物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、精心整理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(guò)射頻識(shí)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(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和治理的一種網(wǎng)絡(luò).當(dāng)每個(gè)而不是每種物品能夠被唯一標(biāo)識(shí)后,利用識(shí)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(shuō)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；一.；,要有一定的存儲(chǔ)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RFID

2、、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(guò)無(wú)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.智能處理精心整理利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識(shí)別等人工智能技術(shù),對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理,對(duì)物體實(shí)施智能化的限制.44.物聯(lián)網(wǎng)熟悉方面的誤區(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(wú)邊無(wú)際的無(wú)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(tái).誤區(qū)之三,認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是物-物互聯(lián)的無(wú)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；基于自身熟悉,把僅僅能夠互動(dòng)、通信的產(chǎn)

3、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)I*I'J1r1,傳感和識(shí)別技術(shù)廣是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實(shí)現(xiàn)物體限制的首要環(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(hào).識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識(shí)和位輅信息的獲取.,-JIg/網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和限制信息的雙向傳遞、路由和限制.重點(diǎn)包括低速近距離無(wú)線通信技術(shù)、低功耗路由、自組織通信、無(wú)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(wú)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(kù)和模糊計(jì)算等技術(shù),對(duì)收集的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行通用處理,重點(diǎn)涉

4、及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺(tái)效勞、信息呈現(xiàn)等.面向效勞的體系架構(gòu)(Service-orientedArchitecture,SOA)精心整理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(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口和調(diào)用方式聯(lián)系起來(lái),實(shí)現(xiàn)快速可重用的系統(tǒng)開發(fā)和部署.SOA可提升物聯(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(cè)系統(tǒng).從物聯(lián)網(wǎng)的功能上來(lái)說(shuō),應(yīng)該具備四個(gè)特征：一是全面感知水平,可以利用RFID、傳感器、二維條形碼等獲取被控/被測(cè)物體的信息；二是數(shù)據(jù)信息的可靠傳遞,可以通過(guò)各

5、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)代限制技術(shù)提供的智能計(jì)算方法,對(duì)大量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)j1X)%第二,行分析和處理,對(duì)物體實(shí)施智能化的限制.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.而根據(jù)更為科學(xué)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎?物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)分成：,-jI感知識(shí)別層',.J網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層治理效勞層綜合應(yīng)用層一感知識(shí)別層感知層是物聯(lián)網(wǎng)開展和應(yīng)用的根底,RFID技術(shù)、傳感和限制技術(shù)、短距離無(wú)線通信技術(shù)是感知層的主要技術(shù).精心整理例如張貼安裝在設(shè)備上的RFID標(biāo)簽和用來(lái)識(shí)別RFID信息的掃描儀、感應(yīng)器都屬于物聯(lián)網(wǎng)

6、的感知層.現(xiàn)在的高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)、超市倉(cāng)儲(chǔ)治理系統(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(guò)網(wǎng)絡(luò)層提交到后臺(tái)處理.當(dāng)后臺(tái)對(duì)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(duì)被控/被測(cè)對(duì)象的控制參數(shù)調(diào)整或發(fā)出某種提示信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)別層和治理效勞層,具有強(qiáng)大的紐帶作i1IX)(歲,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

7、網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和技術(shù)支持.IPv6的使用掃清了可接入網(wǎng),-JIg/絡(luò)的終端設(shè)備在數(shù)量上的限制.無(wú)線寬帶網(wǎng)：WiFi/WiMAX等無(wú)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(wú)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)中水平較低的節(jié)點(diǎn)的低速率、低通信半徑、低計(jì)算水平和低能量來(lái)源等特征.移動(dòng)通信網(wǎng):精心整理移動(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(tái).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.三治理效勞層治理效勞層位于感知識(shí)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)

8、用冠以“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(lái)自這一層.當(dāng)感知識(shí)別層生成的大量信息經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳輸會(huì)聚到治理效勞層,治理效勞層解決數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)與海量存儲(chǔ)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(wèn)題.1數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)義性.適應(yīng)這種需求,在物聯(lián)網(wǎng)中二'X1.,X工產(chǎn):,主要使用的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和新興數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng).關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)系統(tǒng)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)針對(duì)非關(guān)系型、分布式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),并不要求,-jI數(shù)據(jù)

