什么是物联网?

简介

嵌入电子产品和软件的物理物体或“事物”之间的相互联系就是物联网。它是先进自动化和分析的智能融合，通过利用网络、传感、大数据和人工智能技术，提供优化的新时代解决方案。

随着无数电子和软件技术的出现，互联网已经从仅仅将人连接在一起的P2P阶段发展到将人与设备连接在一起的M2P阶段，并可能达到将设备连接在一起的M2M阶段。

简单地说，物联网定义了不同的智能设备，它们嵌入了传感器和其他电子设备，通过互联网相互通信。

什么是物联网?

物联网是指我们周围的一切，如手机、电视、灯、冰箱、空调、汽车等，都在监控、感知和相互作用，或有或无人类控制。许多人认为物联网或物联网是互联网的下一个技术革命。

物联网(Internet of Things, IoT)是一种具有互联网连接的嵌入式系统(设备)网络，允许它们与其他嵌入式设备、服务(机器或电器)和人大规模连接和交互。

物联网(IoT)是通过有线或无线通信系统智能控制各种事物或物体的最迷人的趋势之一。

它使事物可以在任何时间、任何地点与任何人或任何事物连接或控制，使用任何路径、网络和任何服务。物联网(IoT)的主要目的是让不同的任务更容易被用户控制和监控。

在物联网(IoT)的帮助下，家庭或办公室自动化系统、环境或生物监测、智能电网等可以相互连接，允许它们之间共享影响彼此性能的信息。

物联网由具有独特身份并通过通信网络连接到互联网的事物或设备组成。

它指的是嵌入电子、传感器、执行器、软件和通信连接的物理对象网络，整个布局使数据交换、遥感和各种对象或事物的控制成为可能。

这一概念可以看作是通过将任何设备的开/关开关切换到互联网上来连接设备。

使用物联网，日常生活中的所有物品，如洗衣机、灯具、咖啡机、空调等，都配有识别器和无线连接，以便在执行有意义的应用程序时，向共同用户或机器目标提供远程控制和信息交换。

上图为物联网的一个简单方程，即一个物理对象遵循物联网的功能，连接到互联网上，通过互联网对其进行控制和监控。

物体内部或附加的传感器通过有线或无线互联网连接到互联网。这些传感器的各种本地连接包括ZigBee、蓝牙、RFID、Wi-Fi等。这些传感器也使用广域网络，包括GSM, GPRS, 3G, 4G等。

物联网的主要特点

正如前面所提到的，物联网是人工智能、电子、软件和网络的混合，它可以在系统中实现更多的自动化、分析和集成。使物联网正常运作的基本特征是主动参与、集成、传感和分析、连通性和人工智能。

• 连接:物联网的一个本质特征是两台设备之间通过服务器或云建立适当的连接，进行适当的安全、可靠、双向的通信。这并不一定需要大型服务提供商，但也可以通过廉价和小规模的服务提供商实现。
• 积极参与物联网的特点是网络中最重要的变化，从产品和服务管理之间的被动参与到主动内容、服务或产品管理的新范式。
• 人工智能物联网最重要的特点或成就是使我们周围的世界变得更智能。它通过数据收集、算法和网络增强了我们周围每个设备的智能。人工智能使算法能够收集数据，并在连接的设备之间进行通信，以达到所需的结果。
• 传感和分析:如果没有物联网的主要特征或组成部分——传感和分析，上述物联网的3个特征是不完整的。如果没有感知自然参数并向设备提供所需数据的设备，就不可能实现现实世界的集成。
• 小型设备当前，随着集成技术的发展，设备的尺寸越来越小，而效率和功率却越来越高。物联网利用这些廉价、高效和强大的小型设备，以确保更大的可扩展性、多功能性和精度。

物联网体系结构

与OSI模型类似，物联网体系结构也分为多个层，每层由不同的协议组成。下图显示了基于各层功能的物联网架构:

