是作用於壓電效應。基於壓電膜的加速度計，最適合用於測量振動、衝擊和壓力。
每種加速度計感測技術，都有其自身的優勢和折衷。在選擇之前，重要的是要了解各種類型的基本差異和測試要求。
陀螺儀感測器
用於測量角速率或角速度的感測器或設備，稱為陀螺感測器，角速度簡單地定義為繞軸旋轉速度的測量值。它是一種主要用於導航，和測量 3 軸方向的角速度，和旋轉速度的設備。最重要的應用是監控對象的方向。
它們的主要應用領域，包括汽車導航系統、遊戲控制器、蜂窩和相機設備、消費電子產品、機器人控制、無人機和遙控直升機或無人機控制、車輛控制/ADAS 等等。
陀螺感測器有幾種不同的類型，根據其工作機制、輸出類型、功率、感應範圍和環境條件進行選擇。
- 旋轉（經典）陀螺儀
- 振動結構陀螺儀
- 光學陀螺儀
- MEMS（微機電系統）陀螺儀
這些感測器總是與加速度計結合使用。這兩個感測器的使用只是為系統提供了更多的回饋。安裝陀螺儀感測器後，許多設備可以幫助運動員提高運動效率，因為他們可以在體育活動中了解運動員的運動。
這只是其應用的一個示例，但是，由於該感測器的作用，是檢測旋轉或扭曲，因此其應用對於某些製造過程的自動化非常重要。
濕度感測器
濕度定義為空氣或其他氣體氣氛中的水蒸氣量。最常用的術語是「相對濕度 (RH)」
這些感測器通常跟隨溫度感測器的使用，因為許多製造過程，都需要完美的工作條件。透過測量濕度，你可以確保整個過程順利進行，當有任何突然變化時，可以立即採取行動，因為感測器幾乎可以在瞬間檢測到變化。
它們的應用和用途可以在工業和住宅領域中找到，用於加熱、通風和空調系統控制。它們還可以在汽車、博物館、工業空間和溫室、氣象站、油漆和塗料行業、醫院和製藥行業中找到，以保護藥品
光學感測器
測量光線的物理量，並將其轉換為用戶，或電子儀器/設備易於讀取的電信號的感測器稱為光學感測器。
光學感測器深受物聯網專家的喜愛，因為它們可以同時測量不同的事物。該感測器背後的技術，使其能夠監測電磁能，包括電、光等。
由於這個事實，這些感測器已在醫療保健、環境監測、能源、航空航太和更多行業中得到應用。有了他們的存在，石油公司、製藥公司和礦業公司，能夠更好地追踪環境變化，同時保證員工的安全。
它們的主要用途可用於環境光檢測、數位光開關、光纖通信，由於電氣隔離最適合石油和天然氣應用、民用和交通領域、高速網路系統、電梯門控制、裝配線零件計數器和安全系統。
以下是光學感測器的主要類型：
- 光電探測器：它使用光敏半導體材料，如光電管、光電二極管或光電晶體管作為光電探測器
- 光纖：光纖不承載電流，因此它不受電氣和電磁干擾的影響，即使在損壞的情況下也不會發生火花或電擊危險。
- 高溫計：它透過感應光的顏色來估計物體的溫度，物體根據它們的溫度輻射光，並在相同的溫度下產生相同的顏色。
- 近接和紅外線：接近使用光來感應附近的物體，而紅外線則用於可見光不便的地方。
很明顯，物聯網已經變得非常流行，目前的趨勢表明它是未來。它只是幫助實現各種流程的自動化，使這些系統對普通消費者和企業都非常有用。
我們還沒有看到這項技術所具有的全部潛力，因為透過融合所有上述感測器，整個平台變得更加智慧。當你考慮到所有測量數據都已收集，並可以進行分析這一事實時，很明顯物聯網將在未來變得更加智慧。
· 英國最令人興奮的五個智慧城市項目
英國新項目 - 英國大型項目 - 英國技術 - 英國最大的項目
最新的 Projecting the Future 挑戰論文，是關於智慧城市、城市化和連通性的。英國充滿了智慧城市專案項目的例子 —— 全國各地的地方政府都在競相改善服務，並透過採用智慧技術創造新的機會。 以下是英國目前正在進行的一些最令人興奮的智慧城市專案，它們如何處理如此複雜的專案，以及迄今為止取得的成果。
