背景介绍

数据采集设备属于物联网领域的标准件，广泛应用于工业、医疗、通讯以及教育等场景。调研发现，数据采集设备主要由硬件系统和软件代码两部分组成。近年来，随着技术的发展，工程技术人员通过编写各种程序算法，不断的挖掘硬件的性能，不仅降低了硬件的成本，还大大减小了设备的体积，具体如下图所示：

上图展示了数据采集模块的应用场景：图a表示为马斯克研发的脑机接口，帮助瘫痪患者使用神经信号操控数字设备；图b展示了美国西北大学 Rogers的科研成果，利用设备采集人体喉咙的振动信号，通过人工智能算法提取数字特征，获取人体的生理状态；图 c 展示了香港大学的研究成果，通过数据采集设备加电化学传感器，获取患者血压、血糖以及体温等数据，实现人体生理状态的远程监测。

数据采集端功能实现

硬件系统

ESP32是乐鑫公司推出的 AIoT 芯片，能够通过 IIC 和 SPI 协议驱动后端功能器件，进而实现信号采集、设备管理等功能。调研发现，该产品内置有WiFi 和 BLE模块，能够大大减小了信号采集设备的体积。近来，我们结合联远智维使用的物联网平台与 ESP32 devkitv1 开发板，具体如图2所示，通过简单的Demo采集温湿度传感器的数据，后续利用MQTT协议将数据上传到云平台。

程序算法

项目中通过Thonny开发环境下载安装 micropython 固件，逐次编写WIFI连接，IIC驱动以及MQTT上传相关的程序代码，最终实现电压信号采集，并且上传到联远云平台。其中，部分代码如下所示：

#wifi连接程序
import time
import network

def do_connect():
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect('WIFI-NAME', 'xxxxxx')  # WIFI名字和密码
        i = 1
        while not wlan.isconnected():
            print("正在链接中...{}".format(i))
            i += 1
            time.sleep(1)
    print('network config:', wlan.ifconfig()) 
 
def sub_cb(topic, msg): # 回调函数，收到服务器消息后会调用这个函数
    print(topic, msg)

 c = MQTTClient("1", "127.0.0.1", 1883, "admin|1676719079277", "3ce32cc64510e31887d15d294d0e2918", keepalive=60)  # 建立一个MQTT客户端

{
    "deviceId": "1",
    "messageId":"1626923977595699201",
    "properties":{"tem":"40"}, 
    "success": true
}
topic：/ads-1/1/properties/read/reply

结果展示

项目调试过程中，我们在云平台中建立相应产品，添加相关设备等，实现了物理设备与物联网平台的相互连接，最终利用MQTT协议将控制指令下发给硬件平台，并将采集的数据上传到云平台，具体结果如图3所示：

附件:

物联网领域有两个比较重要的选择：1. 将传统设备接入物联网，通过新技术代替部分运维人员，节省企业的开支：该领域核心难点在，对于一般性运维问题，新技术的引用是否能够有效的节省开支（该问题的核心推动力在政府和企业双重导向）；对于复杂问题，系统能否通过数据处理等手段，发现设备潜藏的问题（涉及新技术的应用，跟科研性质比较像，主要在于是否有类似案例积累，能否说服企业接受本方案）；2.研发新的物联网设备，与新兴企业合作：从大的方面来说，meta 投身元宇宙业务，微软、腾讯以及字节跳动等公司曾经都开展有XR业务；从小的方面来说，国内外高校具有大量的研究学者从事柔性电子、能量收集以及可穿戴设备等领域，希望研发出新型的采集终端，能够应用于医疗，状态监测等领域。但是该方向属于新兴领域，很有可能像共享单车一样，在经历事物萌生、狂热追逐以及泡沫破裂后，最终达到稳健发展的情况；另外新兴领域具有多变性，也有可能出现业务萎缩，人员裁撤等情形（该问题最主要的难点在于：准确判断是否是真实需求）。