9、庫(kù)具有確定的表模式,通過(guò)防止連接操作提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能2,海量信息存儲(chǔ)海量信息存儲(chǔ)早期采用大型效勞器存儲(chǔ),根本都是以效勞器為中央的處理模式,使用直連存儲(chǔ)DAS,DirectAttachedStorage,存儲(chǔ)設(shè)備包括磁盤陣列,磁帶庫(kù),光盤庫(kù)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(kù)等存儲(chǔ)設(shè)備備份時(shí),都是通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行,這是主要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)NAS,NetworkAttachedStorage技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ),精心整理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)中央數(shù)據(jù)中央不僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和配套設(shè)備(如通信/存儲(chǔ)設(shè)備),還包括冗余的數(shù)據(jù)通信連接/環(huán)境限制

10、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(guò)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)中央如Google/Hadoop數(shù)據(jù)中央.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(hitslist)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(duì)于相同的關(guān)鍵詞,會(huì)得到相同的查詢結(jié)果.*!'X1.'CXi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,j-J主動(dòng)識(shí)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

11、.5數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),-JIg/物聯(lián)網(wǎng)需要對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行更透徹的感知要求對(duì)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(cè)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(chǎng)營(yíng)銷那么可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)行銷和貨籃分析等方式獲取顧客購(gòu)物取向和興趣.精心整理四綜合應(yīng)用層傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了以數(shù)據(jù)為中央到以人為中央的轉(zhuǎn)化,典型應(yīng)用包括文件傳輸、電子郵件、萬(wàn)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

12、世界為中央,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(zhǎng)期,具有多樣化、規(guī)模化、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(lái)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)智能化的物流治理.I智能交通：通過(guò)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(lái)提升交通運(yùn)輸系統(tǒng)的安J-,卡全性、可治理性、運(yùn)輸效能同時(shí)降低能源消耗和對(duì)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(lái)了新的力量.通過(guò)建立以節(jié)能為目標(biāo)的建筑設(shè)備監(jiān)控網(wǎng),-jI/絡(luò),將各種設(shè)備和系統(tǒng)融合在一起,形成

13、以智能處理為中央的物聯(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(cè):精心整理通過(guò)對(duì)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(cè),跟蹤環(huán)境質(zhì)量的變化,確定環(huán)境質(zhì)量水平,為環(huán)境治理、污染治理、防災(zāi)減災(zāi)等工作提供根底信息、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,熟悉！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(chǔ)信息的條形碼.它

14、的優(yōu)點(diǎn)是信息容量大,譯碼可靠性高,糾錯(cuò)水平強(qiáng),制作本錢低,保密與防偽性能好.磁卡(magneticcar.：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(lái)識(shí)別身份或其他用途.根據(jù)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,I.X)(I,=7/-%"又可分為磁條卡和全涂磁卡兩種.j-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(integratedcircuitcard集成電路卡)：也叫做智能卡(smartcard),它是通過(guò),-jI在集

15、成電路芯片上寫的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行識(shí)別的.IC卡是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合ISO7816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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為接口設(shè)備IFD(InterfaceDevice)oIFD內(nèi)CPU通過(guò)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:精心整理射頻讀寫器向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,這樣在電磁波鼓勵(lì)下,LC諧振電路產(chǎn)生共振,從而使電容內(nèi)

16、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?將電容內(nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ),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(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),主要用來(lái)為各種物品建立唯一的身份標(biāo)識(shí),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(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)RFID的根本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合電感或電磁耦i1X1三合或雷達(dá)反射的傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別.j-JRFID的優(yōu)勢(shì)：與條形碼、磁卡、IC卡相比擬,

17、RFID卡在信息量、讀寫性能、讀取方式、智能化、抗干擾水平、使用壽命方面都具備不可替代的優(yōu)勢(shì),傳感器技術(shù),-jI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(guò)通信聯(lián)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò),共同協(xié)作來(lái)監(jiān)測(cè)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(cè)和自動(dòng)限制系統(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(shí)別系統(tǒng)的工作流程2.影像前處理4.比照數(shù)據(jù)庫(kù)6.字詞后處理8.結(jié)果輸出精心整理?1.影像輸入?3.文字特征抽取?5.比照識(shí)別?7.人工校正語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)主要包括特征提取技術(shù)、模式匹配準(zhǔn)那么及模型練習(xí)技術(shù)三個(gè)方面.藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球標(biāo)準(zhǔn),它以低本錢的近距離無(wú)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?藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE80