物联网整理笔记(一)——什么是物联网?
一、物联网的概念认知
在了解物联网的概念之前,我们先引入一个街知巷闻的名词——互联网。
互联网是人与人的互联,在人与人之间进行信息的传递和交流。A某通过互联网使用微信,将自己要表达的信息传送给他的好友B某;某微博大V通过互联网发布自己的文章或视频,世界各地的互联网用户都可以看到他发布的内容。
物联网(Internet of Things),顾名思义,是物与物的互联。它是互联网的延伸与扩展,通过传感器,通信模块以及芯片等感知设备将物体进行联网。在人-互联网-人的链路关系中加入“物”的环节:物-互联网-物,物-互联网-人,人-互联网-物。物可以把自己的信息传递出去,给到人或另一个物;物也可以接受人或另一个物的信息。
举个栗子:物联网智慧停车体系,每个车位将自己的车位信息(车位地点,是否已停)通过物联网传递给用户,用户就会知道这个停车场哪里还有空余的停车位;智能插座应用中,用户通过手机即可下达断电或接电的指令,智能插座就能根据指令执行对应操作。
为什么要发展物联网?人工智能在科技的迅猛发展下成为引领技术的主题。让“非人”的物品拥有人的智能需要迈出物联网的第一步。社会一直在往更加智能高效的方向不断发展进步,物联网打破了人与物之间的界限,使得人可以直接获取物的各种信息以解决自身的某些需求,在众多行业领域中拥有巨大的发展潜力。
二、理解物联网四层架构
人和人的互联,是人的信息通过网络传递给另一人,同理可得物和物的互联,是物的信息通过网络传递给另一个物或者人。是的,物没有生命,物没有思考,它会有什么信息?它又如何收发信息?这些信息又是如何得以应用?
这便是物联网的四层架构:感知层,传输层,平台层,应用层。
(一)感知层
一个停车位是如何得知自己的坐标定位,如何得知自己是否已停?秘密就在于“传感器”。就像人的鼻子可以嗅到气味,舌头可以尝到味道,皮肤可以感知温度,人的各个器官承担了传递感觉的责任。物的传感器犹如人的器官,用于获知与物体相关的各种信息。
感知层是物联网的底层,是物联网应用和发展的基础。物联网的感知层包括基础芯片、传感器以及RFID、二维码等感知装置,感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成电信号或者其他所需的信息形式输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。简单点理解,就是物通过传感器获取到了信息,为后续的传输和应用等过程提供了基础。
(二)传输层
物联网的网络与互联网的并无太大差异,都是通过网络实现互联来进行信息的传输。但是物联网的网络对比我们平常使用的互联网在实际的应用场景中有着不一样的需求。如在物联网中,传送的数据量巨大,且对数据传输的实时性有一定的要求,甚至不一样的物联网应用场景也会有着较大差异的需求。为了适应各式各样的物联网应用场景,需要对物联网的网络在现有网络的基础上进行扩展和优化,利用新技术来实现更加广泛高效的互联功能。
物联网的传输层主要负责传递和处理感知层获取的信息。无线传输技术可以分为2类:一类是以Zigbee、Wi-Fi、蓝牙等为代表的短距离传输技术,即局域网通信技术;另一类则是LPWAN,即广域网通信技术。LPWAN又可以分为两类,一类是工作于未授权频段的LoRa、Sigfox等技术;另一类是工作于授权频段的NB-IoT、eMTC等。
常用通信技术(三)平台层
物联网平台层是连接物联网网络架构和产业链条的关键环节,向下连接感知层,向上面向应用服务提供商提供应用开发能力和统一接口,提供各种服务能力,如数据路由、数据处理与挖掘、应用开发、设备维护服务等。
从平台的功能框架来看,将物联网的平台层自顶向上分为四个部分:
连接管理平台CMP(Connectivity Management Platform):通过连接物联网卡实现对物联网连接管理、故障管理、网络资源用量管理、资费管理等;
设备管理平台DMP(Devive Management Platform):对物联网终端远程监控、配置升级、通过提供开放API接口帮助客户实现系统集成和增值开发等;
应用支持平台AEP(Application Enablement Platform):能快速部署物联网应用的云平台,同时为客户提供完整、具有动态扩展、按需服务以及高可用性的物联网应用;
业务分析平台BAP(Business Analytics Platform):包括基础大数据服务和机器学习,将数据采集分析处理并实现可视化,将数进行训练,形成具有预测性功能的业务分析逻辑。
(四)应用层
物联网的根本目标时要与行业需求结合,实现物联网智能应用。我们在感知层使用了各种技术收集到了多种数据,不断研究适用的网络技术让这些数据得以传输,那到底如何利用这些数据解决行业问题就是应用层在思考的事情。
在大数据的时代,目标是从海量数据中挖掘出有用的信息,这些信息可以反映出某些问题或解决某些问题,如城市交通情况的分析与预测;环境状态的监控、分析与预警;健康状况监测与医疗方案建议等等。如何进行合理的数据挖掘并进行决策分析十分重要。
三、物联网行业技术
传感技术:获取各类物理量、化学量以及生物量的信息转成数字信号并有效地对信号进行处理。
射频识别技术:通过无线电信号识别特定物体。
网络通讯技术:包括广域网络通信和近距离通信两种方式,将传感技术获取的信息经过网络传输技术传送到云平台,可安全且可靠地传递信息。
数据分析与挖掘:将获取的信息运用多种算法进行数据分析与挖掘,在数据中找寻有效信息。