新技術的不斷進步已經導致了多種物聯網(IoT)協定的發展,包括ZigBee、REST、MQTT、LPWAN、LoRaWAN、資料分發服務(DDS)、可擴展訊息和存在協定(XMPP)、Z-wave 和IPv6等。 每種協議都有特定的應用背景。 例如,高效率的通訊協議,如MQTT協定(訊息佇列遙測傳輸協定),逐漸取代了HTTP(超文本傳輸協定)。 MQTT能夠在較低頻寬上運行,這意味著較低的協定開銷。 同樣,DDS提供了實際的好處,因為它能夠無縫傳輸低延遲的訊息,這對於智慧電網內的代理間通訊至關重要;這解釋了為什麼該框架已經在智慧和微型電網、國防、金融和 汽車工業等不同領域都得到了應用。 DDS框架的支持者認為,可以輕鬆自訂它們以支援與RIOT-OS、FreeRTOS和獨立的ZigBee堆疊之間的互通性。 DDS作為IoT協定的商業可行性受到了以下挑戰的限制:可擴展性、安全性、可靠性、資料一致性、與廣域網路的整合、測量、最佳化和效能預測。 這些挑戰引發了關於未來農場和智慧溫室應用的基本問題。 初步數據是有希望的-將DDS與多級時間敏感網路(TSN)相結合已被證明在風電場監測、數據傳輸和智慧農業系統中非常有用。
DDS的缺點促使了對其他協議(如ZigBee、MGTT和XMPP)的投資需求。 XMPP的一個獨特優點是能夠在資源受限的IoT設備上發揮最佳性能,並透過消除應用協定閘道和協定轉換器來彌合感測器、執行器和其他系統之間的差距。 儘管有獨特的優點,XMPP只適用於特定的應用。
ZigBee因其低工作循環而被列為最適合農業和農業的最佳IoT技術之一。 ZigBee可以透過雲端運算進行增強,已被證明在智慧溫室和精密農業中非常有用。 與DDS類似,ZigBee已被證明在選定的農場應用中非常有用,包括對魚類養殖環境的自動監測和對乳牛的行為特性和體溫等物理特徵的監測。 然而,農場數據收集和控制方面的挑戰對ZigBee技術在商業農業中的可靠性產生了實際影響。 然而,這一觀點受到了Verma等人的質疑,他們聲稱ZigBee技術由於其低成本、統一標準、低功耗和多功能性等獨特特性而「壟斷了其他通訊技術」。 相反的證據表明,IoT協議在農業4.0中將具有巨大的價值。 這些挑戰將隨著時間的推移而得以解決。
雲端運算因其低成本和高能源效率而脫穎而出。 能源消耗仍然是IoT系統的關鍵問題。 這啟發了探索替代的可行方法,例如使用Al和IoT進行預測溫度控制、基於強化學習的BEMS架構以及用於能源管理的能源感知的時空相關性機制等。 然而,替代性能源選項要么昂貴,要么不太可擴展。 為了解決這個問題,已經在試點階段部署了預測和分析模型。
預測模型依賴歷史佔用和天氣資料來預測可能需要智慧和自主幹預的未來情境。 儘管TSFA在農業環境中被廣泛推薦,但存在多種限制,限制了其廣泛應用。 這些挑戰可以透過自適應模型來解決,後者依賴即時監測。 然而,推薦的過程具有侵入性且能源密集。 缺乏可靠的歷史數據使得自動化系統難以調節和預測溫度、濕度、pH、殺蟲劑、濕度、紫外線輻射、降雨、CO2和壓力等參數的變化。 這些挑戰可以透過資料收集和研發來解決。
新的IoT基礎設施整合了預測和自適應方法,以利用這兩種技術所帶來的協同效益。 其他已探索的選擇,以實現更大的節能包括智慧遮陽系統、智慧玻璃和可切換薄膜,可將能源需求降低高達43%。 透過安裝基於IoT的光伏面板和地源熱泵(GSHP)系統,還可以實現進一步的成本節省。 從電網轉向再生能源(RESs)的轉變受到了高能耗所帶來的不利生態影響和CO2排放的支持。
新的IoT系統的其他顯著應用包括使用LoRa和NB-IoT增強設備連接性和QoS、延遲、可靠性和範圍;融合空氣品質感測器和LPWANs用於新冠病毒監測;IoT通訊協定;以及RFID、用 於機器對機器通訊的智慧感測器。 然而,農業部門中採用新技術的現有障礙必須得到解決,其中包括速度、距離和功率之間的不成比例關係。
儘管存在一些挑戰,但DDS作為一種IoT通訊協定在智慧電網、智慧農業以及其他許多應用領域中都有著廣泛的潛力。 與其他協定相比,DDS在低延遲、可靠性和靈活性等方面具有一些獨特的優勢,這使得它成為許多關鍵應用的理想選擇。 隨著對DDS性能和可擴展性的進一步研究和改進,可以預期其在IoT領域的應用將繼續擴大,並為各種行業帶來更多的創新和機會。
總之,DDS在IoT領域發揮著重要的作用,具有低延遲、高可靠性和靈活性等優點,使其成為許多關鍵應用的首選協定之一。 儘管存在一些挑戰,但隨著技術的不斷發展和改進,DDS的應用前景將更加廣闊,為各種行業帶來更多的創新和機會。 在未來,DDS可望繼續在IoT領域發揮關鍵作用,並推廣動物聯網技術的進一步發展。