根据我们深耕测试、测量与控制领域多年的经验和对智能测控技术发展的研究以及不同行业用户应用需求的分析，设计开发出一种可扩展的定制化的智能测控组件，具备状态感知、网络适配和执行控制功能。其中，前端：可定制化先进传感器、检测方法和无线传感器网络（WSN），实现关键参数的状态全面感知；模块：采用开源硬件、物联网接口技术和边缘计算方法，实现信息的无缝互联、处理和传送，同时可实现制造、生产和运行设备与网络构成的CPS系统控制的实时性和精确性；通信：根据使用场景，可灵活定制。如对移动性要求不高的场合，使用光纤甚至网线。对带宽和时延没有太大要求，使用 LTE 或 NB-IoT，可向下兼容EGPRS。还有的场景，客户可能不希望数据进入运营商网络，或者考虑到成本因素，想要用 Wi-Fi 甚至 LoRa 组成私有网络。协议：支持常用工业总线协议，如ModBus、OPC、CAN，还支持无线传感器网络协议ZigBee和物联网协议MQTT。接口：支持RS-232/485、USB、LAN、CAN、BLE和WIFI等。

目前各种IoT通信连接方式：

智能组件包括在传感器和执行器端的发送适配模块（含arduino UNO/Nano或esp32和天线，使用485通信方式，使用gpio控制方式）和在移动终端、服务器或云平台端的接收服务控制模块（含esp8266或esp32和天线，使用WIFI、以太网和蜂窝等通信方式）。这里服务器可以是自建mqtt代理服务器也可以是商用IoT平台，国内如阿里云台。

控制和通信模块分为以下几种：

发送适配模块由前端感知、测控模块、驱动执行三部分组成：

（1）前端感知部分

前端感知部分可由多个感知节点组成，每个节点由用户定制化传感器、定位模块、数据处理和控制模块、通信模块和供电模块等组成。前端感知部分的设计重点是将传感器节点增加通信功能，每个传感器形成传感器网络节点，利用行业通信协议，可实现区域内部署的若干个感知节点的组网和互联以及状态感知。前端感知部分根据部署要求，可支持RS-232/485、LAN等有线和LoRa、ZigBee等无线通信方式。

传感器连接方式有：

（2）测控模块部分

测控模块是智能组件的核心部件，主要有以下功能：

①数据收集功能：作为前端无线传感器网络集结节点和区域内设备控制中心，可收集分布在空间中的多传感器测量数据、位置信息和设备机器运行状态信息。

②信息处理功能：根据传感器分布和组网特性，采用边缘计算的方法，进行数据剔除、融合和处理，提高原始测量数据的准确性，减少海量数据上云（或服务器）导致海量冗余信息。

③通讯功能：信息传输支持有线和无线通信方式，如Ethernet、WLAN、WIFI、LTE、GPRS等，通信协议支持Modbus RTU/TCP、OPC UA、Web Server/client、MQTT物联网协议等。

④设备控制功能：设置驱动和控制gpio端口，根据设定要求，可输出自动或远程控制区域内净化设备启停和调节指令。

（3）驱动执行部件

模块可自动或手动输出启停和调节指令，通过驱动执行部件，远程控制区域内设备。如电机驱动器、继电器等。

应用案例：环境质量监控系统
系统实际应用中，可在各点监测点部署不同传感器和智能组件的发送模块，如HDC108高精度数字温湿度传感器、0BME280大气压传感器模块、PMS7003数字颗粒浓度传感器、MH-Z19红外二氧化碳气体传感器、Grove多通道气体传感器等。智能组件的接收服务模块，可收集温湿度、PM2.5等指标监测数据并上传至服务器，用户可订阅相关数据、对超限指标进行报警，并通过控制继电器自动启停和调节空调、换风扇和空气净化器。

不同控制模块和通信模块组成的原型系统实验验证：

SmartModule组件依据不同型号的控制核心板和通信模块，形成不同版本。上一篇文章，以应用ESP32控制板和LoRa通信模块为例，我们介绍了一种传感器数据监控系统开发示例。

目前，SmartModule测控模块V1.0版本（发送端可兼容RS232/485，接收服务端兼容LAN、BLE通信方式）和数据收集和管理软件基本功能均已测试连接验证成功。