一、快速迭代時(shí)代的設(shè)備數(shù)據(jù)需求

當(dāng)今的產(chǎn)品開發(fā)與維護(hù)周期顯著加快。嵌入式設(shè)備若能持續(xù)捕獲運(yùn)行狀態(tài)、用戶行為及潛在軟硬件故障數(shù)據(jù)，將為工程師提供關(guān)鍵洞察，以便快速定位問題、優(yōu)化設(shè)計(jì)、提升產(chǎn)品可靠性。

然而，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備并非都具備輕松聯(lián)網(wǎng)的條件。即使是設(shè)計(jì)為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）終端的產(chǎn)品，也常受到以下限制：

• 電磁干擾（EMI）導(dǎo)致通信不穩(wěn)定

• 通信帶寬有限

• 布線距離長、線纜部署復(fù)雜且存在安全隱患

藍(lán)牙系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）的興起，為工程師提供了 近距離無線連接 與 片上機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）處理能力 的組合，使設(shè)備不僅能自主感知狀態(tài)，還能本地執(zhí)行智能分析，實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)維修”向“主動(dòng)預(yù)測(cè)”的支持模式轉(zhuǎn)變。

二、智能數(shù)據(jù)采集推動(dòng)設(shè)備迭代與維護(hù)優(yōu)化

應(yīng)用數(shù)據(jù)是現(xiàn)代產(chǎn)品迭代的基礎(chǔ)。如果開發(fā)者不了解用戶行為、常用或不常用的功能、系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)行工況，就難以做出真正符合需求的升級(jí)。同樣，技術(shù)支持人員若無法獲知故障前后的環(huán)境條件、系統(tǒng)狀態(tài)變化，也難以準(zhǔn)確排查問題。

藍(lán)牙智能信標(biāo)與嵌入式分析系統(tǒng)可在設(shè)備上采集：

• 溫度、濕度、氣壓

• 三軸加速度

• 環(huán)境光照度

• 磁場(chǎng)變化

• 基于 RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）的時(shí)間戳

這些數(shù)據(jù)可本地分析，也可通過藍(lán)牙廣播至云端系統(tǒng)，用于行為建?；蚬收项A(yù)測(cè)。

例如，某線性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)若在高濕環(huán)境下出現(xiàn)振動(dòng)升高，信標(biāo)上的處理器即可判斷設(shè)備需要潤滑并立即發(fā)送告警，實(shí)現(xiàn)提前維護(hù)、減少停機(jī)時(shí)間。同一組數(shù)據(jù)還可為產(chǎn)品工程師提供設(shè)計(jì)反饋，例如使用更適合濕度環(huán)境的潤滑劑或優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

三、智能信標(biāo)落地的挑戰(zhàn)與解決方案

要充分發(fā)揮 IoT 數(shù)據(jù)采集與智能分析的價(jià)值，關(guān)鍵在于優(yōu)化數(shù)據(jù)處理路徑。將數(shù)據(jù)全部送至云端分析意味著：

• 增加通信延遲

• 暴露更多安全風(fēng)險(xiǎn)

• 消耗網(wǎng)絡(luò)資源

因此，智能信標(biāo)的趨勢(shì)是將 AI / ML 算法嵌入本地（Edge AI、TinyML）。這些模型由嵌入式處理器執(zhí)行，可進(jìn)行：

• 簡單模式匹配（如濕度與振動(dòng)的相關(guān)性）

• 趨勢(shì)預(yù)測(cè)（如提前識(shí)別磨損風(fēng)險(xiǎn)）

其核心優(yōu)勢(shì)包括：

• 無需依賴網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)時(shí)分析

• 降低能耗，延長電池壽命

• 增強(qiáng)系統(tǒng)安全性與獨(dú)立性

盡管如此，智能設(shè)備最終仍需與服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信。而傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)往往依賴：

• 串行協(xié)議：PROFIBUS、DeviceNet、CANOpen、Modbus RTU

• 以太網(wǎng)協(xié)議：PROFINET、EtherCAT、EtherNet/IP、Ethernet POWERLINK

這些方案均需布線，易受 EMI、線纜長度衰減與工廠布線成本等問題制約。

1. 藍(lán)牙：低功耗、免布線的替代方案

藍(lán)牙尤其是 BLE（Bluetooth Low Energy），實(shí)現(xiàn)了：

• 150 m 級(jí)廣播距離

• 紐扣電池供電

• 低功耗高可靠傳輸

BLE 采用 2.4 GHz ISM 頻段，盡管與 Wi-Fi、部分蜂窩網(wǎng)絡(luò)共享頻率，但其穿透能力強(qiáng)，適用于工業(yè)空間中的遮擋環(huán)境。

