物聯(lián)網(wǎng)的基礎知識

1、1. 物聯(lián)網(wǎng)定義 目前較為公認的物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、 定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。當每個而不是每種物品能夠被唯一標識后,利用識別、通信和計算等技術(shù),在互聯(lián)網(wǎng)根底 上,構(gòu)建的連接各種物品的網(wǎng)絡,就是人們常說的物聯(lián)網(wǎng)。2. 物聯(lián)網(wǎng)中的“物的涵義要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)的范圍： 要有相應信息的接收器； 要有數(shù)據(jù)傳輸通路； 要有一定的存儲功能； 要有 CPU；33 物聯(lián)網(wǎng)的三大特征一般認為 , 物聯(lián)網(wǎng)具有以下的三大特征 : 全面感知利用

2、 RFID 、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息。 可靠傳遞 通過無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞給用戶。 智能處理 利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識別等人工智能技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。44. 物聯(lián)網(wǎng)認識方面的誤區(qū)誤區(qū)之一，把傳感器網(wǎng)絡或 RFID網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng)。誤區(qū)之二， 把物聯(lián)網(wǎng)當成互聯(lián)網(wǎng)的無邊無際的無限延伸， 把物聯(lián)網(wǎng)當成所有物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯(lián)網(wǎng)平臺。誤區(qū)之三，認為物聯(lián)網(wǎng)就是物 - 物互聯(lián)的無所不在的網(wǎng)絡，因此認為物聯(lián)網(wǎng)是空中樓閣，是 目前很難實現(xiàn)的技術(shù)。誤區(qū)之四，把物聯(lián)網(wǎng)當成個筐，什么都往里裝；基于自身認識

3、，把僅僅能夠互動、通信的 產(chǎn)品都當成物聯(lián)網(wǎng)應用。41. 感知、網(wǎng)絡通信和應用關(guān)鍵技術(shù) 傳感和識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)。 傳感器將物理世界中的物理量、化學量、生物量轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號。識別技術(shù)實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中物體標識和位臵信息的獲取。 網(wǎng)絡通信技術(shù) 主要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制 .重點包括低速近距離無線通信技術(shù)、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M通信增強、IP 承載技術(shù)、網(wǎng)絡傳送技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡融合接入技術(shù)以及認知無線電技術(shù)。 海量信息智能處理綜合運用高性能計算、人工智能、數(shù)據(jù)庫和模糊計算等技術(shù)，對收集的感知數(shù)據(jù)進行通用 處理，

4、重點涉及數(shù)據(jù)存儲、并行計算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺效勞、信息呈現(xiàn)等。 面向效勞的體系架構(gòu)( Service-oriented Architecture， SOA)是一種松耦合的軟件組件技術(shù)，它將應用程序的不同功能模塊化，并通過標準化的接口和調(diào)用方式聯(lián)系起來，實現(xiàn)快速可重用的系統(tǒng)開發(fā)和部署。SOA可提高物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴展性，提升應用開發(fā)效率，充分整合和復用信息資源物聯(lián)網(wǎng)的應用：食品平安，平安城市，人體健康，智能家居，智慧農(nóng)業(yè)。應用案例；光纖 傳感溫度檢測系統(tǒng)。從物聯(lián)網(wǎng)的功能上來說，應該具備四個特征：一是全面感知能力，可以利用 RFID傳感器、二維條形碼等獲取被控/被測物體的信息；二是數(shù)據(jù)信息的可靠傳遞，可

5、以通過各種電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去 ；三是可以智能處理，利用現(xiàn)代控制技術(shù)提供的智能計算方法，對大量數(shù)據(jù)和信息進行分析 和處理，對物體實施智能化的控制。四是可以根據(jù)各個行業(yè)、各種業(yè)務的具體特點形成各種單獨的業(yè)務應用，或者整個行業(yè)及 系統(tǒng)的建成應用解決方案。而按照更為科學及嚴謹?shù)谋硎?，物?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)應分成 : 感知識別層 網(wǎng)絡構(gòu)建層 管理效勞層 綜合應用層一感知識別層感知層是物聯(lián)網(wǎng)開展和應用的根底， RFID 技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)是 感知層的主要技術(shù)。例如張貼安裝在設備上的 RFID 標簽和用來識別 RFID 信息的掃描儀、 感應器都屬于物聯(lián) 網(wǎng)的感知