- 曼徹斯特的 Triangulum 專案，Triangulum 是 14 個歐洲智慧城市和社區燈塔專案項目 (SCC1) 之一。曼徹斯特市議會領導了一個財團西門子、曼徹斯特大學和曼徹斯特城市大學來交付該項目 —— 將牛津路走廊改造為歐洲最大的知識驅動型低碳區之一。可衡量的指標包括能源使用和成本、可再生能源的能源百分比、空氣品質、新就業機會和創造的 GVA。基於雲的能源管理平台充當「虛擬發電廠」，在城市周圍的三個地點管理，可再生系統和建築管理系統：中央圖書館、曼徹斯特市議會市政廳擴建和艾倫圖靈，艾倫吉爾伯特和曼徹斯特大學的艾倫威爾金森大樓。這減少了該地區對電網的依賴。在全市範圍內，中央控制器每年可以潛在地，為曼徹斯特節省大約 57,000 噸二氧化碳排放量 —— 相當於每年減少 12,000 輛汽車的排放量。在此處閱讀有關此專案的獨家報告（🔒）。
- 赫爾的智慧城市操作系統 赫爾在實施智慧城市技術方面有一點優勢。它的大小使得在更短的時間內，更容易實現網路和系統。這使其成為英國第一個擁有全光纖連接的城市。它現在正在追求一些智慧城市技術，從 Datatek 的路燈解決方案，到監控人員流動的 Citilogik。全市共有 12 種解決方案正在實施，並整合到 Smart City OS 中，這是一種全市操作系統，將使城市「可程式」。該專案涉及多個階段，從在整個城市安裝感測器，將所有系統整合到操作系統中，收集數據，然後制訂行動計劃。這些階段並不完全是線性的，隨著每個系統與操作系統的整合，收益會逐步實現。專案時間表只有一年 —— 赫爾市議會相信，他們能夠以如此快的速度啟動和運行。在本案例研究中了解有關赫爾智慧城市操作系統的更多資訊。
- Smarter London Together 倫敦雄心勃勃的智慧城市，計劃於 2018 年公佈。它涉及許多舉措，從數位用戶服務到增強連接性，再到更好地使用數據。這是一個涉及與多家公司和倫敦行政區合作的項目。它藉鑑了較小專案的成功，例如 Lewisham 的 MiWiFi 計劃，這是一個數位包容專案，向 50 多歲和失業者，提供平板電腦和數位培訓。倫敦的 33 個行政區被譽為新想法的試驗場。一些想法，例如數位格林威治，已經成功實施。最重要的是，Smarter London Together 目的在擴大這些舉措。它由智慧倫敦委員會監督，包括來自內斯塔、未來城市彈射器、埃森哲和倫敦交通局的代表。這是一個龐大的計劃，包含能源、交通、文化、健康、環境和經濟發展等七大策略。
- Bristol Is OpenBristol Is Open 是由布里斯托市議會和布里斯托大學共同開展的一個專案，在一定程度上使這座城市，成為英國最聰明的城市之一。該專案的總體目標，是提高所有布里斯托市民的生活品質。該專案正在透過試點專案，和用戶測試來測試多項技術。它導致了城市營運中心的發展，該中心整合了城市服務的管理。Bristol Is Open 也在改善該市的數位基礎設施，到目前為止，它的試驗已經產生了許多，有助於提高對如何最好地實施新技術的理解的可交付成果。
- Future City Glasgow 格拉斯哥的智慧城市項目於 2013 年從 Innovate UK 獲得了 2400 萬英鎊的資金。這是一個多方面的專案 —— 一個最先進的交通和公共安全管理系統，使用數據和影像分析來改善響應。一個名為 My Glasgow 的市民應用也在進行原型設計，允許人們與服務交互，並在遇到問題時報告問題。能源效率解決方案、自行車和步行應用，以及智慧路燈也在整個城市進行試點。該計劃的很大一部分是社區參與 —— 根據其研究開發角色，以使任何開發都以用戶為中心。
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· Frost & Sullivan 分析稱，COVID-19 加速了非接觸式患者監測技術的採用
Covid-19：為什麼你的生活將不再一樣 - 經濟學人
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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
報告預測從可穿戴設備轉向影像分析和行動平台。
