u-blox模块如何助力MoxyByte SULPI设备克服挑战

本期内容：

挑战 1：天气条件、地点和测试

挑战 2：AT命令、集成手册和标准

挑战 3：面积

挑战 4：耗电量

SULPI遇到u-blox

现代社会非常依赖于能源、水和运输，特别是它们的不间断和可预测的流动。然而，当关键基础设施遭到破坏时，后果可能会十分严重。恢复服务可能需要数天甚至数周的时间，这会影响到工业和民众的日常生活，特别是在医院受到影响的情况下，更是会危及到民众的健康安全。

因此，对铁路、天然气和自来水管道以及电力电缆等重要基础设施的物理攻击一直令人担忧。最近的一个例子发生在德国格吕内瓦尔德。目标是柏林附近特斯拉的电力供应，犯罪分子在那里放火烧毁了一根电线杆。尽管德国立法者已经实施了KRITIS保护伞法等防御机制，以保护国家基础设施免遭破坏和攻击者的破坏，但在实践中还需要做更多的工作。

MoxyByte是一家主要在德国和奥地利运营的公司，其成立的目的是利用物联网和云计算保护关键基础设施（光纤电缆、淡水供应线和天然气管道）。他们还提供创新人工智能算法方面的专业知识（其创始人赢得了AI-CUP,巴伐利亚-法国支持人工智能企业家的倡议）。

从一开始，创始人的想法就赢得了政府资助以及国家和地区的优秀项目竞赛。这些想法还引起了大型天然气和能源网络运营商、安全和光纤公司等的关注，并最终成为了他们的客户。其中一些客户是德国最大的天然气网络运营商联盟的成员。

关键基础设施主要通过舱口和机柜进入，舱口与地面齐平，而机柜则高出地面。MoxyByte设计了一种解决方案来确保舱口的安全。

MoxyByte安全超低功耗物联网设备（SULPI）通过放置在门禁舱口的传感器（如盖子上的磁铁）与云端连接。它与操作控制中心集成，在出现异常活动时触发警报。为提高效率和安全性，还可实施其他机制，包括智能数据分析和具有安全启动和只执行内存的控制器。

让我们来看看他们最初面临的挑战以及u-blox模块是如何帮助他们克服这些挑战的。

挑战 1

天气条件、地点和测试

大多数舱口都暴露在环境中，分散在数千公里的基础设施中。为了检测、记录和报告这些舱口及其下方基础设施的每一次漏洞，SULPI必须能够抵御各种因素的影响。这些因素包括恶劣的天气条件、孤立的室内和室外地点，以及可能破坏它的外部事件。

天气条件

在德国这样的国家，天气条件变化很大。因此，SULPI必须在 -20 至 40 °C 的温度范围内保持可靠。雨水也是一个需要考虑的因素，因为它会干扰信号传输。此外，即使在洪水泛滥的水下，SULPI 也必须能够可靠运行。

室内和室外地点

SULPI安装在舱口内，低于地面，周围是厚厚的混凝土和20至30厘米厚的金属层。因此，信号接收成为主要挑战之一。由于管道网络遍布全国，这些舱口通常位于非常偏远和难以进入的地区，因此信号接收能力较低。

测试

管道运营商会选择多种地点对SULPI进行测试，以确定信号在农村和城市环境中受到的影响。例如，拖拉机经常驶过通道舱口，甚至在上面停车的区域，或者教堂前等城市地点。

挑战 2

AT命令、集成手册和标准

由于MoxyByte将一个软件栈与另一个库结合在一起，因此主要的挑战是如何调整以下要素，以实现更为理想的解决方案：

控制调制解调器的AT命令。

集成手册，便于将特定设备（或部件）集成到更大的系统或应用中。

通信标准，用于定义设备（包括系统）之间交换数据的协议、格式和指南。在设计阶段，公司测试了不同的通信标准。

通信协议的最大数据传输率或波特率，以最大限度地提高速度。

SULPI处于 “睡眠 ”模式时的最低能耗。

挑战 3

面积

MoxyByte需要测试不同的蜂窝模块（包括尺寸），以实现灵活的设计堆栈和管脚兼容性。兼容性和模块化是基本要求。因此，在设计阶段对相同尺寸的不同模块进行试验至关重要。

挑战 4

耗电量

MoxyByte致力于为客户提供低维护成本的解决方案，因为每年更换电池既不方便，又需要承担很高的成本。他们对电池寿命的最低要求是至少五年，这也是公司的首要目标。尽管如此，Moxybyte始终以十年为目标。

