什么是物联网 (IoT)？

大纲 介绍什么是物联网？物联网物联网架构的主要特点物联网的通信模型物联网的可能应用家庭消费电子产品智能汽车或运输系统物联网应用建筑和家庭自动化城市环境能源农业工业医疗和保健系统物流物联网优势物联网劣势结论简介物理对象或“东西”的联系，嵌入相互通信的电子产品是物联网。 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，互联网已经从单纯的人与人连接的P2P阶段发展到人与设备连接的M2P阶段，很可能会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嵌入传感器和其他电子设备的设备，通过互联网相互通信。什么是物联网？物联网是我们周围的一切，如电话、电视、灯、冰箱、空调、汽车等的世界。 在有或没有人为控制的情况下监控、感知和交互。 许多人认为物联网或物联网是互联网的下一次技术革命。物联网 (IoT) 是具有互联网连接的嵌入式系统（设备）网络，允许它们连接到其他嵌入式设备、服务并与之交互（机器或设备）和大规模的人员。 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引人入胜的趋势之一。任何服务。 物联网 (IoT) 的主要目标是让用户更轻松地控制和监控不同的任务。 借助物联网 (IoT)、家庭或办公自动化系统、环境或生物监测、智能电网等。 可以互连，允许它们共享它们之间影响彼此性能的信息。物联网由具有唯一身份并通过通信网络连接到互联网的事物或设备组成。它是指嵌入的物理对象的网络带有电子设备、传感器、执行器、软件和通信连接，其中整个布置能够交换数据、遥感和控制各种物体或事物。PC 和连接到互联网的设备这个概念可以被视为通过移动连接任何设备它的开和关切换到互联网。使用物联网，日常生活中的所有物体，如洗衣机、灯具、咖啡机、空调等。 配备标识符和无线连接，以便提供远程控制和信息交换，同时针对普通用户或机器目标执行有意义的应用程序。 物联网的一个简单方程如上图所示，其中一个物理对象遵循物的功能并连接到互联网，它可以通过互联网进行控制和监控。 连接内部或附着在物体上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。 这些传感器还使用广域网，包括 GSM、GPRS、3G、4G 等。 专业提示：工程学生物联网项目的终极清单 [小、中、高级] »»物联网的主要特点如前所述，物联网是一个人工智能、电子、软件和网络的融合，可以在系统内实现更多的自动化、分析和集成。 使物联网正常运行的基本特征是主动参与、集成、传感和分析、连接性和人工智能。 连接性：物联网的一个基本特征是通过服务器或云在两个设备之间建立适当的连接，以便适当的安全、可靠和双向通信。 它不一定需要主要的服务提供商，但也可以通过廉价和规模较小的服务提供商实现。 主动参与：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的新范式、服务或产品管理。人工智能：物联网最重要的特征或成就是让我们周围的世界变得更加智能。 它通过数据收集、算法和网络增强我们周围每个设备的智能。 人工智能使算法能够在连接的设备之间收集数据和通信，以实现所需的结果。 传感和分析：如果没有物联网的主要特征或组件——传感和分析，以上给出的 3 个物联网特征是不完整的。 如果没有能够感知自然参数并向设备提供所需数据的设备，就不可能进行现实世界的集成。小型设备：随着新兴集成技术的发展，如今的设备尺寸越来越小，效率和功率越来越大。 物联网利用这些廉价、高效和强大的小规模设备来确保更高的可扩展性、多功能性和精度。物联网架构与 OSI 模型类似，物联网架构也分为多层，每层包含不同的协议。 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：这包括负责从环境中收集数据的传感器/读取器、收集和传输传感器/读取器数据的网络和实现目标的执行器根据传感器数据。 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、LAN 或 WAN。 管理服务层：该层保护 IOT 设备分析、信息分析和设备管理。 它由建模、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等的 IOT/M2M 应用服务组成。 简而言之，该层能够从收集的传感器数据中提取必要的信息。应用层：该层利用收集的数据来满足所需的目的。 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) 的概念并不是全新的，因为电信、工业控制和过程控制领域已经在使用它。 但是为了将物联网的概念落实到最新趋势，围绕物联网的可行性和适用性正在开发众多技术架构。根据物联网模型的智能环境。 下图展示了物联网（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大层。 