物联网工作原理

  • 2021-04-02 15:58 /
  • 作者:讯维

在物联网时代,无处不在的传感设备犹如无数双"锐眼",将众多的贴有电子标签的物品尽收眼底。物联网中央信息处理系统则通过云计算等技术,对整个网络内的人员、设备、物品和基础设施实施实时的运算、控制和管理。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行"交流",而不需要人的干预。

物联网应用

1.物联网参考体系结构

物联网的实质是利用射频识别(RFID) 技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络可将这些信息自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息的交换和共享,实现对物品的"透明"管理。物联网的参考体系结构可分为三层,即感知层、网络层和应用层。

(1)感知层。感知层是物联网的皮肤和五官,主要完成信息的收集与简单处理。感知层包括二维码标签和识读器、RFID 标签和读写器、摄像头、GNSS (全球导航卫星系统)、传感器、终端和传感器网络等,主要用于识别物体和采集信息,与人体结构中的皮肤和五官的作用类似。

(2)网络层。网络层是物联网的神经中枢和大脑,主要完成信息的远距离传输等功能。网络层包括通信网与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理,其作用类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

(3)应用层。应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作,其作用是将物联网的"社会分工"与行业需求相结合,实现广泛的智能化。应用层通过物联网与行业专业技术深度融合,与行业需求相结合,实现行业智能化,其作用类似于人类的社会分工。

当然,在感知层与网络层之间通常还应该包括接入层。接入层主要完成各类设备的网络接入,该层重点强调各类接入方式,比如2G、3G、4G、Mesh 网络、WiFi、有线或者卫星等方式。与此同时,网络层与应用层之间也应该包括支撑层,又称中间件或着业务层。支撑层对下需要对网络资源进行认知,进而达到自适应传输的目的;该层完成信息的表达与处理,最终达到语义互操作和信息共享的目的。支撑层对上提供统一的接口与虚拟化支撑,其中虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等,较为典型的技术是云计算。

物联网系统

2.物联网的实现步骤

物联网的实现步骤主要包括三部分:①对物体属性进行标识,属性包括静态属性和动态属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要先由传感器实时探测;②需要识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;③将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可能是分布式的,如家中的电脑或者手机;也可能是集中式的,如中国移动的IDC),由处理中心完成物体通信的相关计算。

物联网的实现是通过一系列的产业链来完成的,由应用解决方案、传感感知、传输通信和运算处理等四大关键环节构成;物联网以应用解决方案为核心,集成应用解决方案、传感感知、传输通信和运算处理等关键环节,构成创新价值链。

(1)应用解决方案是核心。物联网在今后的一个相当长的时期内,都将是面对某项具体的应用而存在的,因此物联网的创新、普及和应用,均将以具体的应用解决方案的整合创新为核心。

(2)传感感知是基础。作为物联网的神经末梢,传感器是整个链条最基础的环节,其需求量也是最大的。随着物联网的发展,大量的通用传感设备将得到普及,特定领域的高端传感器件也将获得长足发展。

(3)传输通信是保障。对于大量细节和结点信息的感知,需要通过更便捷、更可能和更安全的方式传输汇集到中心结点或者提供给信息处理单元,可以提供海量结点地址的下一代互联网IPv6技术,以及无线数据传输的3G/4G和LTE技术,都为大范围的物联网应用传输提供了可能。

(4)运算处理是能力。物联网的应用是以大量信息结点的实时感知和综合智能反馈处理为突出特征的。集中式的超级运算以及分布式的云计算已成为物联网运算发展的两条可选路径,针对具体应用所选择的数据模型与算法是提升处理智能和效能的关键。

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