嵌入式晶片與雲端資料整合應用

2025-04-20
嵌入式晶片與雲端資料整合應用 圖片

本公司在實際專案中使用嵌入式晶片,透過 HTTP 通訊協定 將感測資料傳送至 Google Cloud 雲端資料庫,實現工業設備的遠端監控與數據分析。

📡 雙向任務運作機制
  • 透過 RS-485 模組 與感測器進行不間斷通訊,實時擷取傾斜角、溫度、環境數據等資訊
  • 將擷取的資料即時上傳至雲端,搭配封包檢查與重傳機制,確保資料準確無遺
RS-485 示意圖

RS-485 是什麼?為什麼適合用於工業現場?

  • 長距離傳輸能力:可達 1.2 公里,適合部署在大型工地或工廠現場
  • 抗干擾性高:差分訊號設計可有效抑制電磁干擾(EMI),提升通訊穩定度
  • 多點連線:可支援最多 32 台裝置共用一條總線,降低佈線成本
  • 常見協定支援:可搭配 MODBUS RTU 等標準工業協定,方便整合各式感測器

在資料傳輸方面,我們透過自建的 API 接收資料,並由 Cloud Functions 或 App Engine 處理與存入資料庫。

為確保資料可靠性與安全性,我們實作以下機制:

  • 封包重送機制:裝置未收到成功回應(HTTP 200)時,自動重送資料
  • 連線中斷緩存:裝置於網路不穩時會暫存資料,恢復後補傳
  • 加密通訊:全程使用 HTTPS 傳輸,保護資料隱私與完整性
  • API 權杖驗證:每台裝置需攜帶授權憑證才可寫入資料
Firestore 架構圖
☁️ 使用 Firestore 儲存感測資料

為了妥善管理大量感測裝置所產生的資料,我們選擇 Google Firestore 作為後端資料儲存解決方案。Firestore 是一種高度彈性的 NoSQL 雲端資料庫,具備即時更新、自動擴充與安全性高的特點,非常適合 IoT 系統使用。

  • NoSQL 架構:採用文件(Document)與集合(Collection)架構,便於儲存非結構化資料並快速擴充
  • 即時同步能力:可即時監聽資料變化並自動推送更新,提升前端反應速度
  • 高可用與彈性擴充:Google 提供自動擴容與多區域儲存,支援多裝置同時寫入
  • 權限控管:透過 Firebase Rules 可細緻控管每台裝置或使用者的讀寫權限

Firestore 與 Cloud Functions 無縫整合,裝置寫入資料後即可觸發事件處理流程,例如即時警報通知、資料轉換或統計分析,打造具備高自動化與彈性的工控系統。

目前此架構已成功部署於多個場域,如地面傾斜偵測、基樁工程、環境數據紀錄等。

後台網站可即時顯示圖表、儀表板與異常警報,協助客戶快速掌握現場狀況。