• 传感器连接和网络层:这包括传感器/读取器，负责从环境中收集数据，网络收集和传输传感器/读取器数据，执行器根据传感器数据实现目标。传感器网络可以是Wi-Fi、以太网、XBee、蓝牙或有线网络。
• 网关和网络层:该层存储来自传感器、阅读器、标签等的大量数据，并将这些数据传输到管理服务层，这是它的下一层。它还负责不同物联网设备的各种网络协议。网关可以是微控制器、嵌入式操作系统、无线电通信模块或信号处理器和模块。网络可以是Wi-Fi、以太网、局域网或广域网。
• 管理服务层:为物联网设备分析、信息分析和设备管理提供安全保障。它包括建模、配置和管理物联网设备的运营支持服务，支持计费和报告的计费支持系统，以及控制和加密数据、管理业务规则和流程的物联网/M2M应用服务等。简单地说，这一层能够从收集到的传感器数据中提取必要的信息。
• 应用程序层:这一层利用收集到的数据来达到所需的目的。它包括家庭自动化、医疗保健、监控、零售、跟踪和工业自动化。

物联网(IoT)的概念并不完全是新的，因为电信、工业控制和过程控制等领域已经在使用它。但为了将物联网的概念贯彻到最新的发展趋势中，围绕物联网的可行性和适用性开发了大量的技术架构。伟德亚洲信誉怎么样

根据物联网模型，提出了一种参考体系结构，旨在为智能环境的设计、开发和准备提供一个完整的解决方案。下图为物联网(IoT)领域的简化架构。

如图所示，物联网模型的架构可以进一步细分为三个主要层。最低层由硬件社区组成，它又被分为两组设备。

第一组设备是受限设备，它们的资源和功能有限，因此需要依赖其他设备来执行某些流程。外部设备是智能网关，具有向客户端公开功能的威胁。

第二组设备是不受约束的设备，它们具有运行进程所需的足够特性和资源。

即使不受约束的设备缺乏执行特定流程所需的功能，它们也具有中间件组件，可以通过平台或第三方云服务直接向客户端提供功能。

物联网体系结构的下一层或中间层是软件层，它支持开源平台。

这一层的任务是提供一种机制来定义和设置硬件的功能，如传感器、执行器、流程处理等，并组织它们以构建服务(简单或复杂)。

软件层还负责实现必要的协议、连接驱动程序和通信标准。

物联网体系结构中的最后一层是用户层。这一层由使用软件层提供的服务的客户端组成。客户端可以是智能手机、电视、笔记本电脑、智能机器、家用电器等。

物联网通信模式

以下是物联网中使用的不同类型的通信模型。

• 发布订阅通信模式这个模式包括出版商、经纪人或顾问和消费者。发布者是数据的来源，它将数据发送到由代理管理的主题。消费者订阅来自顾问的主题，与出版商没有直接关系。
• 请求响应模型:客户端与服务器之间的双向通信。客户端向服务器发送请求，服务器处理请求，从资源中获取数据，准备并向客户端发送响应。
• 推拉模型:它涉及到发布者和消费者之间的直接通信，其中数据由发布者推入队列，由消费者从队列中提取或取出。队列充当缓冲区，支持制造商和使用者之间的通信。
• 独家对模型:它是客户端和服务器之间的一种全状态、双向、双工通信，其中客户端和服务器之间的连接设置保持不变，直到客户端发送关闭连接的请求。

那么，基于以上的解释，让我们对物联网系统的实际工作有一个简单的了解。

• 数据由传感器/设备从环境中收集。这里，传感器可以是独立的传感器，也可以是嵌入传感器的设备，比如我们的智能手机。这些数据可以是简单的数据，如温度或距离读数，也可以是复杂的数据，如视频输入。
• 收集的数据然后通过Wi-Fi、卫星、蓝牙、局域网等连接通道发送到云(互联网存储)，根据特定的物联网应用，在功耗、范围和带宽等各种参数之间进行权衡。
• 一旦数据被云接收，就会由软件程序进行处理。这涉及到从接收到的数据中提取所需的信息。它可以简单到确定温度或距离读数是否在可接受的范围内，也可以复杂到使用接收到的视频信息识别物体。
• 一旦数据被软件处理，最终结果将通过电子邮件、文本或通知传达给用户。有时，根据结果的不同，用户可能会更改所需的参数并影响系统。例如，如果房子的温度读数太低，用户可以远程提高加热器的温度来增加热度。而且，有时，给定的参数可能会自动调整以获得所需的结果，而不需要任何人工干预。

