如图所示
物联网的主要构架应该有:
感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用
微控制器和处理器
微控制器 - 微控制器英文写法是 Microcontroller Unit,简写为MCU。微控制器是将计算机运行所需要的一些资源(如ROM、RAM、I/O、定时器、ADC、DAC等)集成到了一个芯片上,可称之为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),俗称为单片机。因软件存放在微控制器的存储器中,与硬件紧密配合使用,又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit,EMCU)。
处理器 - 处理器又称为中央处理器(CPU,Central Processing Unit),处理器一般需要依赖外部的硬盘或存储介质进行运行,系统资源丰富、复杂。是计算机、电脑、平板和手机等的核心
根据处理性能的不同,运行的 *** 作系统也有所不同。微控制器多运行实时 *** 作系统(RTOS),对任务时间性要求比较高。处理器多运行Windows、Linux、Android、iOS等 *** 作系统,对任务处理能力要求比较高。
物联网 *** 作系统的特点
一般地,对实时性控制要求比较高的应用MCU用不到RTOS,如电机控制等。而随着物连接到网络的发展,对通信协议有了新的需求,RTOS就可以比较好地对通信进行管理。物联网 *** 作系统没有严格的定义,可以将物联网 *** 作系统特性,简单地概况如下:
连接 - 互联互通、互 *** 作性
安全 - 设备安全、通信安全、数据安全
能效 - 设备能耗管理
通信 - 支持通信协议,如低功耗蓝牙、以太网、Thread、 Wi-Fi、Zigbee、6LoWPAN、LPWAN(LoRa、NB-IoT…)等等
标准 - 开放标准,开放的标准有利于设备的互联互通
微控制器 *** 作系统
ARM mbed OS - ARM公司专为物联网 (IoT) 中的“物体”设计的开源嵌入式 *** 作系统,主要支持ARM Cortex-M微控制器
FreeRTOS - 非常流行的嵌入式 *** 作系统,支持多种微控制器
Contiki OS - Contiki是一个开源的物联网 *** 作系统。 Contiki将小型低成本、低功耗微控制器连接到互联网。Contiki是构建复杂无线系统的强大工具箱。
LiteOS - 类UNIX *** 作系统,多用于无线传感网络
RIOT - 物联网友好的 *** 作系统。RIOT实现了所有物联网相关的开放标准,支持连接、安全、耐用和隐私。
TinyOS - 适用于低功耗无线设备,用于无线传感器网络
Huawei LiteOS - 华为公司的 *** 作系统。Huawei LiteOS是轻量级的开源物联网 *** 作系统、智能硬件使能平台,可广泛应用于智能家居、穿戴式、车联网、制造业等领域,使物联网终端开发更简单、互联更加容易、业务更加智能、体验更加顺畅、数据更加安全。
μTenux - 基于ARM Cortex M0-M4的开源物联网嵌入式 *** 作系统。内核源于T-kernel。
RT-Thread - 中国的开源嵌入式实时 *** 作系统
ChibiOS/RT - 提供了一个嵌入式应用的完整开发环境(RTOS、HAL、外设驱动、支持文件和工具)
Micrium uCOS - 免费商业化应用需授权,2016年为Slicon Labs收购
Unison - Unison RTOS是面向IoT和M2M通信嵌入式应用的实时 *** 作系统
Zephyr - Zephyr项目是一个可扩展的实时 *** 作系统(RTOS),支持多种硬件架构,针对资源有限的设备进行了优化,并以安全性为基础构建。由Linux基金会托管。
eCos - eCos是面向嵌入式应用的免费开源实时 *** 作系统。高度可配置性使得eCos能够根据精确的应用需求进行定制,提供最佳的运行时性能和优化的硬件资源占用。
TI-RTOS Kernel - TI公司的RTOS
NXP MQX - NXP(原Freescale公司)的RTOS
处理器 *** 作系统
Android Things, Google物联网 *** 作系统
Windows 10 IoT,微软物联网 *** 作系统
SylixOS,是一款嵌入式硬实时 *** 作系统
还有更多的 *** 作系统,在此不一一列出。
IIoT是指工业物联网。广义上讲,它是指在交通、能源和工业部门的机械和车辆上应用仪器仪表、连接传感器和其他设备。就最普遍的观点,IIoT本质上是扩展到云的机器对机器(M2M)的支持。而在实践中,一个IIoT系统可能就像一个智能捕鼠器一样简单,而另一个IIoT系统则可能像一个全自动的大规模生产线一样复杂,该生产线可以通过一个巨大的多层网络跟踪维护、生产、甚至订购和配送。
IIoT与其他IoT物联网应用程序的不同之处在于,它专注于连接石油和天然气、电力公用事业和医疗保健等行业中的机器和设备。
物联网包括消费者级别的设备,例如健身器材或者智能家电等,在出现问题时通常不会产生紧急情况的应用程序。
简而言之,IIoT面临更多风险,因为系统故障和停机会导致生命危险或高风险情况。
IIoT将计算机从IT引入到 *** 作技术中,为仪器的开发提供了广阔的可能性,几乎为所有的工业运营带来了显着的效率和生产率的提升。
工业物联网联盟列出IIoT的这15个可能的用途:
1、智能工厂仓储应用
2、预测性和远程维护。