MoxyByte面临的挑战是功耗。由于所需硬件的特性，无法进行太多调整，以尽可能降低功耗，从而满足上述要求。

SULPI遇到u-blox

SULPI的骨架结构建立在执行配置、安全通信、篡改检测和安全更新等基本功能的基础模块之上。

除了这些功能外，该架构还能促进与不同云（包括微Azure、AWS、谷歌甚至内部云）的应用级通信。例如，通过集成其他人工智能算法，SULPI可以预测电池消耗。从硬件角度来看，还可以安装不同的传感器，并选择适配器或PCP，以便在电路板上安装更多传感器。

为了让SULPI顺利运行，它需要一个蜂窝模块将所有信息传输到云端。

MoxyByte的首席执行官Benedict Schwind于2020年在大学里接触到u-blox的SARA-R5系列蜂窝模块。最初的方法是使用标准开发套件进行测试。

他对u-blox模块的质量、性能和可靠性非常满意，并发现u-blox模块的价格非常实惠，而且u-blox技术人员还提供了优质的服务和贴心的帮助。于是，他决定将这些模块集成到SULPI中。后来，MoxyByte也发现u-blox的模块具有体积小、种类多、适应性强和易于使用等优点。

值得一提的是，模块的另一个优点与生产地域有关。模块在瑞士设计，在奥地利制造（SARA-R5系列）。这一客户特别要求的固有特性是MoxyByte的一大优势。现在，市场正从中国设备为主转向欧洲设备为主，u-blox的模块已被证明是MoxyByte所采用的最佳模块产品。

成果1

在u-blox SARA-R510S、SARA-R510M8S和SARA-R540S模块的支持下，MoxyByte克服了天气条件、地点和外部因素所带来的挑战。目前，MoxyByte已经部署了一个设备网络，用于检测德国关键基础设施中的异常活动。

SULPI的恢复能力在今年就得到了体现。2024年的前几周，德国的气温从零下 20 ℃ 到 0 ℃不等，路面上还有大量积雪。即使在这种极端条件下，数据仍显示出满负荷接收水平。

成果2

MoxyByte还发现ubxlib非常有用。这个来自u-blox的C主库具有驱动程序库的功能。MoxyByte将其移植到各种RTOS和微控制器中，用作蜂窝模块驱动程序。所面临的挑战是将其与库不支持的不同堆栈集成。这就需要编写和移植文件，以确保兼容性和功能性。有了ubxlib，MoxyByte最大限度地利用了AT命令手册中规定的时序率，从而避免了开发AT驱动程序的需要。

尽管这一过程充满挑战，但付出终有回报，现在系统运行顺畅。有了ubxlib，MoxyByte原本需要三个月的开发时间在不到三周的时间内就完成了。

MoxyByte获得的另一个好处是，u-blox的模块（如SARA-R55040S）支持新的450 MHz频段。

此外，u-blox模块通过无线更新和自动配置提供的安全性也使MoxyByte受益匪浅。

成果3

u-blox模块提供的引脚对引脚的兼容性是MoxyByte的主要优势之一，特别是在电池消耗等设计测试中，可以轻松地更换模块以获得不同的结果。

“我们追求模块的兼容性和模块化，因为我们采用的自由设计堆栈要求-管脚兼容”。- MoxyByte首席执行官Benedict Schwind说。

成果4

要解决电池寿命问题，诀窍在于在不使用解决方案时尽量减少耗电量。通过将其置于休眠模式，SULPI 可以在数天、数周甚至数月内几乎不消耗电池。

u-blox的模块非常有助于实现公司的目标，因为它们能适应这种休眠模式，并在最需要的时候将功耗降至最低。

不断前行

MoxyByte公司的未来非常有前景，因为其关键基础设施应用可适用于其他环境，满足不同的目标。迄今为止，已有两家潜在客户与他们进行了接洽，这两家客户都要求提高定位精度：一家用于跟踪帆船比赛中的船只，另一家用于监控豪华车辆。

同样，其他客户也要求提供双重应用解决方案，如检测煤气泄漏（使用传感器验证完美的配件、保持所需的压力并检测泄漏）或监测水位（使用传感器进行检测）。

/关于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）专注于为客户提供丰富的芯片和模块产品以及全面的物联网服务，赋能客户以实现精准定位与万物互联。我们凭借业界领先的解决方案持续推动未来汽车与物联网行业的创新升级。u-blox公司总部设于瑞士苏黎世塔尔维尔，目前全球员工约1,400名，可为客户量身打造出兼具精准、智能和可持续性的解决方案。