物联网关是怎么工作的?

物联网关是怎么工作的?,第1张

首先你得了解物联网是怎么工作的。举个列子:
空调,你想在回家后,享受16度的冷风,所以你在公司的时候,就通过手机,给空调下达指令,开启,冷风,16度。但是这个指令不是直接到达空调,这条指令需要通过网络,通过云平台,云平台再发送到你家那个网关的,网关收到指令后,再让空调执行此条指令。
相反,你的空调因为一些故障,开启不了,这些数据也会,通过网关、云平台、再达到你的手机。
几乎每个物联网系统都需要某种方式将传感器/设备连接到云,以便数据可以在它们之间来回发送。物联网网关对于实现这种连接至关重要,网关充当传感器/设备与云之间的桥梁。许多传感器/设备将与网关“对话”,然后网关将获取所有这些信息并与云“对话”。

最初在1999年提出:即通过射频识别(RFID)(RFID+互联网)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之,物联网就是“物物相连的互联网”。
中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴。
国际电信联盟( ITU) 发布的ITU 互联网报告,对物联网做了如下定义:通过二维码识读设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和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,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
在物联网应用中有三项关键技术
1、传感器技术:这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签:也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3、嵌入式系统技术:是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
用途范围
物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现 *** 作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如:一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗?”;当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋,该发车了!”
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。

物联网有哪些关键技术?相关内容如下:

1、传感器技术,这也是计算机应用中的关键技术。大绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

2、RFID标签也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

3、嵌入式系统技术:是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。

嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用 。

4、智能技术:是为了有效地达到某种预期的目的,利用知识所采用的各种方法和手段。通过在物体中植入智能系统,可以使得物体具备一定的智能性,能够主动或被动的实现与用户的沟通,也是物联网的关键技术之一 [2]  。

5、纳米技术:是研究结构尺寸在01~100 nm范围内材料的性质和应用,主要包括: 纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这 7 个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这3个研究领域。

纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础,其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。使用传感器技术就能探测到物体物理状态,物体中的嵌入式智能能够通过在网络边界转移信息处理能力而增强网络的威力, 而纳米技术的优势意味着物联网当中体积越来越小的物体能够进行交互和连接。

电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷,更小,是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的。纳米电子学,包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征,以及原子 *** 纵和原子组装等。

物联网的关键技术有低功耗广域网(LPWAN)、蜂窝移动(3G/4G/5G)、Zigbee和其他网状协议等。

一、低功耗广域网(LPWAN)

低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务,旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。

低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器,促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此,低功耗广域网只能以低速率发送小块数据,因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。

此外,同样,并非所有低功耗广域网都是一样的。如今,存在许可低功耗广域网技术(NB-IoT、LTE-M)和未经许可低功耗广域网技术(例如MIOTY、LoRa、Sigfox等)。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。

二、蜂窝移动(3G/4G/5G)

蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固,提供了可靠的宽带通信,并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是,它们会带来非常高的运营成本和电力需求。

虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用,但它们却非常适合特定的使用情形,例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外,像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统(ADAS)以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。

具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实(VR)的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输,以及一些对时间敏感的工业自动化应用。

三、Zigbee和其他网状协议

Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术(IEEE 802154),通常部署在网状拓扑中,以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比,zigbee提供了更高的数据速率,但同时由于网格配置而降低了能耗效率。

由于它们的物理距离短(《100m),Zigbee和类似的网状协议(例如Z-Wave、Thread等)最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常,Zigbee是WI-FI的完美补充,适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。

