物联网(IOT)的本质
物联网的本质在于 将物理世界的各种设备和物体连接到互联网,使其能够收集、传输和处理数据,从而实现智能化和自动化功能 。虽然不同应用场景的具体实现有所不同,但它们的核心原理和组成部分是相似的。
实现物联网有着必要且核心的 3 层结构,首先是 传感网络 ,以二维码、RFID(射频识别技术)传感器为主,实现“物”的识别;其次是 传输网络 ,通过现有的互联网、广电网络、通信网络或者未来的 NGN(下一代网络),实现数据的传输与计算;第三是 应用网络 ,即输入/输出控制终端,可基于现有的手机,C 等终端进行。物联网核心技术也都在围绕这三层进行突破。
物联网的核心技术还是在云端,云计算就是实现物联网的技术核心。物联网的三项关键技术与领域包括,关键技术:传感器技术、RFID 标签、嵌入式系统技术。领域:公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公众社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展建设(能源电力、物流零售等)。
本质流程
- 采集:传感器采集数据
- 传输:传输数据到服务器
- 计算:服务器处理数据
- 展示:展示数据给用户
物联网终端采集数据、把数据传输给服务器、服务器存储和处理数据、把数据展示给用户。
一、物联网的核心本质
- 感知:使用传感器设备感知环境中的各种物理参数。
- 通信:通过各种通信技术实现设备之间的数据传输。
- 计算:利用云计算、边缘计算等技术对数据进行处理和分析。
- 应用:根据分析结果执行相应的操作,实现智能化和自动化。
二、应用场景细分
智能家居
- 核心本质:通过传感器(如温度、湿度、光照传感器)感知家庭环境,通过 Wi-Fi、蓝牙等通信技术传输数据,利用云端平台进行数据处理,实现设备的远程控制和自动化管理。
- 具体实现:智能灯泡、智能插座、智能门锁等设备可以根据用户指令或预设场景自动操作。
智慧城市
- 核心本质:通过各种传感器(如空气质量、噪音、交通流量传感器)感知城市环境,通过 LoRa、NB-IoT 等广域网通信技术传输数据,利用城市云平台进行数据处理和分析,提高城市服务效率。
- 具体实现:智能路灯系统根据实时数据调节亮度,垃圾桶感应系统通知垃圾收集,交通管理系统优化交通信号。
工业自动化
- 核心本质:通过工业传感器(如温度、压力、流量传感器)感知生产过程中的各种参数,通过工业以太网、5G 等通信技术传输数据,利用工业物联网平台进行数据处理,实现生产过程的自动化和优化。
- 具体实现:工业机器人根据实时数据进行精准操作,生产线自动调整生产参数以提高效率和质量。
农业监测
- 核心本质:通过农业传感器(如土壤湿度、气温、光照传感器)感知农田环境,通过 LoRa、Zigbee 等通信技术传输数据,利用农业物联网平台进行数据处理和分析,提供精准农业管理。
- 具体实现:灌溉系统根据土壤湿度数据自动调节灌溉量,温室大棚根据环境数据自动调节温度和湿度。
智能交通
- 核心本质:通过交通传感器(如车速、车流量、停车位传感器)感知交通状态,通过 V2X(车辆到万物)、5G 等通信技术传输数据,利用智能交通平台进行数据处理和分析,提高交通流畅性和安全性。
- 具体实现:交通信号灯根据实时车流量优化信号时长,智能停车系统引导车辆到空闲停车位,车联网系统提供实时路况信息。
三、结论
虽然物联网在不同应用场景中的具体实现和使用的技术有所不同,但其核心本质和基本框架是相似的。物联网的关键在于感知、通信、计算和应用,这些元素共同作用,构建了智能家居、智慧城市、工业自动化、农业监测和智能交通等多种应用场景。这些场景通过连接物理设备,收集和处理数据,实现智能化和自动化功能,从而提高效率和优化资源使用。
四、举例
例如共享单车,正向过程是:单车获取 GPS 位置数据、通过 2G 网络上报给服务器、服务器记录单车位置信息、用户在 APP 端查看单车位置。反向过程是:用户向服务器发出开锁的要求、服务器通过 2G 网络把开锁指令下发给单车,单车执行开锁指令。
大大小小的物联网应用,都是基于正向数据采集和反向指令控制这两个流程来实现的。
总结
物联网=物+联网
物=处理器+传感器+动作器
联网=数据传输+服务器+用户端