本期內(nèi)容：

挑戰(zhàn) 1：天氣條件、地點(diǎn)和測(cè)試

挑戰(zhàn) 2：AT命令、集成手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)

挑戰(zhàn) 3：面積

挑戰(zhàn) 4：耗電量

SULPI遇到u-blox

現(xiàn)代社會(huì)非常依賴于能源、水和運(yùn)輸，特別是它們的不間斷和可預(yù)測(cè)的流動(dòng)。然而，當(dāng)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞時(shí)，后果可能會(huì)十分嚴(yán)重?；謴?fù)服務(wù)可能需要數(shù)天甚至數(shù)周的時(shí)間，這會(huì)影響到工業(yè)和民眾的日常生活，特別是在醫(yī)院受到影響的情況下，更是會(huì)危及到民眾的健康安全。

因此，對(duì)鐵路、天然氣和自來水管道以及電力電纜等重要基礎(chǔ)設(shè)施的物理攻擊一直令人擔(dān)憂。最近的一個(gè)例子發(fā)生在德國(guó)格呂內(nèi)瓦爾德。目標(biāo)是柏林附近特斯拉的電力供應(yīng)，犯罪分子在那里放火燒毀了一根電線桿。盡管德國(guó)立法者已經(jīng)實(shí)施了KRITIS保護(hù)傘法等防御機(jī)制，以保護(hù)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施免遭破壞和攻擊者的破壞，但在實(shí)踐中還需要做更多的工作。

MoxyByte是一家主要在德國(guó)和奧地利運(yùn)營(yíng)的公司，其成立的目的是利用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算保護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施（光纖電纜、淡水供應(yīng)線和天然氣管道）。他們還提供創(chuàng)新人工智能算法方面的專業(yè)知識(shí)（其創(chuàng)始人贏得了AI-CUP,巴伐利亞-法國(guó)支持人工智能企業(yè)家的倡議）。

從一開始，創(chuàng)始人的想法就贏得了政府資助以及國(guó)家和地區(qū)的優(yōu)秀項(xiàng)目競(jìng)賽。這些想法還引起了大型天然氣和能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、安全和光纖公司等的關(guān)注，并最終成為了他們的客戶。其中一些客戶是德國(guó)最大的天然氣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟的成員。

關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施主要通過艙口和機(jī)柜進(jìn)入，艙口與地面齊平，而機(jī)柜則高出地面。MoxyByte設(shè)計(jì)了一種解決方案來確保艙口的安全。

MoxyByte安全超低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（SULPI）通過放置在門禁艙口的傳感器（如蓋子上的磁鐵）與云端連接。它與操作控制中心集成，在出現(xiàn)異?；顒?dòng)時(shí)觸發(fā)警報(bào)。為提高效率和安全性，還可實(shí)施其他機(jī)制，包括智能數(shù)據(jù)分析和具有安全啟動(dòng)和只執(zhí)行內(nèi)存的控制器。

讓我們來看看他們最初面臨的挑戰(zhàn)以及u-blox模塊是如何幫助他們克服這些挑戰(zhàn)的。

挑戰(zhàn) 1

天氣條件、地點(diǎn)和測(cè)試

大多數(shù)艙口都暴露在環(huán)境中，分散在數(shù)千公里的基礎(chǔ)設(shè)施中。為了檢測(cè)、記錄和報(bào)告這些艙口及其下方基礎(chǔ)設(shè)施的每一次漏洞，SULPI必須能夠抵御各種因素的影響。這些因素包括惡劣的天氣條件、孤立的室內(nèi)和室外地點(diǎn)，以及可能破壞它的外部事件。

天氣條件

在德國(guó)這樣的國(guó)家，天氣條件變化很大。因此，SULPI必須在 -20 至 40 °C 的溫度范圍內(nèi)保持可靠。雨水也是一個(gè)需要考慮的因素，因?yàn)樗鼤?huì)干擾信號(hào)傳輸。此外，即使在洪水泛濫的水下，SULPI 也必須能夠可靠運(yùn)行。

室內(nèi)和室外地點(diǎn)

