1、物联网的层次结构
物联网可以分为三个层次,底层是用来感知数据的感知层,即利用传感器 、 二维码 、 RFID等设备随时随地获取物体的信息。第二层是数据传输处理的网络层,即通过各种传感网络与互联网的融合,将物体当前的信息实时准确地传递出去。第三层则是与行业需求结合的应用层,即通过智能计算 、 云计算等对物体进行智能化控制。
1.1 感知层
感知层用于识别物体 、 采集信息。感知层包括二维码标签和识读器 、 RFID 标签和读写器 、 摄像头 、 GPS 、 传感器 、 M2M终端 、 传感器网关等,主要功能是识别物体 、 采集信息,与人体结构中皮肤和五官的作用类似。
感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器 、 数码相机等设备,采集外部物理世界的数据,然后通过 RFID 、条码 、工业现场总线 、蓝牙 、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术 、 短距离无线通信技术等。对于目前关注和应用较多的 RFID 网络来说,附着在设备上的 RFID 标签和用来识别 RFID 信息的扫描仪 、 感应器都属于物联网的感知层。
在这一类物联网中被检测的信息就是 RFID 标签的内容,现在的电子不停车收费系统( Electronic Toll Collection , ETC ) 、 超市仓储管理系统 、 飞机场的行李自动分类系统等都用到了这个层次的设备。
1.2 网络层
网络层用于传递信息和处理信息。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,类似于人体结构中的神经中枢和大脑。
网络层解决的是传输和预处理感知层所获得数据的问题。这些数据可以通过移动通信网 、互联网 、企业内部网 、各类专网 、小型局域网等进行传输。特别是在三网融合后,有线电视网也能承担物联网网络层的功能,有利于物联网的加快推进。网络层所需要的关键技术包括长距离有线和无线通信技术 、网络技术等。
物联网的网络层将建立在现有的移动通信网和互联网基础上。物联网通过各种接入设备与移动通信网和互联网相连,例如,手机付费系统中由刷卡设备将内置手机的 RFID 信息采集上传到互联网,网络层完成后台鉴权认证,并从银行网络划账。
网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术,包括传感网数据的存储 、查询 、分析 、挖掘和理解,以及基于感知数据决策的理论与技术。云计算平台作为海量感知数据的存储 、 分析平台,将是物联网网络层的重要组成部分,也是应用层众多应用的基础。在产业链中,通信网络运营商和云计算平台提供商将在物联网网络层占据重要的地位。
1.3 应用层
应用层实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合,结合行业需求实现行业智能化,这类似于人们的社会分工。物联网应用层利用经过分析处理的感知数据,为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可分为监控型(物流监控 、 污染监控) 、查询型(智能检索 、远程抄表) 、控制型(智能交通 、智能家居、路灯控制)和扫描型(手机钱包 、高速公路不停车收费)等。
应用层解决的是信息处理和人机交互的问题。网络层传输而来的数据在这一层进入各类信息系统进行处理,并通过各种设备与人进行交互。这一层也可按形态直观地划分为两个子层。一个是应用程序层,进行数据处理,它涵盖了国民经济和社会的每一领域,包括电力 、医疗 、银行 、交通 、环保 、物流 、工业 、农业 、城市管理 、家居生活等,其功能可包括支付 、监控 、安保 、定位 、盘点 、预测等,可用于政府 、企业 、社会组织 、家庭 、个人等。这正是物联网作为深度信息化的重要体现。另一个是终端设备层,提供人机接口。
物联网虽然是 “ 物物相连的网 ”,但最终要以人为本,还是需要人的操作与控制,不过这里的人机界面已远远超出现实中人与计算机交互的概念,而是泛指与应用程序相连的各种设备与人的交互。应用层是物联网发展的体现,软件开发 、 智能控制技术将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。各种行业和家庭应用的开发将会推动物联网的普及,也给整个物联网产业链带来丰厚的利润。
2、物联网的应用
物联网可以看作人类与应用系统现有互动方式的延伸,而这种延伸是通过物体通信与集成的新层面实现的。物联网将对传统的数据采集系统和局部自动辨识系统的性能有所要求,进而提升各类应用系统的价值。具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将物联网与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。
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