物聯(lián)網(wǎng)工作原理

2021.04.02

在物聯(lián)網(wǎng)時代,無處不在的傳感設(shè)備猶如無數(shù)雙"銳眼",將眾多的貼有電子標(biāo)簽的物品盡收眼底。物聯(lián)網(wǎng)中央信息處理系統(tǒng)則通過云計算等技術(shù),對整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、設(shè)備、物品和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時的運(yùn)算、控制和管理。在這個網(wǎng)絡(luò)中,物品(商品)能夠彼此進(jìn)行"交流",而不需要人的干預(yù)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
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1.物聯(lián)網(wǎng)參考體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是利用射頻識別(RFID) 技術(shù),通過計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。RFID標(biāo)簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息,通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可將這些信息自動采集到中央信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識別,進(jìn)而通過開放性的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的交換和共享,實(shí)現(xiàn)對物品的"透明"管理。物聯(lián)網(wǎng)的參考體系結(jié)構(gòu)可分為三層,即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

(1)感知層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官,主要完成信息的收集與簡單處理。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識讀器、RFID 標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GNSS (全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))、傳感器、終端和傳感器網(wǎng)絡(luò)等,主要用于識別物體和采集信息,與人體結(jié)構(gòu)中的皮膚和五官的作用類似。

(2)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦,主要完成信息的遠(yuǎn)距離傳輸等功能。網(wǎng)絡(luò)層包括通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理,其作用類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。

(3)應(yīng)用層。應(yīng)用層主要完成服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)呈現(xiàn)的工作,其作用是將物聯(lián)網(wǎng)的"社會分工"與行業(yè)需求相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)廣泛的智能化。應(yīng)用層通過物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合,與行業(yè)需求相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化,其作用類似于人類的社會分工。

當(dāng)然,在感知層與網(wǎng)絡(luò)層之間通常還應(yīng)該包括接入層。接入層主要完成各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入,該層重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)各類接入方式,比如2G、3G、4G、Mesh 網(wǎng)絡(luò)、WiFi、有線或者衛(wèi)星等方式。與此同時,網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層之間也應(yīng)該包括支撐層,又稱中間件或著業(yè)務(wù)層。支撐層對下需要對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行認(rèn)知,進(jìn)而達(dá)到自適應(yīng)傳輸?shù)哪康?;該層完成信息的表達(dá)與處理,最終達(dá)到語義互操作和信息共享的目的。支撐層對上提供統(tǒng)一的接口與虛擬化支撐,其中虛擬化包括計算虛擬化和存儲虛擬化等,較為典型的技術(shù)是云計算。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
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2.物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)步驟

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)步驟主要包括三部分:①對物體屬性進(jìn)行標(biāo)識,屬性包括靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性,靜態(tài)屬性可以直接存儲在標(biāo)簽中,動態(tài)屬性需要先由傳感器實(shí)時探測;②需要識別設(shè)備完成對物體屬性的讀取,并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸的數(shù)據(jù)格式;③將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行?處理中心可能是分布式的,如家中的電腦或者手機(jī);也可能是集中式的,如中國移動的IDC),由處理中心完成物體通信的相關(guān)計算。

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是通過一系列的產(chǎn)業(yè)鏈來完成的,由應(yīng)用解決方案、傳感感知、傳輸通信和運(yùn)算處理等四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)構(gòu)成;物聯(lián)網(wǎng)以應(yīng)用解決方案為核心,集成應(yīng)用解決方案、傳感感知、傳輸通信和運(yùn)算處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié),構(gòu)成創(chuàng)新價值鏈。

(1)應(yīng)用解決方案是核心。物聯(lián)網(wǎng)在今后的一個相當(dāng)長的時期內(nèi),都將是面對某項(xiàng)具體的應(yīng)用而存在的,因此物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新、普及和應(yīng)用,均將以具體的應(yīng)用解決方案的整合創(chuàng)新為核心。

(2)傳感感知是基礎(chǔ)。作為物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢,傳感器是整個鏈條最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),其需求量也是最大的。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,大量的通用傳感設(shè)備將得到普及,特定領(lǐng)域的高端傳感器件也將獲得長足發(fā)展。

(3)傳輸通信是保障。對于大量細(xì)節(jié)和結(jié)點(diǎn)信息的感知,需要通過更便捷、更可能和更安全的方式傳輸匯集到中心結(jié)點(diǎn)或者提供給信息處理單元,可以提供海量結(jié)點(diǎn)地址的下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6技術(shù),以及無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?G/4G和LTE技術(shù),都為大范圍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用傳輸提供了可能。

(4)運(yùn)算處理是能力。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是以大量信息結(jié)點(diǎn)的實(shí)時感知和綜合智能反饋處理為突出特征的。集中式的超級運(yùn)算以及分布式的云計算已成為物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)算發(fā)展的兩條可選路徑,針對具體應(yīng)用所選擇的數(shù)據(jù)模型與算法是提升處理智能和效能的關(guān)鍵。


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