物联网的技术标准和结构

2023-06-26 12:30:01物联网0153

物联网的技术标准和结构,第1张

1 物联网的标准体系

2 急需的物联网总体标准

3 传感器标准

4 传感器标准

5 传感器标准进展情况

6 传感器标准体系框架

认知感知层

1．感知层的概念

物联网层次结构分为三层,分别为感知层、网络层、应用层。感知层位于最底层,它是物联网的核心，其功能为“感知”，即通过传感网络获取环境信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。

2．感知层的应用

感知层包括二维码标签及识读器、RFID 标签及读写器、摄像头、GPS 导航、各种功能传感器、M2M 终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。

3．感知层的关键技术

(1) 传感器：传感器是物联网中获得信息的主要设备，它利用各种机制把被测量转换为电信号，然后由相应信号处理装置进行处理，并产生响应动作。 (2)RFID：它的全称为 Radio Frequency Identification，即射频识别，又称为电子标签。RFID 是一种非接触式的自动识别技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份标示。

(3)无线传感网络：它的英文名称为 Wireless Sensor Network，简称 WSN。传感器网络是一种由传感器节点组成网络，其中每个传感器节点都具有传感器、微处理器和通信单元。节点间通过通信网络组成传感器网络，共同协作来感知和采集环境或物体的准确信息。它是目前发展迅速，应用最广的传感器网络。

认知网络层

1 网络层的概念

网络层位于物联网三层结构中的第二层，它功能是通过通信网络进行信息传输。网络层作为纽带连接着感知层和应用层，它由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网等组成，相当于人的神经中枢系统，负责将感知层获取的信息，安全可靠地传输到应用层，然后根据不同的应用需求进行信息处理。

2 网络层的组成

物联网网络层包含接入网和传输网，分别实现接入功能和传输功能。传输网由公网与专网组成，典型传输网络包括电信网、广电网、互联网。接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID 网络最后一公里的接入。

3 网络层的主要技术

物联网用到的通信技术主要包括 3G/4G 通信、IPv6、WI-FI 和 WIMAX、蓝牙、 ZigBee 自组网技术等。正在向更快的传输速率，更宽的传输宽带、更高的频谱利用率、更智能化的接入和网络管理发展。

认知应用层

1 应用层的概念

应用层位于物联网三层结构中的最顶层，它的功能是通过云计算等计算平台进行信息处理。应用层与最低端的感知层一起，是物联网的显著特征和核心所在，应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。

2 应用层的技术

（1）物联网应用：它是用户直接使用的各种应用，通常用应用软件的形式表现。如智能操控、安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等。

（2）物联网中间件：物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序，将各种可以公用的能力进行统一封装，提供给物联网应用使用。

（3）云计算：它对物联网海量数据的存储和分析。根据服务类型不同将云计算分为：基础架构即服务(IaaS)、平台即服务（PaaS)、服务和软件即服务（SaaS)。

3 应用层与其他两层的关系感知层将采集到的数据通过网络层传递给应用层，应用层将接收到的数据进行分析管理，再将这些数据根据各行各业的应用做出反应处理。例如，在智能电网中的远程电力抄表应用：安置于用户家中的读表器上显示感知层中的传感器采集到的数据，通过网络层将数据发送并汇总到发电厂的处理器上，该处理器及其对应工作就属于应用层，它将完成对用户用电信息的分析，并自动采取相关措施。

网关的一个用途是在物联网环境和云之间创建通信链路。

网关类型

网关可以采用多种形式并执行各种任务。这方面的例子包括：

Web应用程序防火墙：此类型过滤来自Web服务器的流量并查看应用程序层数据。

云存储网关：此类型使用各种云存储服务API调用转换存储请求。它允许组织将存储从私有云集成到应用程序中，而无需迁移到公共云。

API、OA或 XML 网关：此类型管理流入和流出服务，面向微服务的体系结构或基于XML的Web服务的流量。

物联网网关：此类型聚合来自物联网环境中设备的传感器数据，在传感器协议之间进行转换，并在向前发送之前处理传感器数据。

媒体网关：此类型将数据从一种网络所需的格式转换为另一种网络所需的格式。

电子邮件安全网关：此类型可防止传输违反公司政策或将以恶意目的传输信息的电子邮件。

VoIP中继网关：这种类型便于使用普通老式电话服务设备，如固定电话和传真机，以及IP语音（VoIP）网络。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

从发展来说物联网4大关键领域1 RFIDRFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。 2传感网传感网的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。3 M2M简单的说，M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是就是机器与机器（Machine to Machine）的对话。但从广义上M2M可代表机器对机器（Machine to Machine）人对机器（Man to Machine）、机器对人（Machine to Man）、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。 4 两化融合两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合，是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。

物联网系统构成：

1、东西(设备)：这些被定义为唯一可识别的节点，主要是传感器，它们通过网络进行通信，无需人工干预。

2、网关：它们充当东西和云之间的中介，以提供所需的网络连接、安全性和可管理性。

3、网络基础设施：它由路由器、聚合器、网关、中继器和其他控制数据流的设备组成。

4、云基础架构：云基础架构包含联网的大型虚拟化服务器和存储池。

简介。

物联网系统的出现被称为第三次信息革命。该系统通过射频自动识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪、图像感知器等信息设备，按约定的协议，把各种物品与互联网连接起来，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。实际上它也是一种微型计算机控制系统，只不过更庞大而已。

物联网架构三层结构中不包括应用层，因为应用层不是物联网架构的一部分，而是应用程序的一部分。物联网架构三层结构包括物理层、网络层和数据层，它们分别负责物理设备的连接、网络通信和数据传输。物理层用于连接物理设备，网络层用于实现设备之间的网络通信，数据层用于实现数据的传输和处理。

物联网网关可用于广域网互连，以及局域网互连。此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。

在家庭物联网网关设备内部，集成了几套常用自组网通信协议，能够同时与使用不同协议的设备或子系统进行通信。用户只需对网关进行操作。便可以控制家里所有连接到网关的智能设备。

网关是将两个使用不同传输协议的网络段连接在一起的设备，网关一般用作网络的入口和出口点，因为所有数据必须在路由之前通过或与网关通信。在大多数基于 IP 的网络中，唯一不通过至少一个网关的流量是在同一局域网(LAN)段上的节点之间流动的流量。

TG462系列工业级物联网网关是一款采用ARM架构高能效处理器作为主控、采用Linux作为操作系统的嵌入式工业计算机。