物联网的可能应用

不同的技术人员、书籍和研究对物联网的可能应用有不同的看法。一些研究将物联网的应用分为三个领域。他们是

• 个人-智慧生活
• 工业-为了高效的商业运作
• 基础设施——为了智慧城市

下面列出了物联网在每个领域的许多可能应用。

物联网应用

对于实现智能生活的个人应用，物联网的应用集可以进一步分为三类。他们是

首页

• 安全系统，监视系统，报警系统(烟雾，运动，气体等)
• 能源监控系统，如照明，恒温器，家用电器，电能表
• 水管理系统，如电机控制，液位控制，喷水灭火系统等。
• 家庭娱乐系统，如音频、视频、投影仪等。
• 个人健康监测系统，如血压、糖尿病、心电图等。

消费电子产品

• 可穿戴设备，如手表，追求高品质的生活
• 智能生活的健康监测和跟踪
• 儿童，老人和宠物的安全生活监测
• 优质生活的休闲娱乐

智能汽车或交通系统

• 无人驾驶或自动驾驶
• 交通信息
• 车辆诊断，如发动机，机油，刹车等。
• 基于定位的服务，比如GPS

为了使工业有效地运行业务，一个智能系统来控制和组织过程。下面将提到一些与工业有关的可能市场。

• 农业包括灌溉、生产、牛、牲畜等。
• 在工厂中，自动化、机器人、机器和过程控制等概念。
• 建筑和土建工程包括智能建筑和办公室、供暖、空调、通风、暖通空调、照明、能源监测等。
• 沟通
• 制造业
• 在卫生部门，健康监测、临床和研究实验室、诊断、治疗和保险。
• 智能商店包括自动售货机，自动取款机，电子销售点，智能零售单位，酒店等。
• 智能环境包括监测和监测空气和水的污染。
• 智能电网如水网、能源网、油气管道等。

智慧城市和智慧社区的建设和发展，其主要组成部分是智慧基础设施。智慧城市在基础设施方面可能的应用如下:

• 智能教育
• 安全、防御和灾害管理
• 公共安全包括救护车、警察、消防和监控。
• 公共交通包括火车、公共汽车、飞机、货物、智能汽车等。
• 高速公路包括照明、停车、收费、收费表等。

物联网应用

物联网(IoT)可用于各种各样的应用，包括家庭、能源系统、农业、卫生、工业、物流和环境。

下面讨论一些最突出的物联网应用领域。物联网产品根据具体的应用领域，主要分为智能穿戴、智能城市、智能家居、智能环境和智能企业。

楼宇及家居自动化

• 智能照明通过根据环境条件调整照明和在需要时调暗或开关灯来节约能源。这种智能照明是通过使用固态灯(如LED灯)和ip支持的灯实现的。
• 通过检测环境变化和人类运动，使用智能设备控制灯光。物联网应用，如移动应用程序和web应用程序，使远程控制这些无线和互联网连接的灯。
• 家庭中的智能电器使管理和控制比有自己的控制装置或遥控器的电器容易得多。物联网允许用户获取状态信息，也远程控制能力。
• 一些基于物联网的电器工作包括智能冰箱(使用RFID标签跟踪存储的各种物品)、控制温度的智能恒温器、智能洗衣机/烘干机、智能电视等。
• 入侵检测系统使用各种传感器(如PIR和门传感器)和安全摄像头来检测入侵，然后发出警报。家庭物联网设备以短信或电子邮件的形式向用户和附近的警察提供入侵警报。
• 该入侵系统基于通用即插即用技术，利用图像处理技术生成入侵信息，对入侵主体进行识别和提取。
• 家庭和建筑中的烟雾和气体探测器可以探测烟雾(这是火灾的早期迹象)和有害气体(如一氧化碳、液化石油气等)。这些智能传感器可以发出警报，并向用户或当地安全部门发送电子邮件或短信。

城市

• 智能交通和停车系统使用基于物联网的传感器和电路，通过互联网传输数据。传感器检测到空车位的数量，并将相应的信息通过互联网发送到主数据库。
• 智能停车应用在智能手机、平板电脑和车载导航系统中，不断向驾驶员显示停车信息。
• 同样，采用分布式传感器网络系统可以感知道路上的信息，并通过internet将信息传递给主服务器，可以减少道路交通堵塞。
• 智能照明通过控制道路、公园、建筑物等的照明来节约能源。这些智能灯连接到互联网，实现远程控制，照明调度和照明强度控制。
• 与灯连接的传感器能够根据环境条件控制照明，也可以与其他灯(电路)交流信息。
• 智能监控系统通过对基础设施、公共交通和事件的监控，确保安全。该系统由大量连接互联网和分布式视频监控摄像头组成，将信息发送到基于云的中央存储系统。