一份報告發現，非接觸式監控系統和智慧手機健康應用 app，在對抗 COVID-19 的戰爭中，發揮著非常重要的作用。
根據 Frost & Sullivan 的分析，非接觸式患者監測技術，正在趨向於使用影像、聲音分析，和結合了機器學習和人工智慧 (AI) 算法等，先進技術的行動平台。
它預測，可穿戴技術可能會讓人不舒服、昂貴且使用有限，因此將轉向非接觸式技術，這種技術具有多用途且價格合理的優勢。
這份名為《先進的非接觸式患者監測技術：醫療保健監測的新範式》的報告作為 Frost & Sullivan 全球 TechVision 成長合作夥伴服務計劃的一部分提供。
它顯示，為了獲得更多的收入機會，市場參與者應該探索：
- 基於咳嗽的流感樣疾病（ILI）患者遠端監測聲音分析技術；
- 基於影像的非接觸式監測技術，可以透過檢測抑鬱、憤怒和不安等生理和情緒跡象，來診斷精神壓力；
- 雷達感測器技術，可以追踪呼吸和心率，以發現哮喘、慢性阻塞性肺病和 COVID-19 等呼吸道疾病的症狀；
- 非接觸式、基於感測器的技術，可以追踪對健康和健身感興趣的個人的心率、呼吸頻率和血壓；和
- 遠端醫療市場，由於行動平台技術，這將經歷顯著成長。
為什麼重要
COVID-19 大流行為非接觸式患者監測技術提供了機會，該技術可以促進早期發現疑似患者的呼吸道並發症，同時減少醫生和醫護人員感染的機會。
Frost & Sullivan 技術洞察高級研究分析師 Ashish Kaul 說：「製藥公司也可以利用這些技術，來監測他們開發的藥物的結果。」
更大的背景
根據 Digital Health Connector 創始人 Aline Noizet 的說法，在過去的幾個月裡，在冠狀病毒大流行期間，遠端醫療的採用率大幅上升。她舉了一些例子，例如 Binah.ai 使用 AI 和信號處理，透過智慧手機的攝影機，測量患者的生命體徵，以及 Tytocare 開發了一種設備，患者可以在遠端會診期間，在家中使用來測量生命體徵。
在大流行期間，用於對抗不良心理健康的遠端醫療平台也激增。一個例子是瑞典心理健康新創公司 Flow 的憂鬱症應用 app，該應用 app 最近被納入 ORCHA 應用 app 庫，允許 NHS 信託機構將其推薦給英國患者。
記錄在案
Kaul 說：「醫療保健行業正在將重點轉移到以價值為基礎、以患者為中心的遠端監控解決方案上，這為非接觸式監控技術的研究提供了動力。非接觸式技術不引人注目、具有成本效益，並且可以用於監控多個用戶，使其成為監控大量患者的有效解決方案。」
· 基本家庭網路硬體組件、設備和服務
2022 終極智慧家庭網路 - 網路硬體成本 - 完整指南
連接網繼網路的家庭/家庭辦公網路，由各種硬體和軟體組件組成。
在本教程中，我們將了解創建電腦網路，並將其連接到 Internet 所需的各種組件。
在本教程結束時，你應該了解創建家庭網路所需的設備，以及它們提供的功能。
你還應該了解連接和使用家庭網路和 Internet 所必需的 Internet 服務。
網路連接組件和功能
下圖顯示了典型的家庭或小型辦公室網路佈局。
DSL 調製解調器 –
這將數位訊號，轉換為適合透過電話線發送的類比訊號。它通常內置在Internet/寬頻路由器中，通常不作為單獨的組件購買。
DSL/寬頻濾波器
用於從電話訊號中，濾除 DSL 訊號，使你可以同時上網和使用電話。
防火牆和 NAT 路由器
防火牆的功能類似於路由器，只是它根據用戶配置的規則，阻止來自外部網路的流量。
防火牆保護你的家庭/小型企業網器電腦和設備免受 Internet 上的入侵者。
它有效地充當單向數位門，阻止從 Internet 上的設備訪問你的網路，但同時允許你網路上的設備連接到 Internet 上的設備。（下圖）
小型網路使用防火牆/NAT 路由器組合，其中單個設備充當 NAT 路由器和防火牆。
NAT有效地將你的家庭網路與 Internet 隔離開來。
請參閱端口轉發和內部和外部 IP 地址。
