物聯網所涉及的核心技術及應用

2021-02-13 嵌入式雜牌軍

    

      一個概念只有了解細節才能讓我們對它有更清晰的認識,才能讓我們更好的感知其在現實中的存在。


    今天為大家整理了下物聯網核心技術、應用以及存在的問題,通過這些內容我們能更好的理解物聯網是幹嘛的,有啥用途,對我們的生活有什麼影響,希望對大家有所幫助哈,!


    1)定義

    簡單來說,物聯網就是物物相連的網際網路。

    深層定義如下:

    物聯網(The Internet of Things,簡稱IOT)是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、雷射掃描器等各種裝置與技術,實時採集任何需要監控、連接、互動的物體或過程,採集其聲、光、熱、電、力學、化 學、生物、位置等各種需要的信息,通過各類可能的網絡接入,實現物與物、物與人的泛在連接,實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

    物聯網是一個基於網際網路、傳統電信網等的信息承載體,它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡。

    物聯網有兩層意思:

    ① 物聯網的核心和基礎仍是網際網路,是在網際網路的基礎上延伸和擴展的網絡。

    ② 其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。

    2)核心技術

    物聯網的核心技術主要有射頻識別技術、傳感網、M2M系統框架、雲計算等。

    3)架構


    物聯網的架構一般分為三層或四層。

    三層架構:由底層至上層依序為感測層、網絡層與應用層。

    四層架構:由底層至上層依序為感知設備層(或稱感測層)、網絡連接層(或稱網絡層)、平臺工具層與應用服務層。

    三層與四層架構的差異,在於四層將三層的應用層拆分成平臺工具層與應用服務層,對於軟體應用做更細緻的區分。

   

    1)射頻識別技術

    射頻識別技術,是一種簡單的無線系統,由一個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標籤)組成。

    標籤由耦合元件及晶片組成,每個標籤具有擴展詞條唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象,它通過天線將射頻信息傳遞給閱讀器,閱讀器就是讀取信息的設備。

    它賦予了物聯網一個特性即可跟蹤性。人們可以隨時掌握物品的準確位置及其周邊環境。

 

    2)傳感網

    它是由微傳感器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。

    其目標是把信息的獲取、處理和執行集成在一起,組成具有多功能的微型系統,集成於大系統中,從而大幅度地提高系統的自動化、智能化和可靠性水平。

   

    3)M2M系統框架

    M2M是Machine-to-Machine/Man的簡稱,是一種以機器終端智能交互為核心的、網絡化的應用與服務。

    M2M技術涉及5個重要的技術部分:機器、M2M硬體、通信網絡、中間件、應用。

    它基於雲計算平臺和智能網絡,可以依據傳感器網絡獲取的數據進行決策,改變對象的行為進行控制和反饋。

    4)雲計算


    雲計算旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統,並藉助先進的商業模式讓終端用戶可以得到這些強大計算能力的服務。

 

    物聯網的應用領域涉及到方方面面,在工業、農業、環境、交通、物流、安保等基礎設施領域的應用,有效的推動了這些方面的智能化發展,使得有限的資源更加合理的使用分配,從而提高了行業效率、效益。 

    物聯網也在家居、醫療健康、教育、金融與服務業、旅遊業等與生活息息相關的領域的獲得廣泛的應用。

    下面列舉一下主要的應用領域。

    1)智能交通

    隨著社會車輛越來越普及,交通擁堵甚至癱瘓已成為城市的一大問題。

    對道路交通狀況實時監控並將信息及時傳遞給駕駛人,讓駕駛人及時作出出行調整,有效緩解了交通壓力。

    高速路口設置道路自動收費系統(簡稱ETC),免去進出口取卡、還卡的時間,提升車輛的通行效率。

    公交車上安裝定位系統,能及時了解公交車行駛路線及到站時間,乘客可以根據搭乘路線確定出行,免去不必要的時間浪費。 

    2)智能家居

    智能家居就是物聯網在家庭中的基礎應用,隨著寬帶業務的普及,智能家居產品涉及到方方面面。 

    家中無人,可利用手機等產品客戶端遠程操作智能空調,調節室溫,甚者還可以學習用戶的使用習慣,從而實現全自動的溫度控制。

    通過客戶端實現智能燈泡的開關、調控燈泡的亮度和顏色。

    插座內置Wifi,可實現遙控插座定時通斷電流,甚者可以監測設備用電情況,生成用電圖表讓你對用電情況一目了然,安排資源使用及開支預算。

    智能體重秤,監測運動效果等等。

    3)公共安全


    近年來全球氣候異常情況頻發,災害的突發性和危害性進一步加大,物聯網可以實時監測環境的不安全性情況,提前預防、實時預警、及時採取應對措施,降低災害對人類生命財產的威脅。