最低层由硬件社区组成，硬件社区又分为两组设备。第一组设备是受限设备，资源和功能有限，因此依赖其他设备来执行某些过程。 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，具有运行进程所需的足够功能和资源。即使不受约束的设备缺乏执行所需的功能一个特定的过程，它们有中间件组件，通过平台或第三方云服务直接向客户端提供功能。 物联网架构中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、过程处理等。 并组织它们以构建服务（简单的或复杂的）。软件层还有实现必要协议、连接驱动程序和通信标准的任务。物联网架构中的最后一层是用户层。 该层由使用软件层提供的服务的客户端组成。 客户可以是智能手机、电视、笔记本电脑、智能机器、家用电器等。物联网的通信模型下面给出了物联网中使用的不同类型的通信模型。发布订阅通信模型：该模型包括发布者、经纪人或顾问和消费者。 发布者是数据源，将数据发送到主题，由代理管理。 消费者从顾问那里订阅主题，与发布者没有直接关系。请求响应模型：它涉及客户端和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：它涉及发布者和消费者之间的直接通信，其中数据被推送到队列中发布者，并由消费者从队列中拉取或获取。 队列充当缓冲区并启用制造商和消费者之间的通信。 独家配对模型：它是客户端和服务器之间的全状态、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，直到请求发送客户端关闭连接。所以，基于上面的解释，让我们对物联网系统的实际工作方式有一个简单的了解。传感器/设备从环境中收集数据。 在这里，传感器可以是独立的传感器，也可以是嵌入了传感器的设备，例如我们的智能手机。 这些数据可以是温度或距离读数等简单数据，也可以是视频馈送等复杂数据。然后通过 Wi-Fi、卫星、蓝牙、LAN 等连接通道将收集的数据发送到云（互联网存储），选择为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。一旦云接收到数据，软件程序就会对其进行处理。 这涉及从接收到的数据中提取所需的信息。 它可以像确定温度或距离读数是否在可接受的范围内一样简单，也可以像使用接收到的视频信息识别物体一样复杂。软件处理完数据后，最终结果将通过电子邮件、文本或通知。 有时，根据结果，用户可能会更改所需的参数并影响系统。 例如，如果房屋的温度读数太低，用户可能会远程提高加热器温度以增加热度。 此外，有时，给定的参数可能会自动调整以获得所需的结果，而不是任何人为干预。物联网的可能应用不同的技术人员、书籍和研究对物联网 (IoT) 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。 它们是个人 – 用于智能生活工业 – 用于高效业务运营基础设施 – 用于智能城市 下面提到了物联网在每个领域的许多可能应用的小列表。进一步分为三类。 它们是家庭安全系统、监控系统、警报系统（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，如手表等优质生活健康监测和跟踪智能生活儿童、老人和宠物监测安全生活休闲娱乐智能汽车或运输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。基于位置的服务，如 GPS 为行业有效开展业务，控制和组织流程的智能系统。 下面提到了一些与工业相关的可能市场。农业包括灌溉、生产、养牛、牲畜等。在工厂中，自动化、机器人、机器和过程控制等概念。建筑和土木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。通信制造在卫生部门、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。智能环境包括对空气和水的污染监测和监测。智能电网，如水网、能源网、天然气和石油管道等。建设和发展智慧城市和社区，主要成分是智能基础设施。 智慧城市基础设施中可能的应用如下：智慧教育安全、国防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、智能车辆等。高速公路包括照明、停车、通行费、仪表等物联网应用物联网 (IoT) 可用于各种应用，包括家庭、能源系统、农业、健康、工业、物流和环境。讨论了物联网的一些最突出的应用领域以下。 物联网产品基于特定的应用领域，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。 楼宇和家庭自动化智能照明通过使照明适应环境条件并调光或开/关来节省能源需要时的灯。 这种智能照明是通过使用固态灯（如 LED 灯）和支持 IP 的灯来实现的。通过检测环境变化和人体动作，使用智能设备控制灯。 