為解決多節(jié)點(diǎn)連通與信號(hào)衰減的問題，BLE 可構(gòu)建：

• 藍(lán)牙 Mesh 網(wǎng)絡(luò)

• 基于 IPv6 的多設(shè)備互聯(lián)

• 通過熱點(diǎn)中繼至云端

這使其成為工業(yè)無線化改造的關(guān)鍵技術(shù)之一。

四、智能信標(biāo)：將數(shù)據(jù)、分析與網(wǎng)絡(luò)連接融合

以 Blecon LTD 的 L02S-BCN 智能信標(biāo) 為例，該裝置將藍(lán)牙通信、傳感器采集、邊緣 ML 推理與電池供電融合于一體。

1. SoC 平臺(tái)：Nordic Semiconductor nRF54L15

L02S-BCN 基于 Nordic nRF54L15 多協(xié)議 SoC（圖 3），其核心特性包括：

• 多協(xié)議 2.4 GHz 射頻

• 支持 Bluetooth 5.4

• 支持 IEEE 802.15.3-2020

• 數(shù)據(jù)速率最高 4 Mbps

• 處理器與存儲(chǔ)

• 128 MHz Arm Cortex-M33

• 256 KB RAM

• 1.5 MB 非易失存儲(chǔ)器（斷網(wǎng)時(shí)可緩存大量數(shù)據(jù)）

• 安全能力（PSA Level 3）

• TrustZone 隔離

• 側(cè)信道保護(hù)

• 物理篡改檢測(cè)

這些設(shè)計(jì)確保信標(biāo)向云端發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密與完整性驗(yàn)證。

2. 片上傳感接口與數(shù)據(jù)采集能力

nRF54L15 集成：

• 14-bit ADC：采集溫度、濕度、氣壓、加速度、光照等模擬信號(hào)

• 多串行接口：SPI、TWI、UART，用于連接外部傳感模塊

• RTC 時(shí)間戳：用于事件關(guān)聯(lián)分析

信標(biāo)本體具備 IP67 防護(hù)等級(jí)，可通過膠貼、螺絲或扎帶固定于設(shè)備。

3. 作為嵌入式設(shè)備的“自診斷”能力

L02S-BCN 還集成：

• 基于 RISC-V 協(xié)處理器的 Memfault 平臺(tái)

• 檢測(cè)并上報(bào)軟件崩潰、系統(tǒng)故障

• 管理電池狀態(tài)

• 記錄用戶行為

• 支持 OTA 升級(jí)，無需現(xiàn)場(chǎng)返修

4. 移動(dòng)端與云端之間的 ML 協(xié)同

通過 Edge Impulse 平臺(tái)，信標(biāo)可運(yùn)行本地 ML 推理，實(shí)現(xiàn)：

• 無網(wǎng)絡(luò)延遲

• 極低功耗

• 支持長期電池運(yùn)行（1000 mAh CR2477 紐扣電池）

信標(biāo)尺寸為 69.9 × 46.7 × 18 mm，支持現(xiàn)場(chǎng)更換電池。

五、結(jié)語：藍(lán)牙智能信標(biāo)為 IoT 與工業(yè)設(shè)備注入智能能力

藍(lán)牙智能信標(biāo)將 傳感 → 分析 → 連接 三要素融合，使原本無法聯(lián)網(wǎng)或不具備復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)能力的工業(yè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)：

• 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

• 用戶行為分析

• 預(yù)測(cè)性維護(hù)

• 遠(yuǎn)程軟件管理

基于 Nordic nRF54L15 SoC 的 Blecon L02S-BCN，展示了如何在極低功耗、強(qiáng)安全性與可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下部署智能信標(biāo)，使工業(yè)設(shè)備真正成為可管理、可分析的智能系統(tǒng)。

在快速迭代的產(chǎn)品開發(fā)與維護(hù)周期中，這類智能信標(biāo)將成為 IoT 系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)件，加速設(shè)備數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。