電腦防火牆 –
如果你使用的是 Windows XP（或更高版本），那麼你的電腦上也會有防火牆。
此防火牆不如路由器/集線器內置的防火牆安全，但在你的電腦上啟用它是正常的。
當你安裝 Skype 等應用時，你會發現它們會更改防火牆設置。
這是一個簡短的影片，解釋了電腦防火牆的工作原理。
ICS（網路連接共享）-
Internet 連接共享允許你與本地/家庭網路上的其他電腦機共享 Internet 連接。
它要求將一台電腦指定為共享電腦（具有 Internet 連接的電腦）。
這台電腦有效地用作 NAT 路由器，並且必須保持開啟，其他電腦才能訪問 Internet。
通常不再使用此配置。
通用網路實體組件和功能
集線器、網橋和交換機都是用於將乙太網上的電腦和其他設備連接在一起的設備。
網路集線器
集線器將兩台或多台電腦連接在一起（如上圖中的交換機）。
集線器實際上是多端口中繼器，並在物理層（第一級）運行。他們不檢查網路流量。他們今天被交換機取代。最小的通常是 4 個端口。
網橋
網橋將兩個網段連接在一起，是一個選擇性中繼器。它檢查它看到的流量的 MAC 地址，並了解哪些網段包含各種MAC 地址。
它使用此資訊來決定是否在網段上重複流量。
網橋在第 2 層（數據鏈路層）工作，並將傳輸廣播。
網橋也被交換機取代網路交換機
交換機 將兩台或多台電腦連接在一起並在今天優先使用集線器或橋接器。
就像網橋一樣，交換機了解連接到每個端口的 MAC 地址，並且只會在尋址到這些 MAC 地址的那個端口上發送數據。
交換機實際上是具有更多端口的網橋。
使用交換機通常可以加快網路速度，但這取決於網路配置。請參閱基本網路課程
有各種類型的產品被銷售為非管理型、管理型和智慧型。
基本的非管理型交換機需要零配置。你只需將其插入網路即可。
託管交換機使你可以完全控制交換機，並且通常開箱即用的行為就像非託管交換機。但是，你可以控制交換機、配置端口 等。由於複雜性和很少需要，這些類型通常不用於家庭網路。
智慧交換機介於託管和非託管之間，可在需要 VLAN 的家庭網路中找到。
PoE 交換機
許多現代交換機提供 POE 端口。這使你可以為設備供電，像攝影機。直接從開關中獲取，無需在攝影機上使用外部電源。請參閱為初學者解釋的 POE
無線接入點
無線接入點將無線設備連接到乙太網，並相互連接。它有效地完成與集線器/交換機相同的工作，但用於無線設備。
許多接入點可以使用 POE（乙太網供電）供電，這意味著它們可以放置在沒有電源連接的位置，使其非常靈活。請參閱為初學者解釋的 POE
PoE 路油器
這些用於將 PoE 終端設備連接到非 PoE 設備，例如傳統交換機。舊式開關無法提供電源，而路油器可以。
PoE 分路器- 將數據從電源中分出，用於將非 PoE 終端設備連接到 PoE 源。
分路器提取的功率通常用於使用單獨的電源輸入為設備供電。
所示的是用於為 Raspberry Pi 供電的DSLRKIT 有源 PoE 分路器。
家用路由器
路由器將網路連接在一起。路由器在 TCP/IP 協議棧的網路級別運行。在家庭網路中，路由器負責將家庭網路連接到 Internet，並提供一些重要的網路服務，例如：
- DHCP
- 域名系統
大多數家用路由器都提供 Wi-Fi 和乙太網連接。
家用路由器還提供 NAT（網路地址轉換）服務。
它們通常也被稱為集線器，但這實際上並沒有描述它們的網路角色。
家庭路由器網路連接類型
路由器將兩個網路連接在一起。
在家庭路由器的情況下，網路是網際網路和家庭網路，如下圖所示。
有四種主要的 Internet 連接類型正在使用中
- ADSL —— 舊
- VDSL —— 與光纖到機櫃連接 (FTTC) 一起使用
- 光纖 —— 與 FTTP 一起使用
- 電纜 —— 電纜網路
如果你購買自己的路由器，則需要確保它是適合你的 Internet 連接的類型。
路由器、調製解調器和過濾器
如果你查看上面的網路連接圖，你會看到一個寬頻濾波器。
