物联网(TheInternetofThings,简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
物联网的基本特征从通信对象和过程来看,物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。整体感知―可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。可靠传输―通过对互联网、无线网络的融合,将物体的信息实时、准确地传送,以便信息交流、分享。物联网的技术体系框架祥泰电气认为包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术:
1 感知层:数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。
2 网络层:实现更加广泛的互联功能,能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足物联网数据传输的需要。
3应用层:应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。
4 公共技术:公共技术不属于物联网技术的某个特定层面,而是与物联网技术架构的三层都有关系,它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QoS)管理。物联网从架构上可以分为硬件层、网络层、应用层三个部分。
拓展:硬件层主要包括传感器、节点等;网络层主要指物联网网络,包括主机网络、设备网络等;应用层主要是物联网应用,包括云平台、应用软件等。一、物联网概念
随着互联网技术、传感器技术和人工智能技术的快速发展,物联网技术也应运而生,物联网技术在各类领域能发挥重要性变革,对解放生产力、提高工作效率和推动规模化生产等方面贡献颇大,特别是在农业领域大有可为。实现智慧农业,必须依靠物联网技术为依托,以智慧平台为核心,立足市场需求,构建生产组织智能化、产品质量溯源化、市场经营网络化为一体的产业体系。
物联网是通过智能传感器、射频识别、激光扫描仪、全球定位系统、遥感等信息传感器设备及系统和其他基于物-物通信模式的短距离自组织网络,按照约定的协议,在物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络。它是通信网和互联网的扩展应用和网络延伸,主要是实现人与物、物与物的信息交互。
二、物联网四层模型
在信息层面,数据信息经历生成、传输、处理和应用四个阶段,分别对应着物联网的感知识别层、网络构建层、数据处理层和综合应用层。感知识别层是利用感知技术和智能装备对物理世界进行感知识别。网络构建层是按照特定的通信协议搭建各类网络对信息进行传输,以实现物-网互联。数据处理层通过大数据和人工智能技术对网络层采样的数据进行预处理、计算存储和数据挖掘等一系列 *** 作,最大地发挥出信息的生产效能。综合应用层是集成各类技术以实现实时控制、精准管理和科学决策等功能的应用系统,从而改进人的生产方式。各类技术应对不同环境、不同需求独立展开工作,各层面间又是联系紧密,如同链条式协同配合。
感知层作为物联网的“神经末梢”,主要是通过信息感知技术将生活生产各方面映射成数据信息,并能可靠传送到网络层,实现物理世界和信息世界连接起来。信息感知技术是指利用传感器、RFID、GPS和RS等实时实地对农业领域物体进行信息采集和获取。在农业生产现场可以利用无线传感器采集温湿度、光照、溶解氧浓度和农作物长势等参数,利用视频监控设备获取农作物成长现状,利用遥感技术大规模感知农作物表面和环境因素。信息感知层作为物联网的基础,获取大量的数据信息,为信息进一步加工、处理、分析而科学决策和指导生产经营打通“二元”壁垒。
网络层要在感知层和处理层发挥承上启下作用,是以现场总线技术、无线传感器网络技术(WSN)和移动通信技术互为补充的通信网络将传感设备连接“上网”。信息传输技术可分为有线和无线、短距离和长距离,它们有各自特点、应对不同环境、利用不同信道共同组建集成网络体系,以实现高度可靠的信息交流和共享。无线传感器网络成为农业信息传输的“主力军”,通过包括传感器节点、汇聚节点、任务管理节点。大量具有独立处理能力的微型传感器节点布置在监测区域逐跳传输,并路由到汇聚节点,然后通过互联网或卫星抵达任务管理节点,最后用户通过任务管理节点配置和管理传感器网络以实现监测任务发布和数据收集。常见的无线局域网技术有蓝牙、WIFI、ZigBee,无线广域网技术有LPWAN、NB-IOT、4G和5G。特别是以“万物互联”为目标的5G将农业物联网数据传输效率带来“质的跃升”。
处理层是农业物联网的“灵魂”,通过信息处理技术对感知层采集的信息存储和挖掘分析形成预测预警、智能决策、优化控制和疾病诊断等智能模型,从而对农业生产和经营给出科学的指导。农业生产和经营过程中,数据信息是呈指数型爆炸产生,不仅是体量大,而且结构复杂、实时性强、关联度高,必须通过大数据技术处理、存储和管理,才能从海量数据中获取更多的价值。农业大数据技术平台是以Hadoop架构、MapReduce软件模型、其他组件补充的生态软件体系形成的分布式海量数据存储管理、运算处理和分析平台。数据挖掘是指从海量数据中通过算法搜索隐藏的信息关系,主要手段是机器学习、深度学习、计算机视觉等人工智能技术。只要获取隐藏知识,才能帮助决策者做出合理、正确的决定和决策。
应用层是农业物联网的“指挥室”。主要通过感知技术、传输技术、处理技术和设备进行软硬件综合集成,形成智能控制、监控决策、专家系统、物流溯源等等应用。根据生产、经营的和管理不同需求,开发出特定功能的应用,用户通过web端或移动客户端应用实时掌握信息、发出精准控制指令。可以说,先进技术发挥设备的最大生产力,综合应用改变人的工作方式,有利于做出更科学合理决策。
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