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)每個而不是每種物品能夠被唯一標(biāo)識后，利用識別、通信和計算等技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)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 :

2、全面感知利用 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(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(zhǔn)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(jìn)行分析和處理，對物體實施智能化的 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，是目前很難實現(xiàn)的技術(shù)。 誤區(qū)之四，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成個筐，什么都往里裝

3、；基于自身認(rèn)識，把僅僅能夠互動、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)實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識和位臵信息的獲取。M2M 通信增強(qiáng)、 IP 承載技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳送 網(wǎng)絡(luò)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(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)用高性能計算、 人工智能、 數(shù)據(jù)庫和模糊計算等技術(shù)， 對收

4、集的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行通用處理， 重點(diǎn)涉及數(shù)據(jù)存儲、 并行計算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務(wù)、信息呈現(xiàn)等。 面向服務(wù)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：食品安全，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

5、/ 被測物體的信息 ; 二是數(shù)據(jù)信息的可靠傳遞，可以通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(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，對物體實施智能 化的控制。四是可以根據(jù)各個行業(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?，物?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)分成 : 感知識別層 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層 管理服務(wù)層 綜合應(yīng)用層一感知識別層 感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)， 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

6、識別 RFID信息的掃描儀、 感應(yīng)器都屬于物聯(lián)網(wǎng)的感知層。 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)。，并自行組網(wǎng)傳遞到上層網(wǎng)關(guān)接入感知層由傳感器節(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)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 號以實現(xiàn)對其的一個遠(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服務(wù)層，具有強(qiáng)大的紐帶作用，高效、穩(wěn)定、及時、安全地 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

7、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(luò)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。三管理服務(wù)層 管理服務(wù)層位于感知

8、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)層傳輸匯聚到管理服務(wù)層，管理服務(wù)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)安全與隱私保護(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)作為一項有著近半個世紀(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)（

9、 NoSQL 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，通 過避免連接操作提升數(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服務(wù)器存儲， 基本都是以服務(wù)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）作為服務(wù)器的外設(shè)使用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)或向磁盤庫等存儲設(shè)備備份時，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

10、。. 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心不僅包括計算機(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 / 環(huán)境控制設(shè)備 /監(jiān)控設(shè)備及安全裝置，是一大型的系統(tǒng)工程。通過高度的安全性和可靠性提供及時持續(xù)的數(shù)據(jù)服務(wù)，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 搜索引擎是一個能夠在合理響應(yīng)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） 服務(wù)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)

11、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 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) 搜索和服務(wù)，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， 基本類型有關(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。 而用于市場營銷則可以通過數(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

12、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，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)?；⑿袠I(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 的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，并能夠在這個物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)智能化的物流管理。 智能交通： 通過在基礎(chǔ)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)的安全性、可管理性、運(yùn)輸效能同時 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)

13、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)為基礎(chǔ)，以電網(wǎng)設(shè)備間的信息交互為手段，以實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、安 全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全為目的的先進(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，比較重要，重點(diǎn)是原理，概倫，

14、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。 它的優(yōu)點(diǎn)是信息容量大， 譯碼可靠性高， 糾錯能力強(qiáng)， 制作成本低，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(dú)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。

15、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數(shù)據(jù)來進(jìn) 行識別的。IC卡是將一個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 IFD(Interface Device)。IFD內(nèi) CPU通過一個接口電路與 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)重要的部分， 根據(jù)實際應(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 卡工作的基本原理

16、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， 這樣在電磁波激勵下， 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碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到 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(biāo)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(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） ，以及作為服務(wù)器的計算機(jī)。其中，電子標(biāo)簽中 包含 RFID芯片

17、和天線。無線射頻識別技術(shù)（ RFID）的基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 現(xiàn)對被識別物體的自動識別。主從 數(shù)據(jù)流RFID的優(yōu)勢：與條形碼、磁卡、 IC 卡相比較， 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2. 影像前處理4. 對比數(shù)據(jù)庫6. 字詞后處理8. 結(jié)果輸出? 1. 影像輸入? 3. 文字特征抽取? 5. 對比識別? 7. 人工校正語音識別技術(shù)主要包括特征提取技術(shù)、模式匹配準(zhǔn)則及模型訓(xùn)練技術(shù)三個方面。 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規(guī)范， 它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)， 為固定與移動設(shè)備 通信環(huán)境建立一個特別連接? 藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE802.15，工作在 2.4GHz 頻帶，帶寬為 1Mb/s 。? 無線通信是移動通信