此過濾器在 ADSL 和 VDSL 連接上是必需的，但現在通常包含在 ISP 套接字中。
但是，你需要檢查你的套接字類型以確定這一點。
沒有顯示的是調製解調器。
如果需要，調製解調器將放置在路由器和網路連接之間。
外部調製解調器通常在使用光纖連接的網路上找到，並且需要將來自路由器的電訊號轉換為光訊號，以透過光纖電纜發送。
VDSL 和 ADSL
使用電話線連接到 Internet 的 Internet 連接使用這些鏈接協議或技術。
ADSL（類比數位用戶線路）是較舊的技術，現在正被速度更快的 VDSL（超高速數位用戶線路）所取代。
VDSL不是光纖，但它與光纖一起用於所謂的光纖到路邊連接。
在這些連接中，光纖被提供到家庭附近的分配點，標準電話線使用 VDSL 提供到家庭的連接。
沒有網線的家用路由器
傳統上，網路連接需要陸線連接。
然而，越來越多的人使用的不是傳統的固定電話連接，而是行動電話。
市場上有許多支持 3G 和 4G 行動網路的家用路由器。
它們最初是為需要共享行動網路連接的行動工作人員或度假人士設計的。
通常，它們像傳統的家庭路由器一樣，提供 Wi-Fi 接入點和乙太網連接，但與 ISP 的連接是透過行動網路進行的，如下所示。
在購買家庭使用之前，你應該檢查你所在地區的網路可用性。
上傳和下載速度通常比路線慢，3G 提供 200kbps 和 7.2Mbps 之間。
4G 在英國提供 8-10 Mbits/s（報價速度），但公佈的速度要高得多，4G 的最大下載速度約為 160Mbits/s。
這是 EE 行動提供商的螢幕截圖。
雙路由器（VDSL/ADSL/光纖）+ 行動
許多路由器現在提供兩種用於冗餘目的的 Internet 訪問方法，並且隨著當前在家工作的趨勢越來越流行。
主要連接通常是 VDSL/ADSL 或光纖，但當失敗時，它會自動回退到移動連接。
使用標準家庭路由器和獨立的 3G/4G 路由器也可以在家中提供兩種網路連接方法，但在這種情況下，你需要對客戶端進行更改以使用 3G/4G 連接，因為它不是自動的。
Wi-Fi 範圍擴展器/中繼器
放置在現有無線網路的範圍內，它會從網路中獲取信號並重新廣播，從而增加網路的範圍。
現代的直接插入電源插座，不需要其他連接。
注意：請參閱下面的 Wi-Fi 家用插頭適配器。
Mi-Fi - 寬頻 Wi-FI 集線器
Mi-Fi Hub是一種相對較新的設備，可用於透過行動網路（3g 和 4G）將多個設備連接到 Internet。
你的設備使用 Wi-Fi 連接到集線器，集線器使用 3G/4G 連接到行動網路。
Mi-Fi 集線器成本低（大約 20 到 40 英鎊），而且許多集線器可以在不連接電源的情況下工作數小時。
你將需要一個 SIM 卡和一個行動數據計劃。
家用插頭適配器
這些是直接插入電源插座的乙太網卡，並使用電源線來傳輸乙太網信號，而不是使用 UTP 電纜。
它們成對出現，您至少需要 2 個適配器。
它們插入電源並有一個以太網插座，可用於連接計算機、交換機、路由器等。
你還可以獲得用作無線接入點的無線接入點，用於擴展網路以克服 Wi-Fi 的範圍限制。
這些看起來像普通的家用插頭適配器，但內置了無線接入點。
請參閱 Homeplug 適配器和電力線網路以及擴展家庭網路。
Wi-Fi 範圍擴展器/中繼器與 Wi-Fi Homeplug
Wi-Fi 範圍擴展器需要在現有 Wi-Fi 網路的範圍內才能工作。
需要使用電源將 Wi-Fi 家用插頭適配器，連接到另一個家用插頭適配器。
Wi-Fi 家用插頭適配器為你提供比範圍擴展器更好的性能。
UTP（非屏蔽雙絞線）電纜
用於將乙太網設備連接在一起的通用電纜。範圍從CAT5 到 CAT6。
較舊的安裝將使用 CAT5 和較新的 CAT6，專為更高的速度而設計。
這是一個很好的影像，涵蓋了 UTP 和 STP、直接與交叉以及不同類別之間的差異。
乙太網交叉電纜
用於將兩台電腦連接在一起而無需集線器/交換機。
它還用於級聯連接較舊的集線器/交換機。今天通常不需要，因為較新的集線器/交換機使用自動檢測，並且可以切換模式。
請參閱有關乙太網交叉電纜和媒介相關接口的 Wiki
電纜耦合器/延長器和分路器
成本低，對於將乙太網電纜連接在一起非常有用。
只需將乙太網電纜插入每個插座。
你還可以使用乙太網分路器來延長電纜，並提供更多的乙太網插座，
連接器為 RJ45
有用的資源：
如何連接你自己的家庭網路 PCworld 教程和此影片。
網路和網路服務
第一步是讓電腦透過 WI-FI 或乙太網連接在一起。為了交換他們需要的資訊，並使用多種網路服務和協議。
主要有：
IP 協議
所有現代網路都使用 IP 網路協議，並且要在網路上工作，所有設備都需要 IP 地址。
當前運行的 IP 協議有兩個版本。
IPv4 是原始版本，佈署在所有家庭和辦公網路以及 Internet 上。
IPv6 正在推出，許多新網路和網路設備都支持它，但它並未用作默認協議。
DHCP（動態主機配置協議）
DHCP 是一種自動向電腦請求和分配 IP 地址的服務和協議。
所有現代電腦、平板電腦和智會手機都能夠使用 DHCP，並且默認配置為使用它。
對於家庭和小型辦公室路，DHCP 服務內置於連接到 Internet 的路由器中。
對於較大的辦公網路，此服務在網路伺服器上配置。
如果沒有可用的 DHCP 服務，客戶端將自動分配自己的 IP 地址（稱為本地地址），或者你可以手動分配它們（稱為靜態地址）。
DNS（域名服務）
域名系統是網路的核心。它負責將域名解析為 IP 地址。
如果沒有 DNS，你將不得不記住你訪問的每個網站的 IP 地址。
所有網路客戶端（PC、平板電腦、電話）都充當DNS 客戶端，並內置了必要的軟體，以便它們可以使用 DNS。
DNS 伺服器儲存數據，主要位於網際網路上，例如你的 ISP（網路服務提供商、Google 等）。
大公司將在本地使用自己的 DNS 伺服器。
要使用 DNS，客戶端需要知道 DNS 伺服器的地址。這通常由 DHCP 伺服器分配。
請參閱了解 DNS
搜索引擎
- 使用搜索引擎搜索，例如谷歌
- 單擊所需的鏈接。
- Web 瀏覽器使用 DNS來定位網站的 IP 地址。（用戶不可見）
- 瀏覽器顯示來自網站的內容。
DNS 對 Internet 非常重要，而搜索引擎對 Web 非常重要。
對於大多數人來說，過程是這樣的
常用網路術語和首字母縮略詞
MAC 地址– 分配給 Wi_fi 適配器或 NIC 的設備的 64 位物理地址。通常無法更改。
NIC——網路接口卡。在電腦中發現的以太網卡
UTP-（非屏蔽雙絞線）- 用於連接網路設備的通用電纜。
RJ45- 用於連接乙太網設備的連接器。
RJ11- 美國用於連接電話、調製解調器等的連接器，其他國家採用。
Gateway —— Gateway在 TCP/IP 協議棧的應用層工作並進行轉換。例如發往傳真 Gateway 的電子郵件。
在早期的網路和早期的網路課程中，路由器被稱為 Gateway，在設置網路客戶端時仍然使用該術語。
在此上下文中，術語 Gateway 是指到外部網路（即網際網路）的 Gateway。
單播消息– 從一個設備發送到另一個設備的消息。
多播消息- 從一個設備發送到其他幾個設備的消息。
廣播消息- 發送到網路上所有節點的消息。
快速測驗
Q1 – 哪些設備不需要連接到 Internet 連接？
- 路由器
- 調製解調器
- 轉變
Q2-家庭網路不需要以下哪些組件？
- 路由器
- 轉變
- 無線接入點
- 乙太網交叉電纜
Q3 - 什麼硬體對於創建家庭 Wi-Fi 網路極為重要？
- 路由器
- 轉變
- 無線接入點
- 乙太網交叉電纜
Q4 - Gateway 是一種常見的網路硬體組件，它有什麼作用？
- 將多台電腦連接在一起。
- 將名稱解析為 IP 地址
- 分配 IP 地址
- 將網路連接到 Internet。
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