    通過特殊處理的感應裝置置於深海處,分析水下相關情況,海洋汙染的防治、海底資源的探測、甚至對海嘯也可以提供更加可靠的預警。

    利用物聯網技術可以智能感知大氣、土壤、森林、水資源等方面各指標數據,對於改善人類生活環境發揮巨大作用。

    視頻監控能很好預防違法犯罪行為的發生。

    4)在工業中應用


    物聯網在工業的應用稱為工業物聯網(Industrial internet of things,IIOT)。

    工業物聯網專注於機器對機器(Machine to Machine,M2M)的通信,利用大數據、人工智慧、雲計算等技術,讓工業運作有更高的效率和可靠度。

    工業物聯網涵蓋了整個工業應用,包括了機器人、醫療設備和軟體定義生產流程等,為第四次工業革命中,產業轉型至工業4.0中不可或缺的一部分。


    5)在農業上的應用

    物聯網在農業中的應用包括收集溫度、降水、溼度、風速、病蟲害和土壤成分的數據,並加以分析與運用。

    這樣的方式稱為精準農業,其利用決策支持系統,將收集來的數據做出精準分析,藉以提高產出的質量和數量,並減少浪費。

    1)技術標準不完備


    傳統網際網路的標準並不適合物聯網。

    物聯網感知層的數據多源異構,不同的設備有不同的接口,不同的技術標準。

    網絡層、應用層也由於使用的網絡類型不同、行業的應用方向不同而存在不同的網絡協議和體系結構。

    建立的統一的物聯網體系架構,統一的技術標準是物聯網現在正在面對的難題。


    2)管理平臺需要完善


    物聯網自身就是一個複雜的網絡體系,加之應用領域遍及各行各業,不可避免的存在很大的交叉性。

    如果這個網絡體系沒有一個專門的綜合平臺對信息進行分類管理,就會出現大量信息冗餘、重複工作、重複建設造成資源浪費的狀況。

    每個行業的應用各自獨立,成本高、效率低,體現不出物聯網的優勢,勢必會影響物聯網的推廣。

    物聯網現急需要一個能整合各行業資源的統一管理平臺。


    3)成本與產出不匹配


    就目前來看,各國對物聯網都積極支持,在看似百花齊放的背後,能夠真正投入並大規模使用的物聯網項目少之又少。

    實現RFID技術最基本的電子標籤及讀卡器,其成本價格一直無法達到企業的預期,性價比不高。

    傳感網絡是一種多跳自組織網絡,極易遭到環境因素或人為因素的破壞,若要保證網絡通暢,並能實時安全傳送可靠信息,網絡的維護成本高。

    在成本沒有達到普遍可以接受的範圍內,物聯網的發展只能是空談。


    4)存在安全性問題

    

    物聯網作為新興產物,體系結構更複雜、沒有統一標準,各方面的安全問題更加突出。

    傳感器暴露的自然環境下,特別是一些放置在惡劣環境中的傳感器,如何長期維持網絡的完整性對傳感技術提出了新的要求,傳感網絡必須有自愈的功能。 

    電子標籤置入物品中以達到實時監控的狀態,這對於部分標籤物的所有者勢必會造成一些個人隱私的暴露,個人信息的安全性存在問題,網絡遭到攻擊,後果將更不敢想像。 

    今天給大家總結了物聯網的概念、架構、核心技術、應用、存在的問題等內容,通過對這些內容的了解大家就會對物聯網有一個清晰的認識了,後面還會有物聯網相關的內容,小夥伴們敬請期待哈,。

    有問題可以後臺留言交流,公眾號18年後新申請的,文章後不支持留言功能的。

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