大家知道,互聯(lián)網(wǎng)是計算機(設(shè)備)的互聯(lián),通過設(shè)備的物理連接和協(xié)議實現(xiàn)互通,而最終實現(xiàn)了人與人的信息交流。
物聯(lián)網(wǎng)是物的互聯(lián),實現(xiàn)物與物的交流。它是通過傳感和交互,來完成物與物間的相互感知和互聯(lián)。 傳感有時也需要建立物與物之間的物理連接,而更多的是沒有物理的連接,如紅外傳感、圖像傳感等。
物聯(lián)網(wǎng)強調(diào)廣義“物”的概念;“物”可以是人、物品、工具、車輛及任務(wù)、過程等。這個物的定義決定了物聯(lián)網(wǎng)無所不包、無所不在。系統(tǒng)可大可小,小到一個傳感器,大到全球系統(tǒng)。
大家很容易把物聯(lián)網(wǎng)理解為物流網(wǎng)。全球性鏈鎖企業(yè)、大公司的資源管理及全球性物流系統(tǒng)都是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的大型的物流網(wǎng),具有物聯(lián)網(wǎng)的屬性和特點,是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一種形式和重要領(lǐng)域。但只是初級的物聯(lián)網(wǎng),目前的信息家電和智能家居也是如此。
物聯(lián)網(wǎng)要素
能夠表明物聯(lián)網(wǎng)特征要素有:傳感(探測),物與物的感知。
傳感的功能包括三個層面:探測到物的存在、識別物的特征(身份、權(quán)限)、分析物的狀態(tài)。這就是真實感知的涵義。探測、識別、分析是逐步深入的,也是物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)研究和發(fā)展和過程。當前,很多傳感器實現(xiàn)了探測功能,有些具備了識別能力,但可以完成智能分析的還很少。
傳感器,將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備,也包括把一種電信號轉(zhuǎn)換成加一種電信號的設(shè)備。實現(xiàn)把各種模擬的物理參數(shù)(溫、壓、電等等)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。物聯(lián)網(wǎng)的管理目標(對象)是廣義的物,它們的狀態(tài)更是多樣的,如速度、溫度、壓力、重量、方位、姿態(tài)、開合甚至人情緒、行為等。因此、需要傳感器是多樣的。傳感要從靜態(tài)到動態(tài)探測,不真實到真實感知,還需要關(guān)鍵技術(shù)的突破和各類新傳感器的出現(xiàn)。
識別通常分為兩種方式:一是對特征載體的識別,一是對目標的直接識別(又稱本質(zhì)識別)。特征載體是系統(tǒng)賦予“物”的,就產(chǎn)生了特征載體與物的同一性問題,有時會影響感知的真實性。通過對物本身所具有特征進行識別則不存在這個問題,就是直接(本質(zhì))識別。要根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和要求來選擇適當?shù)姆绞?,如安防系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)的安全性要求決定特征識別方式。RFID及讀卡器是目前應(yīng)用最普遍的特征載體和傳感器,是目前物聯(lián)網(wǎng)最普遍采用的方式;生物特征識別利于實現(xiàn)真實感知,具有很好的應(yīng)用前景。
交互,物與物相互說話、互懂及協(xié)調(diào)地互動。
顯然,交互分互懂和互動兩個層面。我們說:互聯(lián)網(wǎng)是人機的交互,物聯(lián)網(wǎng)是物與物的交互。物之間互相說話,要互相聽懂,就是要對各種信息進行語義的解釋,要求系統(tǒng)有信息綜合處理和智能分析的功能。[nextpage]
互動既是自我調(diào)節(jié)、完善,保持系統(tǒng)良好的狀態(tài);系統(tǒng)又能對物進行控制,物與物之間一般是不需要人工干預(yù)和手動操作的自動控制。這就要求傳感器不是簡單的探測裝置,而是一個具有集傳感、控制、處理和執(zhí)行的(功能性的)微系統(tǒng)。既要完成上述的感知,又要實現(xiàn)交互。目前的許多系統(tǒng)還不是真正的物聯(lián)網(wǎng)或只是初級物聯(lián)網(wǎng),就是因為沒有實現(xiàn)交互,沒有實現(xiàn)真實的感知。
以上兩個要素構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)感知層,感知層也稱傳感網(wǎng),實現(xiàn)綜合感知。同時,它包括傳感器、控制器、處理器和執(zhí)行器,是完整的功能性(微)系統(tǒng)。
傳感與交互是物聯(lián)網(wǎng)最有特點的要素,表明物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、特征識別系統(tǒng)的差別;是物聯(lián)網(wǎng)研究的重點,是實現(xiàn)真正物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。這兩個要素最高層面就是信息的智能處理。
網(wǎng)絡(luò),物聯(lián)的信息傳輸和系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境。
它主要是數(shù)據(jù)傳輸(交換)的網(wǎng)絡(luò),也是指傳感器的布局?;ヂ?lián)網(wǎng)是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)最好的平臺,使物聯(lián)網(wǎng)成為可以自主生成、沒有邊界的系統(tǒng);專網(wǎng)或移動介質(zhì)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞揭埠芷毡椤?/P>
目標定位是物聯(lián)網(wǎng)的重要功能,主要通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和傳感器的布局來實現(xiàn),由此生成對象(物)的地理信息,產(chǎn)生運動軌跡,實現(xiàn)精確定位和動態(tài)監(jiān)控。
綜上所述,最新概念的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備三個特征,全面感知、可靠傳遞和智能處理。[nextpage]
物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)
各種形式的物聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用于不同場合的物聯(lián)網(wǎng)所具有的共同的基礎(chǔ)技術(shù)體系。通常由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三部份組成。
感知層,數(shù)據(jù)采集與綜合感知。
主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù),包括各類物理量、標識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術(shù)。傳感器組網(wǎng)和協(xié)同信息處理技術(shù)實現(xiàn)傳感器、RFID等數(shù)據(jù)采集技術(shù)所獲取數(shù)據(jù)的短距離傳輸、自組織組網(wǎng)以及多個傳感器對數(shù)據(jù)的協(xié)同信息處理過程。
感知層本身就是傳感網(wǎng),包括傳感器、控制器、處理器和執(zhí)行器,是一個功能性的自動、互動系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)層,實現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)。
能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送,它要將傳感網(wǎng)與移動通信系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)相連接,要求傳感技術(shù)與通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合。目前,移動通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已比較成熟,基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。物?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層包括內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及它們的組合。
應(yīng)用層,面向用戶的服務(wù)。
主要包含應(yīng)用支撐平臺子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能;應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、安全監(jiān)管、智能家居、堅強電網(wǎng)、安全防范等行業(yè)應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)可分為四層:感知層、傳輸層、技術(shù)支撐層和應(yīng)用層。
·感知層強調(diào)真實和智能,由海(量)計算支撐;
·傳輸層表明物聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸不局限于互聯(lián)網(wǎng),突出無線接入,強調(diào)泛在網(wǎng)的概念;
·技術(shù)支撐層又稱智能處理層,包括數(shù)據(jù)處理和支撐服務(wù),它需要云計算來支撐。這部份在上面的架構(gòu)中,是應(yīng)用層的一部份;
·應(yīng)用層,主要是指各種應(yīng)用平臺。
這樣的架構(gòu)可以理解為:物聯(lián)網(wǎng)是由泛在網(wǎng)連接起來的海計算和云計算系統(tǒng)。