物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識

1、1. 物聯(lián)網(wǎng)定義 目前較為公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別RFID裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、 定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)每個(gè)而不是每種物品能夠被唯一標(biāo)識后,利用識別、通信和計(jì)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(luò),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(yīng)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(rèn)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(shí)隨地獲取物體的信息。 可靠傳遞 通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給用戶。 智能處理 利用云計(jì)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(jìn)行分析和處理，對物體實(shí)施智能化的控制。44. 物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識方面的誤區(qū)誤區(qū)之一，把傳感器網(wǎng)絡(luò)或 RFID網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng)。誤區(qū)之二， 把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成互聯(lián)網(wǎng)的無邊無際的無限延伸， 把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)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(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是物 - 物互聯(lián)的無所不在的網(wǎng)絡(luò)，因此認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是空中樓閣，是 目前很難實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。誤區(qū)之四，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成個(gè)筐，什么都往里裝；基于自身認(rèn)識

3、，把僅僅能夠互動(dòng)、通信的 產(chǎn)品都當(dāng)成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。41. 感知、網(wǎng)絡(luò)通信和應(yīng)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(shí)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(xué)量、生物量轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號。識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識和位臵信息的獲取。 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 主要實(shí)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(diǎn)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(qiáng)、IP 承載技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入技術(shù)以及認(rèn)知無線電技術(shù)。 海量信息智能處理綜合運(yùn)用高性能計(jì)算、人工智能、數(shù)據(jù)庫和模糊計(jì)算等技術(shù)，對收集的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行通用 處理，

4、重點(diǎn)涉及數(shù)據(jù)存儲、并行計(jì)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(yīng)用程序的不同功能模塊化，并通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口和調(diào)用方式聯(lián)系起來，實(shí)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(kuò)展性，提升應(yīng)用開發(fā)效率，充分整合和復(fù)用信息資源物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用：食品平安，平安城市，人體健康，智能家居，智慧農(nóng)業(yè)。應(yīng)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(yīng)該具備四個(gè)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(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)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(jì)算方法，對大量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析 和處理，對物體實(shí)施智能化的控制。四是可以根據(jù)各個(gè)行業(yè)、各種業(yè)務(wù)的具體特點(diǎn)形成各種單獨(dú)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，或者整個(gè)行業(yè)及 系統(tǒng)的建成應(yīng)用解決方案。而按照更為科學(xué)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎觯锫?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)分成 : 感知識別層 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層 管理效勞層 綜合應(yīng)用層一感知識別層感知層是物聯(lián)網(wǎng)開展和應(yīng)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(shè)備上的 RFID 標(biāo)簽和用來識別 RFID 信息的掃描儀、 感應(yīng)器都屬于物聯(lián) 網(wǎng)的感知

6、層。現(xiàn)在的高速公路不停車收費(fèi)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(diǎn)接入網(wǎng)關(guān)組成，智能節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，由網(wǎng)關(guān)將收集到的感應(yīng)信息通過網(wǎng)絡(luò)層提交到后臺處理。當(dāng)后臺對數(shù)據(jù)處理完畢， 發(fā)送執(zhí)行命令到相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)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(shí)現(xiàn)對其的一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控二網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層 網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)大的紐帶作用，高 效、穩(wěn)定、及時(shí)、平安地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層存在各種網(wǎng)絡(luò)形式，通 常使用的網(wǎng)絡(luò)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(luò)、平臺和技術(shù)支持。 IPv6 的使用掃清了可接入網(wǎng)絡(luò)的 終端設(shè)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(jià)且不受接入設(shè)備位置限制的互聯(lián)手段。 無線低速網(wǎng)：ZigBee/ 藍(lán)牙/ 紅外等低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中能力較低的節(jié)點(diǎn)的低速率、低通信半 徑、低計(jì)算能力和低能量來源等特征。 移動(dòng)通信網(wǎng)：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將成為“全面、隨時(shí)、隨地傳輸信息的有效平臺。高速、實(shí)時(shí)、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(luò)構(gòu)建層之上，綜合應(yīng)用層之下，人們通常把物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(dāng)感知識別層生成的大量信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)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(jī)器學(xué) 習(xí)、如何不被濫用數(shù)據(jù)平安與隱私保護(hù)等問題。1 數(shù)據(jù)庫 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)是海量性，多態(tài)性，關(guān)聯(lián)性及語義性。適應(yīng)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(xiàng)有著近半個(gè)世紀(jì)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(yùn)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(shè)備包括磁盤陣列，磁帶庫，光盤庫等 作為效勞器的外設(shè)使用。隨著網(wǎng)絡(luò)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(shè)備備份時(shí)，都是通過局域 網(wǎng)進(jìn)行，這是主要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)附加存儲 NAS， Network Attached Storage 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)存儲，但這將占用大量的網(wǎng)絡(luò)開銷，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的整體性能。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心不僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和配套設(shè)備(如通信 / 存儲設(shè)備)，還包括冗余的數(shù)據(jù)通信連 接

