第十四章 物联网

这是一个关于第十四章 物联网的思维导图，物联网(Interet of Things，IoT)，是新一代信息技术的重要组成部分，在IT行业又被称为泛互联网，意指物物相连，万物互联。

第十四章 物联网

• 物联网的概念、应用领域和发展趋势
  • 概念
    • 物联网(Interet of Things，IoT)，是新一代信息技术的重要组成部分，在IT行业又被称为泛互联网，意指物物相连，万物互联。因此，物联网就是物物相连的互联网。物联网具有全面感知、可靠传输和智能处理3个主要特征。
  • 应用领域
    • 物联网的应用领域广泛，主要的应用场景包括智慧城市、智慧物流、智能交通、智慧 能源、智能医疗、智能家居、智慧建筑、智能安防、智慧零售、智慧农业、智能制造。
  • 发展趋势
    • 物联网作为电子信息行业新兴应用，在万物互联的大趋势下，市场规模将进一步扩大。随着行业标准完善、技术不断进步、国家政策扶持，中国的物联网产业将延续良好的发展势头，为经济持续稳定增长提供新的动力。 智能化，规模化，协同化
      • (1)应用引领产业发展:我国物联网产业的发展是以应用为先导。
      • (2)标准体系逐渐成熟:物联网标准体系是一个渐进发展成熟的过程。
      • (3)综合性平台即将出:随着行业应用的逐渐成熟，新的通用性强的物联网技术平台将出现。
      • (4)商业模式逐步形成:针对物联网领域的商业模式创新将是把技术与人的行为模式充分结合的结果。
• 物联网和其他技术的融合
  • 物联网与5G的融合
    • 5G与物联网是相互依赖的两项技术,5G网络为物联网提供了良好的进步环境和空间，物联网也为5G网络的发展提供了现实依据。
  • 物联网与人工智能的融合
    • 物联网(IoT)与人工智能(AI)的融合催生出新的智能物联网(AIoT)产业。物联网与人工智能的结合是二者发展的必然结果，物联网需要通过人工智能发挥出更大的作用，以便于把物联网的应用边界不断拓展。目前，物联网具备了基于人工智能的智能识别及预测能力。
  • 物联网与区块链的融合
    • 物联网会产生大量数据，数据的所有权并不总是很清楚。这可能会破坏物联网传感器的可靠性。因此，确保物联网设备完整性是确保数据记录和交易安全的关键。区块链正可以解决这一信任问题。
• 物联网感知层、网络层和应用层的三层体系结构
  • 物联网的体系结构主要由感层通执网络层和应用层3个层次组成，体现了物联网的3个基本特征，即全面感知、可靠传输和智能处理。其中，感知层主要完成信息的采集、转换和收集;网络层主要完成信息的传递和处理;应用层主要完成数据管理和数据的处理，并将这些数据与行业相结合。
  • 1.感知层
    • 感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题，由各种传感器以及传感器网关构成。
  • 2、网络层
    • 网络层也成为传输层，解决的是感知层所获得的数据在一定范围内，通常是长距离的传输问题，主要完成接入和传输功能，是进行信息交换、传递的数据通路，包括接入网与传输网两种。
  • 3.应用层
    • 应用层也可称为处理层，解决的是信息处理和人机界面的问题。网络层传输而来的数据在这一层里进入各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。
    • 云计算，数据挖掘，人工智能
• 物联网感知层关键技术
  • 1.传感器
    • 在物联网架构的感知层中，传感器主要负责接收对象的“语音”内容。传感器技术是从自然源中获取信息并对其进行处理、转换和识别的多学科现代科学与工程技术。
  • 2.自动识别
    • 条形码由不同宽度的黑白条以及特定的编码排列组成，并且条形码在数据转换过程当中需要扫描和编译这两个环节，而对于现阶段应用十分广泛的二维码来说，是在一维条形码基础之上延伸出来的一种新型自动识别技术，这种技术可以将信息储存在一维空间或二维空间当中，但是二维码的信息处理需要经过扫描设备以及编译设备。
  • 3.智能设备
    • 智能硬件能够满足人们智能化需求，智能硬件会给我们带来全新的生活形式。所以智能硬件要么是被创造出来的。要么是基于传统硬件改造的，目的都是使人们可以更便捷的使用，更高效的生产。 通信模块传输出去。