环境

• 基于物联网的天气监测系统收集各种传感器的数据(温度、压力、湿度等)并发送到基于云的应用程序。
• 通过云收集的数据，在基于物联网的移动、计算机和其他显示设备上进行进一步分析和可视化。它还从基于云的应用程序向订阅用户发送天气警报。
• 基于物联网的空气和噪声污染监测系统可以通过使用各种传感器来监测由汽车和工厂造成的空气中的有害气体以及给定环境中的噪声水平。
• 气体传感器和计量传感器被用于监测空气污染，并部署在几个分布式监测站。所有这些工作站都使用机对机通信相互连接。
• 同样，在噪声监测系统中，各种分布式噪声监测站部署在不同的地方，噪声数据从它们聚集到服务器或云。
• 基于物联网的森林火灾探测系统使用了部署在森林不同位置的许多感知或监测节点。该系统通过检测节点上的各种传感器数据(温度、光照、湿度等)，实现火灾的早期探测。

能源

• 智能电网收集和分析从各种电网收集的数据，并相应地为电力公司提供预测信息和建议。通过使用基于物联网的传感和测量技术，可以评估设备的健康状况和电网的完整性。
• 智能电表可以捕获各种客户的实时能源消耗，并能够将数据远程传输到主服务器，在需要时远程开关电源，防止电力盗窃。
• 基于物联网的系统在各种可再生能源与电网的互连点上配备变压器，有助于确定各种电气变量，从而避免电网的稳定性和可靠性问题。

农业

• 智能灌溉系统节约了水和电力，同时提高了作物产量。土壤湿度传感器和物联网设备一起确定土壤湿度，并相应地转动灌溉泵。
• 此外，该智能灌溉系统在服务器上连续收集土壤湿度数据，可用于规划浇水计划。

行业

• 物联网在工业应用中在监控机器运行状况、机器故障时的预测和诊断以及在需要时对机器进行远程控制方面发挥着重要作用。
• 带有传感器和执行器的物联网设备提供了制造供应链网络及其生产的实时优化。

医疗保健系统

• 可穿戴物联网设备可以连续监测各种生理参数，提供紧急健康通知系统和远程健康监测系统。
• 这些可穿戴设备带有传感器，如体温、脉搏、心率、血压等，收集健康参数数据，确定异常情况，并相应地向用户或医生发出警报或通知。

物流

• 物联网设备通过实现车辆与驾驶员或用户之间的互联，可以有效地驱动各种交通系统。
• 它可以根据车辆的可用性，结合路线模式和交通时刻表，提供先进的路线引导、车辆路线和调度。智能交通系统包括车辆跟踪、自动收费、安全和道路辅助系统。

物联网的优势

• 它鼓励设备通信，从而以更低的效率和更高的质量提供所需的最终结果提供更多的透明度。
• 通过直接的设备通信，不需要人工干预，自动化已经成为现实，这反过来又导致了快速和及时的输出。
• 物联网打开了大量信息的大门，特别是来自现实世界场景的信息，使人们能够快速做出决定。
• 有了物联网，现在可以通过有效的监控来跟踪更准确和精确的数据，从而根据监控参数实现快速响应。
• 物联网提供了更多真实世界的信息，可以有效地管理资源。

物联网的缺点

• 兼容性当前，物联网设备之间缺乏统一的兼容性标准，无法使用统一的标准工作。
• 安全:在一个由频繁连接的设备通过网络进行通信的生态系统中，数据更容易受到入侵者或黑客的攻击。
• 复杂性:物联网的设计、部署和维护非常复杂，使用了多种技术和多样性，是相当复杂的。
• 失业随着自动化程度的提高，许多熟练工人失业的风险很高，从而导致失业问题。

结论

简而言之，当物联网得到有效利用时，它可以成为一个福音，最大化利用所获得的信息，改善我们的生活方式，提高我们的知识。然而，如果使用不当，它也可能是一个祸害。

以上所给的文章只是一个关于物联网广阔领域的例子，其中包含了许多需要的精确信息。更多的信息超出了本文的范围，因此请读者在下面的评论部分添加他们的信息。

图贡献者:

1. 物联网:fiware.org
2. 连接到互联网的PC和设备:safaribooksonline.com
3. 物联网应用程序:bensontao.files.wordpress.com