移动应用程序和网络应用程序等物联网应用程序可以远程控制这些具有无线功能和互联网连接的灯。家庭中的智能电器使管理和控制比拥有自己的控件或遥控器的电器容易得多。 物联网允许用户远程获取状态信息和远程控制能力。一些基于物联网工作的设备包括智能冰箱（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/干衣机、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并发出警报。 家庭中的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。 入侵系统基于通用即插即用技术，通过使用图像处理技术生成入侵消息识别和提取入侵主体。家庭和建筑物中的烟雾和气体探测器检测烟雾（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发送电子邮件或短信给用户或当地安全部门。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。 传感器检测空车位的数量，并通过互联网将信息相应地发送到主数据库。然后智能手机、平板电脑和车载导航系统中的智能停车应用程序不断向驾驶员显示停车信息。同样，道路上的交通拥堵可以通过采用分布式传感器网络系统来降低能耗，该系统能够感知道路上的信息并通过互联网将信息传送到主服务器。 智能照明通过控制道路、公园、建筑物等上的灯光来节省能源。 这些智能灯连接到互联网以实现远程控制、照明时间表和照明强度控制。 与灯相连的传感器能​​够根据环境条件控制照明，并与其他灯（电路）通信以交换信息。智能监控系统通过监控基础设施、公共交通和事件来确保安全和保障。 该系统由大量连接互联网的分布式视频监控摄像头组成，将信息发送到中央云存储系统。基于环境物联网的天气监测系统收集各种传感器数据（温度、压力、湿度等）并发送到基于云的应用程序。云收集的数据，在移动、计算机和其他显示设备上基于物联网的天气监测应用程序上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音污染监测系统可以使用各种传感器监测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音水平.气体和计量传感器用于监测空气污染，并部署在多个分布式监测站。 所有这些站都通过机器对机器的通信相互连接。同样，在噪声监测系统的情况下，各种分布式噪声监测站部署在不同的地方，噪声数据在服务器或云中聚合。基于物联网的森林火灾探测系统使用许多传感器或监控节点，这些节点部署在森林的各个地方。 该系统通过检测节点处的各种传感器数据（温度、光照水平、湿度等）来实现火灾的早期检测。EnergySmart 电网收集和分析从各种电网收集的数据，并相应地向公用事业单位提供预测信息和建议公司。 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监测。智能电表可以捕获来自不同客户的实时能源消耗，并且能够将数据远程传输到主服务器，远程开启/在需要时关闭电源并防止电力盗窃。基于物联网的系统在各种可再生能源与电网的互连点具有变压器，有助于确定各种电气变量，从而避免电网稳定性和可靠性问题。农业智能灌溉系统节省在提高作物产量的同时，节约了水和电。 土壤湿度传感器与物联网设备一起确定土壤湿度并相应地打开灌溉泵。此外，该智能灌溉系统在服务器上持续收集土壤湿度数据，可用于规划浇水时间表。工业物联网起着重要作用在工业应用中，用于监控机器运行状况、故障期间机器的预测和诊断以及在需要时远程控制机器。带有传感器和执行器的物联网设备提供制造供应链网络及其生产的实时优化。医疗和保健系统可穿戴物联网设备允许持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体温、脉搏率、心率、血压等传感器。 收集健康参数数据，判断异常，并相应地向用户或医生发出警报或通知。并根据车辆的可用性结合路线模式和运输时间表进行调度。 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更高的透明度，以提供所需的最终结果。直接设备通信，无需人工干预，自动化已成为现实，这反过来又导致了快速及时的输出。IOT 为海量信息打开了大门，尤其是来自现实世界场景的信息，可实现快速决策。有了 IOT，现在可以跟踪通过有效监控获得更准确和精确的数据，从而根据监控的参数实现快速响应。物联网提供更多真实世界的信息，可以有效管理资源。物联网缺点兼容性：目前，支持物联网的设备缺乏任何一致的兼容性标准彼此之间，以便使用共同的标准。安全性：具有n 频繁连接的设备通过网络进行通信的生态系统，数据更容易受到入侵者或黑客的攻击。自动化，许多技术工人失业的风险很高，从而导致失业问题。我们的知识。

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