SULPI安裝在艙口內(nèi)，低于地面，周圍是厚厚的混凝土和20至30厘米厚的金屬層。因此，信號(hào)接收成為主要挑戰(zhàn)之一。由于管道網(wǎng)絡(luò)遍布全國(guó)，這些艙口通常位于非常偏遠(yuǎn)和難以進(jìn)入的地區(qū)，因此信號(hào)接收能力較低。

測(cè)試

管道運(yùn)營(yíng)商會(huì)選擇多種地點(diǎn)對(duì)SULPI進(jìn)行測(cè)試，以確定信號(hào)在農(nóng)村和城市環(huán)境中受到的影響。例如，拖拉機(jī)經(jīng)常駛過通道艙口，甚至在上面停車的區(qū)域，或者教堂前等城市地點(diǎn)。

挑戰(zhàn) 2

AT命令、集成手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)

由于MoxyByte將一個(gè)軟件棧與另一個(gè)庫結(jié)合在一起，因此主要的挑戰(zhàn)是如何調(diào)整以下要素，以實(shí)現(xiàn)更為理想的解決方案：

控制調(diào)制解調(diào)器的AT命令。

集成手冊(cè)，便于將特定設(shè)備（或部件）集成到更大的系統(tǒng)或應(yīng)用中。

通信標(biāo)準(zhǔn)，用于定義設(shè)備（包括系統(tǒng)）之間交換數(shù)據(jù)的協(xié)議、格式和指南。在設(shè)計(jì)階段，公司測(cè)試了不同的通信標(biāo)準(zhǔn)。

通信協(xié)議的最大數(shù)據(jù)傳輸率或波特率，以最大限度地提高速度。

SULPI處于 “睡眠 ”模式時(shí)的最低能耗。

挑戰(zhàn) 3

面積

MoxyByte需要測(cè)試不同的蜂窩模塊（包括尺寸），以實(shí)現(xiàn)靈活的設(shè)計(jì)堆棧和管腳兼容性。兼容性和模塊化是基本要求。因此，在設(shè)計(jì)階段對(duì)相同尺寸的不同模塊進(jìn)行試驗(yàn)至關(guān)重要。

挑戰(zhàn) 4

耗電量

MoxyByte致力于為客戶提供低維護(hù)成本的解決方案，因?yàn)槊磕旮鼡Q電池既不方便，又需要承擔(dān)很高的成本。他們對(duì)電池壽命的最低要求是至少五年，這也是公司的首要目標(biāo)。盡管如此，Moxybyte始終以十年為目標(biāo)。

MoxyByte面臨的挑戰(zhàn)是功耗。由于所需硬件的特性，無法進(jìn)行太多調(diào)整，以盡可能降低功耗，從而滿足上述要求。

SULPI遇到u-blox

SULPI的骨架結(jié)構(gòu)建立在執(zhí)行配置、安全通信、篡改檢測(cè)和安全更新等基本功能的基礎(chǔ)模塊之上。

除了這些功能外，該架構(gòu)還能促進(jìn)與不同云（包括微Azure、AWS、谷歌甚至內(nèi)部云）的應(yīng)用級(jí)通信。例如，通過集成其他人工智能算法，SULPI可以預(yù)測(cè)電池消耗。從硬件角度來看，還可以安裝不同的傳感器，并選擇適配器或PCP，以便在電路板上安裝更多傳感器。

為了讓SULPI順利運(yùn)行，它需要一個(gè)蜂窩模塊將所有信息傳輸?shù)皆贫恕?/p>

MoxyByte的首席執(zhí)行官Benedict Schwind于2020年在大學(xué)里接觸到u-blox的SARA-R5系列蜂窩模塊。最初的方法是使用標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)套件進(jìn)行測(cè)試。

他對(duì)u-blox模塊的質(zhì)量、性能和可靠性非常滿意，并發(fā)現(xiàn)u-blox模塊的價(jià)格非常實(shí)惠，而且u-blox技術(shù)人員還提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和貼心的幫助。于是，他決定將這些模塊集成到SULPI中。后來，MoxyByte也發(fā)現(xiàn)u-blox的模塊具有體積小、種類多、適應(yīng)性強(qiáng)和易于使用等優(yōu)點(diǎn)。