10、/環(huán)境控制設(shè)備 / 監(jiān)控設(shè)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(shí)持續(xù)的數(shù)據(jù)效勞，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(gè)能夠在合理響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)用戶的查詢關(guān)鍵詞，返回一個(gè)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(shí)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(dòng)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(jìn)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(zhǔn)農(nóng)業(yè)可以實(shí)時(shí)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(yīng)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(yīng)用包括文件傳輸、 電子郵件、 萬維網(wǎng)、電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播、在線游戲和社交網(wǎng)絡(luò)等；而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(yīng)用目前正處于快速增長期，具有多樣化、規(guī)?；?、行業(yè)化 等特點(diǎn)。 智能物流：現(xiàn)代物流系統(tǒng)希望利用信息生成設(shè)備， 如 RFID 設(shè)備、感應(yīng)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(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，并能夠在這個(gè)物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)智能化的 物流管理。 智能交通：通過在根底設(shè)施和交通工具當(dāng)中廣泛應(yīng)用信息、通訊技術(shù)來提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的平安性、 可管理性、運(yùn)輸效能同時(shí)降低能源消耗和對地球環(huán)境的負(fù)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(biāo)的建筑設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將 各種設(shè)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(yīng)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(jìn)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(shè)備間的信息交互為手段，以 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、平安、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用平安為目的的先進(jìn)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(zāi)減災(zāi)等工作提供基 礎(chǔ)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(diǎn)是原理，概倫，認(rèn)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(diǎn)是信息容量大，譯 碼可靠性高，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，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(gè)獨(dú)立的磁道，稱為 TK1,TK2,TK3.TK1最多可寫79個(gè)字母或字符；TK2最多可寫40個(gè)字符;TK3最多可寫107個(gè)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(jìn)行識別的。IC 卡是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合 ISO 7816 標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片形式 IC 卡 讀寫 器是 IC 卡與 應(yīng) 用系統(tǒng) 間 的橋梁 ， 在 ISO 國際標(biāo) 準(zhǔn)中稱 之為接口設(shè) 備 IFDInterface Device 。IFD內(nèi)CPU通過一個(gè)接口電路與IC卡相連并進(jìn)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(shí)際應(yīng)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(gè) 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(lì)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(gè)電荷的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存 儲，當(dāng)所積累的電荷到達(dá)2V時(shí)，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(biāo)簽射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，主要用來為各種物品 建立唯一的身份標(biāo)識， 是物聯(lián)網(wǎng)的重要支持技術(shù)。 組成包括：電子標(biāo)簽， 讀寫器閱讀器， 以及作為效勞器的計(jì)算機(jī)。其中，電子標(biāo)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(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對被識別物體的自動(dòng)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(luò)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有傳感器，微處理器，以及通信單元，節(jié)點(diǎn)之間通過通信聯(lián)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)，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(shè)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(yīng)用范圍：工業(yè)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感器、家用電器、機(jī)器人、醫(yī)療及人體 醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、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(zhǔn)那么及模型訓(xùn)練技術(shù)三個(gè)方面。藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)，它以低本錢的近距離無線連接為 根底，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接?