一、物联网技术
微软创始人BillGates1995年首先提出了“物联网”的概念。理论上讲,它可以将世界任意地点的任何物品按约定协议通过互联网连接起来,构成一张比Inter-net还要庞大的复杂网络,以更加方便、快捷而全面地进行信息交换、实时通讯和资源共享。物联网采用了射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,极大实现了信息化时代所必需的智能识别定位、跟踪监控和管理调控。作为一项潜力巨大蒸蒸日上的新兴朝阳产业,物联网越来越受到重视。
基于ZigBee(一种低速短距离传输的无线网络协定)无线技术的无线路灯控制系统在济南国际园林花卉博览园盛大点亮,物联网技术在高铁领域实现突破并在苏州成功投入使用,智能交通系统在各个地方方兴未艾渐成燎原之势……在与人们息息相关的生活各领域都可以见到物联网的影子。潍坊市一直把物联网产业放在优先发展、加快发展的重要地位作为重点来发展的新兴产业,近年来在射频识别(RFID)技术、微电子机械系统(MEMS)技术、红外蓝牙传感器等物联网关键技术研发以及嵌入式芯片(SOC)和系统集成应用方面取得了一定的突破。
2010年3月,潍坊物联网研究院成立,标志着全市物联网经济已经迅速启动;2011年8月,潍坊高新技术产业开发区成功申报为山东省首批5家物联网产业基地之一;2013年1月,基于物联网技术的道路智能监控管理系统在潍坊市寒亭区成功应用。“十二五”期间,潍坊将推动物联网技术在基础设施、商贸物流、交通管理等各领域的应用,进一步把物联网产业做大做强,将其打造成潍坊的招牌产业。
二、物联网在村村通工程中的应用
(一)村村通工程安全监控。村村通面向广大农村地区,地理、地质、地形情况错综复杂,特别是山地偏远地区不稳定因素千差万别,安全事故甚至是重大特大事故时有发生。单凭人力对公路进行巡查监管,费时、费力、效率低,上传下达层层滞后逐级放大导致信息闭塞,难以及时对突发状况进行处置。基于常规安全监管的种种弊端,湖南省率先提出了基于物联网技术的公路工程建设安全智能监管系统。它利用RFID技术,对重点区域的人员、机械、护具等施工安全敏感信息进行自动采集、跟踪、预警与处理。在ASPNET技术环境下,实现了利用PC、PDA等各种终端对施工现场进行周期性的安全检查,对各分项工程得分进行统计并确定动态安全状况。
基于互联网可将安全数据实时传输至监控中心,中心及时对安全事故做出处置,对安全隐患及早发现并做出预警,从而在湖南尤其是湘西大山深处面对恶劣的地质和天气条件大大降低了各种安全事故的发生。而潍坊市地理位置优越,基础设施完备,对物联网相关技术的研究应用起步较早,可在更加广阔的领域建设安全智能监管系统,将日常监控、科学预警、应急处置、历史汇总等集成为一个统一高效的平台,更好地应对村村通公路建设中的各种问题。
(二)智能交通与信息平台建设。据不完全统计,截至2012年10月,潍坊全市机动车保有量超过275万辆,其中货车和农用运输车辆占有很大比重。村村通的实施,方便了山村通往外面的世界,大大缩短了城乡之间的距离,无公害的瓜果蔬菜、农副土特产品借助日益壮大的物流越来越多地出现在城市的市场、超市和酒店,广大农民也因此得到更大实惠。可一个不可避免的事实是,信息建设跟不上村村通、物流的飞速发展,经常出现交通拥堵现象,效率低下。
如何构建智能交通,降低运输空载率,减少公路拥堵,发掘村村通在帮扶农民增收致富中的作用,各地都在进行有益的探索,其中物联网技术不失为一种快捷有效的方法。通过RFID标签实现车载农副土特产品自动识别,借助GPS系统对车辆位置进行有效跟踪,经由Internet数据管理中心进行实时调度已成为被实践检验的成功做法。管理智能化、物流可视化、信息透明化是推动公路运输信息化建设发展新的切入点。潍坊市已着手建设农副土特产品网络营销中心,并与道路运输实时监控、路政路况信息发布、突发状况应急处置等实现互联共享,建成智能交通与信息平台,及时向公众提供信息服务。
(三)公路养护。修路容易养路难,有的村村通公路缺乏养护,十年九大修,补丁连成片,本来的民心工程却招来怨声连连,严重损害了村村通在人民群众中的形象。究其原因,传统养护模式的落后、养护队伍的缺失都是极其重要的因素。关于养护模式的改革,太原市建成了独具特色的乡村公路日常养护和工程养护模式。
前者由城乡结合清洁、乡镇日常管理和季节强化养护优势互补,后者结合具体情况开展了交通管理部门直接参与、乡村组织实施交通管理部门进行补助及乡村自治实施等三种实践活动,收到了较好的效果。潍坊市在这方面也有试点,昌邑城乡环卫一体化已经入围国家级试点项目,可逐步渗透到村村通公路养护各个环节,发挥城乡一体共同养护的合力。另外,应加大对村村通公路超限超载车辆的治理力度,设置限高限宽设施,防止超重车辆进入农村公路,保护村村通建设成果,提高农村公路服务水平。
三、结语
物联网是对互联网技术的发展和延伸,在各行各业已有很多成功的案例。鉴于村村通主要面向信息建设相对落后的农村及偏远地区,物联网想要在其中发挥重要作用还不太现实。当前,可在基础相对较好的农村发达地区逐步开展物联网环境下的村村通工程试点,不断积累经验,有计划、有步骤地逐级展开,最终利用物联网实现村村通的有效监管调控,成为助推农村更快更好发展的利器。
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