3、货运、商品和运输监控。
4、互联物流。
5、智能仪表和智能网格。
6、智能城市应用。
7、智能耕种和牲畜监控。
8、工业安全系统
9、能耗优化
10、工业供暖、通风和空调
11、制造设备监控。
12、资产跟踪和智能物流。
13、工业环境中的臭氧,气体和温度监控。
14、工人的安全和健康(条件)监控。
15、资产绩效管理举几个应用例子:1、基于位置的物联网,我们开着车出去吃饭,首先要找一家味道不错的饭馆,只要手机输入地址,类似口碑网一样会给你推荐很多饭馆,同时会显示这些饭馆现在有没有打折,还有没有位置,这些位置具体是靠近玻璃还是靠近厕所,如果你选中一家直接可以预定,当你到饭馆时发现没停车位,你通过手机可以马上知道最近的哪里有停车位,并预定。2、大棚蔬菜可以定时短信或其他形式通知农民伯伯,大棚内外温度,湿度等等,如果温度太低了,在家里按一下大棚空调开关,自动给大棚室内升温3、对人体实施的监控,还是对人历史记录的监控,如人体实时监控科采用两种方法,1、体外测量,结果反馈给你的私人医生等;2、人体植入专业的测量仪器,实时反馈结果给医生或你本人。历史记录监控,则将你每次测量数据和病史情况传送到医生,或自己本人查看物联网 *** 作系统是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是IOT(Internet Of Things)。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”
这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网与互联网的不同在于,互联网关注的是“人与人”之间的信息交换和共享,而物联网则进一步扩展,实现“物与物”、“人与物”之间的信息交换和共享。物联网大致可分为终端应用层、网络层(进一步分为网络接入层和核心层)、设备管理层、后台应用层等四个层次。其中最能体现物联网特征的,就是物联网的终端应用层。终端应用层由各种各样的传感器、协议转换网关、通信网关、智能终端、刷卡机(POS机)、智能卡等终端设备组成。这些终端大部分都是具备计算能力的微型计算机。物联网 *** 作系统,就是运行在这些终端上,对终端进行控制和管理,并提供统一编程接口的 *** 作系统软件。
与传统的个人计算机或个人智能终端(智能手机、平板电脑等)上的 *** 作系统不同,物联网 *** 作系统有其独特的特征。这些特征是为了更好的服务物联网应用而存在的,运行物联网 *** 作系统的终端设备,能够与物联网的其它层次结合的更加紧密,数据共享更加顺畅,能够大大提升物联网的生产效率。
系统作用
除具备传统 *** 作系统的设备资源管理功能外,物联网 *** 作系统还具备下列功能:
屏蔽物联网碎片化的特征,提供统一的编程接口:所谓碎片化,指的是硬件设备配置多种多样,不同的应用领域差异很大。从小到只有几K内存的低端单片机,到有数百M内存的高端智能设备。传统的 *** 作系统无法适应这种“广谱”的硬件环境,而如果采用多个 *** 作系统(比如低端配置,采用嵌入式 *** 作系统,高端配置设备,采用Linux等通用 *** 作系统),则由于架构的差异,无法提供统一的编程接口和编程环境。正是这种“碎片化”的特征,牵制了物联网的发展和壮大。物联网 *** 作系统则充分考虑这些碎片化的硬件需求,通过合理的架构设计,使得 *** 作系统本身具备很强的伸缩性,很容易的应用到这些硬件上。同时,通过统一的抽象和建模,对不同的底层硬件和功能部件进行抽象,抽象出一个一个的“通用模型”,对上层提供统一的编程接口,屏蔽物理硬件的差异。这样达到的一种效果就是, 同一个APP,可以运行在多种不同的硬件平台上,只要这些硬件平台运行物联网 *** 作系统即可。这与智能手机的效果是一样的,同一款APP,比如微信,既可以运行在一个厂商的低端智能手机上,又可以运行在硬件配置完全不同的另一个厂商的高端手机上,只要这些手机都安装了Android *** 作系统。显然,这样一种独立于硬件的能力,是支撑物联网良好生态环境形成的基础。
物联网生态环境培育:拉通物联网产业的上下游,培育物联网硬件开发、物联网系统软件开发、物联网应用软件开发、物联网业务运营、网络运营、物联网数据挖掘等分离的商业生态环境,为物联网的大发展建立基础。类似于智能终端 *** 作系统(iOS、Andriod等)对移动互联网的生态环境培育作用;
降低物联网应用开发的成本和时间:物联网 *** 作系统是一个公共的业务开发平台,具备丰富完备的物联网基础功能组件和应用开发环境,可大大降低物联网应用的开发时间和开发成本;提升数据共享能力:统一的物联网 *** 作系统具备一致的数据存储和数据访问方式,为不同行业之间的数据共享提供了可能。物联网 *** 作系统可打破行业壁垒,增强不同行业之间的数据共享能力,甚至可以提供“行业服务之上”的服务,比如数据挖掘等;
为物联网统一管理奠定基础:采用统一的远程控制和远程管理接口,即使行业应用不同,也可采用相同的管理软件对物联网进行统一管理,大大提升物联网的可管理性和可维护性,甚至可以做到整个物联网的统一管理和维护。
体系架构
一般来说,物联网 *** 作系统由内核、通信支持(WiFi/蓝牙、2/3/4G等通信支持、NFC、RS232/PLC支持等)、外围组件(文件系统、GUI、Java虚拟机、XML文件解析器等)、集成开发环境等组成,基于此,可衍生出一系列面向行业的特定应用,
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