6、層?，F(xiàn)在的高速公路不停車收費系統(tǒng)、超市倉儲管理系統(tǒng)等都是基于這一類結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)。感知層由傳感器節(jié)點接入網(wǎng)關(guān)組成，智能節(jié)點感知信息溫度、濕度、圖像等 ，并自行組 網(wǎng)傳遞到上層網(wǎng)關(guān)接入點，由網(wǎng)關(guān)將收集到的感應信息通過網(wǎng)絡層提交到后臺處理。當后臺對數(shù)據(jù)處理完畢， 發(fā)送執(zhí)行命令到相應的執(zhí)行機構(gòu)完成對被控 / 被測對象的控制參數(shù) 調(diào)整或發(fā)出某種提示信號以實現(xiàn)對其的一個遠程監(jiān)控二網(wǎng)絡構(gòu)建層 網(wǎng)絡構(gòu)建層在物聯(lián)網(wǎng)四層模型中連接感知識別層和管理效勞層，具有強大的紐帶作用，高 效、穩(wěn)定、及時、平安地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡構(gòu)建層存在各種網(wǎng)絡形式，通 常使用的網(wǎng)絡形式有如下幾種： 互聯(lián)網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng) / 電信網(wǎng)是

7、物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡、平臺和技術(shù)支持。 IPv6 的使用掃清了可接入網(wǎng)絡的 終端設備在數(shù)量上的限制。 無線寬帶網(wǎng)：WiFi/WiMAX等無線寬帶技術(shù)的覆蓋范圍較廣，傳輸速度較快，為物聯(lián)網(wǎng)提供高速可靠廉價且不受接入設備位置限制的互聯(lián)手段。 無線低速網(wǎng)：ZigBee/ 藍牙/ 紅外等低速網(wǎng)絡協(xié)議能夠適應物聯(lián)網(wǎng)中能力較低的節(jié)點的低速率、低通信半 徑、低計算能力和低能量來源等特征。 移動通信網(wǎng)：移動通信網(wǎng)絡將成為“全面、隨時、隨地傳輸信息的有效平臺。高速、實時、高覆蓋率、 多元化處理多媒體數(shù)據(jù)，為“物品觸網(wǎng)創(chuàng)造條件。三管理效勞層管理效勞層位于感知識別和網(wǎng)絡構(gòu)建層之上，綜合應用層之下，人們通常把物聯(lián)網(wǎng)應用冠

8、 以“智能的名稱，如智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流等，其中的智慧就來自這一層。當感知識別層生成的大量信息經(jīng)過網(wǎng)絡層傳輸會聚到管理效勞層，管理效勞層解決數(shù)據(jù)如 何存儲數(shù)據(jù)庫與海量存儲技術(shù) 、如何檢索搜索引擎 、如何使用數(shù)據(jù)挖掘與機器學 習、如何不被濫用數(shù)據(jù)平安與隱私保護等問題。1 數(shù)據(jù)庫 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)特點是海量性，多態(tài)性，關(guān)聯(lián)性及語義性。適應這種需求，在物聯(lián)網(wǎng)中主要使 用的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫和新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為一項有著近半個世紀歷史的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，仍可在物聯(lián)網(wǎng)中使用， 為物聯(lián)網(wǎng)的運行提供支撐。 新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)NoSQ數(shù)據(jù)庫針對非關(guān)系型、分布式的數(shù)據(jù)存儲，并不要求數(shù)據(jù)庫 具有確定的表模式，

9、通過防止連接操作提升數(shù)據(jù)庫性能2. 海量信息存儲海量信息存儲早期采用大型效勞器存儲，根本都是以效勞器為中心的處理模式，使用直連 存儲 DAS ， Direct Attached Storage ，存儲設備包括磁盤陣列，磁帶庫，光盤庫等 作為效勞器的外設使用。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的開展，效勞器之間交換數(shù)據(jù)或向磁盤庫等存儲設備備份時，都是通過局域 網(wǎng)進行，這是主要應用網(wǎng)絡附加存儲 NAS， Network Attached Storage 技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng) 絡存儲，但這將占用大量的網(wǎng)絡開銷，嚴重影響網(wǎng)絡的整體性能。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心不僅包括計算機系統(tǒng)和配套設備(如通信 / 存儲設備)，還包括冗余的數(shù)據(jù)通信連 接