值得一提的是，模塊的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)與生產(chǎn)地域有關(guān)。模塊在瑞士設(shè)計(jì)，在奧地利制造（SARA-R5系列）。這一客戶特別要求的固有特性是MoxyByte的一大優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在，市場(chǎng)正從中國(guó)設(shè)備為主轉(zhuǎn)向歐洲設(shè)備為主，u-blox的模塊已被證明是MoxyByte所采用的最佳模塊產(chǎn)品。

成果1

在u-blox SARA-R510S、SARA-R510M8S和SARA-R540S模塊的支持下，MoxyByte克服了天氣條件、地點(diǎn)和外部因素所帶來的挑戰(zhàn)。目前，MoxyByte已經(jīng)部署了一個(gè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用于檢測(cè)德國(guó)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的異?；顒?dòng)。

SULPI的恢復(fù)能力在今年就得到了體現(xiàn)。2024年的前幾周，德國(guó)的氣溫從零下 20 ℃ 到 0 ℃不等，路面上還有大量積雪。即使在這種極端條件下，數(shù)據(jù)仍顯示出滿負(fù)荷接收水平。

成果2

MoxyByte還發(fā)現(xiàn)ubxlib非常有用。這個(gè)來自u(píng)-blox的C主庫具有驅(qū)動(dòng)程序庫的功能。MoxyByte將其移植到各種RTOS和微控制器中，用作蜂窩模塊驅(qū)動(dòng)程序。所面臨的挑戰(zhàn)是將其與庫不支持的不同堆棧集成。這就需要編寫和移植文件，以確保兼容性和功能性。有了ubxlib，MoxyByte最大限度地利用了AT命令手冊(cè)中規(guī)定的時(shí)序率，從而避免了開發(fā)AT驅(qū)動(dòng)程序的需要。

盡管這一過程充滿挑戰(zhàn)，但付出終有回報(bào)，現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行順暢。有了ubxlib，MoxyByte原本需要三個(gè)月的開發(fā)時(shí)間在不到三周的時(shí)間內(nèi)就完成了。

MoxyByte獲得的另一個(gè)好處是，u-blox的模塊（如SARA-R55040S）支持新的450 MHz頻段。

此外，u-blox模塊通過無線更新和自動(dòng)配置提供的安全性也使MoxyByte受益匪淺。

成果3

u-blox模塊提供的引腳對(duì)引腳的兼容性是MoxyByte的主要優(yōu)勢(shì)之一，特別是在電池消耗等設(shè)計(jì)測(cè)試中，可以輕松地更換模塊以獲得不同的結(jié)果。

“我們追求模塊的兼容性和模塊化，因?yàn)槲覀儾捎玫淖杂稍O(shè)計(jì)堆棧要求-管腳兼容”。- MoxyByte首席執(zhí)行官Benedict Schwind說。

成果4

要解決電池壽命問題，訣竅在于在不使用解決方案時(shí)盡量減少耗電量。通過將其置于休眠模式，SULPI 可以在數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)月內(nèi)幾乎不消耗電池。

u-blox的模塊非常有助于實(shí)現(xiàn)公司的目標(biāo)，因?yàn)樗鼈兡苓m應(yīng)這種休眠模式，并在最需要的時(shí)候?qū)⒐慕抵磷畹汀?/p>

不斷前行

MoxyByte公司的未來非常有前景，因?yàn)槠潢P(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用可適用于其他環(huán)境，滿足不同的目標(biāo)。迄今為止，已有兩家潛在客戶與他們進(jìn)行了接洽，這兩家客戶都要求提高定位精度：一家用于跟蹤帆船比賽中的船只，另一家用于監(jiān)控豪華車輛。

同樣，其他客戶也要求提供雙重應(yīng)用解決方案，如檢測(cè)煤氣泄漏（使用傳感器驗(yàn)證完美的配件、保持所需的壓力并檢測(cè)泄漏）或監(jiān)測(cè)水位（使用傳感器進(jìn)行檢測(cè)）。

/關(guān)于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產(chǎn)品以及全面的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，賦能客戶以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與萬物互聯(lián)。我們憑借業(yè)界領(lǐng)先的解決方案持續(xù)推動(dòng)未來汽車與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。u-blox公司總部設(shè)于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準(zhǔn)、智能和可持續(xù)性的解決方案。