      • 第一阶段:传统硬件加入传和机教能够感知外部环境并将数据通过
      • 第二阶段:传感式单体设备加上软件算法，能分析传感器的数据后直接做出简单的操作。
      • 第三阶段:能够根据过去收集的数据提升自身的判断决策的水平，从而根据外界环境的变化改善自身决策能力。
      • 第四阶段:全自动感知、分析、决策，不需要人的参与。
• 物联网网络层关键技术
  • 1.无线通信网络技术
    • 在物联网中，要与人无障碍地通信，必然离不开能够传输海量数据的高速无线网络。无线网络不仅包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，还包括短距离蓝牙技术、红外线技术和Zigbee 技术。
  • 2.互联网
    • 互联网几乎包含了人类的所有信息，是人类信息资源的汇总，人们常说的因特网就是互联网的狭义称谓。互联网技术是物联网技术的前身。在相关网络协议的约束下，通过互联网相连的网络将海量的信息汇总、整理和存储，实现信息资源的有效利用和共享，这其实就是互联网最主要的功能。
  • 3.卫星通信技术
    • 物联网设备进行通信交流最主要的方式是依赖于各种通信技术，依赖于基站和天线。卫星通信技术是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个终端之间的通信。
  • 物联网应用层关键技术
    • 1.云计算
      • 物联网的发展离不开云计算技术的支撑。物联网终端的计算和存储能力有限，云计算平台可以作为物联网的大脑，实现海量数据的存储和计算。
        • (1)部署方式
          • 私有云:由专供一个企业或组织使用的云计算资源构成。私有云可在物理上位于组织的现场数据中心。
          • 公有云:由第三方云服务提供商拥有和运营，资源通过Internet 提供。
          • 混合云:混合云是云计算的一种类型，它将本地基础结构(或私有云)与公有云结合在一起。
          • 社区云:社区云是由一个特定社区独占使用，该社区由具有共同关切的多个组织组成。
        • (2)服务类型
          • 基础设施即服务:主要优势是按需付费、安全性以及可靠性，因此也被称为硬件即服务。这项服务的典型案例有亚马逊云、谷歌计算引擎和阿里云等。
          • 平台即服务:为云计算提供了应用程序的接口。随着网络应用程序数的井喷式增长，平台即服务的相关研究与应用逐步涌现。平台即服务的典型案例有谷歌应用引擎(Google App Engine,GAE)、微软云(Microsoft Azure)等。
          • 软件即服务:这项服务旨在提供终端用户可以直接使用的服务，这里的服务可以理解为部署在互联网上的软件。这样的服务模式在很大程度上替代了在个人电脑上运行的传统应用程序。
    • 2.中间件
      • 中间件，是一种计算机软件产品，它有两种模式，一种是介于应用操作系统与应用软件之间，另一种是介于硬件和应用软件中间，发挥支撑和信息传递的作用。
      • 第一种模式中，中间件能管理计算机资源和网络通信，将应用操作系统与应用软件连接起来，实现信息传递和交互。
      • 另一种模式中，中间件将管理集成硬件设备，将硬件数据信息集成并上传给应用软件，实现沟通交互。两种模式中，中间件都可以向下集成处理，向上直接为系统软件提供数据等资源。
    • 3.应用系统
      • (1)支持应用程序的远程升级。因为物联网的种种应用环境和条件限制，远程升级是物联网操作系统在升级方式上的重要途径，当然同时也是最为低成本的选择。
      • (2)外部存储。以便在网络连接中断的情况下，起到临时存储数据的作用。
      • (3)对物联网常用的无线通信功能内置支持。支持短信息的接收和发送、语音通信、视频通信等功能。
      • (4)网络功能。物联网操作蔡承教育协议栈。
      • (5)支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中，完成用户和设备的交互。