10、/環(huán)境控制設備 / 監(jiān)控設備及平安裝置，是一大型的系統(tǒng)工程。通過高度的平安性和可靠 性提供及時持續(xù)的數(shù)據(jù)效勞，為物聯(lián)網(wǎng)應用提供良好的支持。典型的數(shù)據(jù)中心如 Google/Hadoop 數(shù)據(jù)中心。4. 搜索引擎Web搜索引擎是一個能夠在合理響應時間內(nèi)，根據(jù)用戶的查詢關(guān)鍵詞，返回一個包含相關(guān) 信息的結(jié)果列表( hits list )效勞的綜合體。傳統(tǒng)的Web搜索引擎是基于查詢關(guān)鍵詞的，對于相同的關(guān)鍵詞，會得到相同的查詢結(jié)果。而物聯(lián)網(wǎng)時代的搜索引擎必須是從智能物體角度思考搜索引擎與物體之間的關(guān)系，主動識 別物體并提取有用信息。從用戶角度上的多模態(tài)信息利用，使查詢結(jié)果更精確，更智能， 更定制化。.5

11、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)需要對海量的數(shù)據(jù)進行更透徹的感知要求對海量數(shù)據(jù)多維度整合與分析，更深入的 智能化需要普適性的數(shù)據(jù)搜索和效勞，需要從大量數(shù)據(jù)中獲取潛在有用的且可被人理解的模式，根本類型有關(guān)聯(lián)分析，聚類分析，演化分析等。這些需求都使用了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。例如用于精準農(nóng)業(yè)可以實時監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，挖掘影響產(chǎn)量的重要因素，獲得產(chǎn)量最大化配 置方式。而用于市場營銷那么可以通過數(shù)據(jù)庫行銷和貨籃分析等方式獲取顧客購物取向和興趣。四綜合應用層 傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了以數(shù)據(jù)為中心到以人為中心的轉(zhuǎn)化， 典型應用包括文件傳輸、 電子郵件、 萬維網(wǎng)、電子商務、視頻點播、在線游戲和社交網(wǎng)絡等；而物聯(lián)網(wǎng)應用以“物或者物理世界為中心，

12、涵蓋物品追蹤、環(huán)境感知、智能物流、智能 交通、智能電網(wǎng)等等。物聯(lián)網(wǎng)應用目前正處于快速增長期，具有多樣化、規(guī)?；⑿袠I(yè)化 等特點。 智能物流：現(xiàn)代物流系統(tǒng)希望利用信息生成設備， 如 RFID 設備、感應器或全球定位系統(tǒng)等種種裝置與 互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡，并能夠在這個物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡中實現(xiàn)智能化的 物流管理。 智能交通：通過在根底設施和交通工具當中廣泛應用信息、通訊技術(shù)來提高交通運輸系統(tǒng)的平安性、 可管理性、運輸效能同時降低能源消耗和對地球環(huán)境的負面影響。 綠色建筑：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為綠色建筑帶來了新的力量。通過建立以節(jié)能為目標的建筑設備監(jiān)控網(wǎng)絡，將 各種設備和系統(tǒng)融合在一起，形成以智能處

13、理為中心的物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，有效的為建筑節(jié) 能減排提供有力的支撐。 智能電網(wǎng)： 以先進的通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)為根底，以電網(wǎng)設備間的信息交互為手段，以 實現(xiàn)電網(wǎng)運行的可靠、平安、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用平安為目的的先進的現(xiàn)代化電 力系統(tǒng)。 環(huán)境監(jiān)測：通過對人類和環(huán)境有影響的各種物質(zhì)的含量、排放量、以及各種環(huán)境狀態(tài)參數(shù)的檢測，跟 蹤環(huán)境質(zhì)量的變化，確定環(huán)境質(zhì)量水平，為環(huán)境管理、污染治理、防災減災等工作提供基 礎信息、方法指引和質(zhì)量保證。以上是前兩章的內(nèi)容，比擬重要，重點是原理，概倫，認識！ ！有空將前兩章瀏覽一遍！第三章是RFID技術(shù)！二維條形碼是在二維空間水平和豎直方向存儲信息的條形碼

14、。它的優(yōu)點是信息容量大，譯 碼可靠性高，糾錯能力強，制作本錢低，保密與防偽性能好。磁卡( magnetic card )：一種卡片狀的磁性記錄介質(zhì)，利用磁性載體記錄字符與數(shù)字信息， 用來識別身份或其他用途。按照使用基材的不同，磁卡可分為PET卡、PVC卡和紙卡三種；視磁層構(gòu)造的不同，又可分為磁條卡和全涂磁卡兩種。磁條內(nèi)可分為三個獨立的磁道，稱為 TK1,TK2,TK3.TK1最多可寫79個字母或字符；TK2最多可寫40個字符;TK3最多可寫107個字符。IC 卡( integrated circuit card集成電路卡)：也叫做智能卡( smart card )，它是通過在集成電路芯片上寫的

15、數(shù)據(jù)來進行識別的。IC 卡是將一個微電子芯片嵌入符合 ISO 7816 標準的卡基中，做成卡片形式 IC 卡 讀寫 器是 IC 卡與 應 用系統(tǒng) 間 的橋梁 ， 在 ISO 國際標 準中稱 之為接口設 備 IFDInterface Device 。IFD內(nèi)CPU通過一個接口電路與IC卡相連并進行通信。IC 卡接口電路是 IC 卡讀寫器中至關(guān)重要的局部，根據(jù)實際應用系統(tǒng)的不同，可選擇并行 通信、半雙工串行通信和 I2C 通信等不同的 IC 卡讀寫芯片。IC 卡工作的根本原理是：射頻讀寫器向 IC 卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個 IC 串聯(lián)諧振電路，其頻率與 讀寫器發(fā)射的頻率相同，這樣在電

16、磁波鼓勵下， LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了 電荷；在這個電荷的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存 儲，當所積累的電荷到達2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù) 發(fā)射出去或接受讀寫器的數(shù)據(jù)。RFID俗稱：電子標簽射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，主要用來為各種物品 建立唯一的身份標識， 是物聯(lián)網(wǎng)的重要支持技術(shù)。 組成包括：電子標簽， 讀寫器閱讀器， 以及作為效勞器的計算機。其中，電子標簽中包含RFID芯片和天線。無線射頻識別技術(shù)RFID的根本原理是利用射頻信號和空間耦合電感或電磁耦合或 雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識

17、別。RFID的優(yōu)勢：與條形碼、磁卡、IC卡相比擬，RFID卡在信息量、讀寫性能、讀取方式、 智能化、抗干擾能力、使用壽命方面都具備不可替代的優(yōu)勢， 傳感器技術(shù) 傳感器網(wǎng)絡是一種由傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)絡，其中每個傳感器節(jié)點都具有傳感器，微處理器，以及通信單元，節(jié)點之間通過通信聯(lián)絡組成網(wǎng)絡，共同協(xié)作來監(jiān)測各種物理量和事件。 傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中獲得信息的主要設備?常見的傳感器包括溫度，壓力，濕度，光電，霍爾磁性傳感器，等等。傳感器的應用范圍：工業(yè)檢測和自動控制系統(tǒng)、傳感器、家用電器、機器人、醫(yī)療及人體 醫(yī)學、環(huán)境保護、航空及航天、遙感技術(shù)OCR識別系統(tǒng)的工作流程? 1.影像輸入2.影像前處理? 3.文字特征抽取4.比照數(shù)據(jù)庫? 5.比照識別6.字詞后處理? 7.人工校正8.結(jié)果輸出語音識別技術(shù)主要包括特征提取技術(shù)、模式匹配準那么及模型訓練技術(shù)三個方面。藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球標準，它以低本錢的近距離無線連接為 根底，為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別連接?