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发布时间:2020-08-14 02:32:58

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作者:韦康博

出版社:世界图书出版广东有限公司

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物联网实战操作

物联网实战操作试读:

前言

所谓“物联网”,就是实现世界万物联通和交流的信息网络。物联网经历了十几年的发展,它和计算机、互联网一样,都是可以颠覆人类生活的高效用技术,物联网的发展将掀起新一代的信息浪潮,它的进步将实现人类的第三次信息革命。

计算机、互联网已经从根本上颠覆了人们的生产、生活方式,而发展和利用物联网,将在这个基础上迎来新一次的颠覆。计算机、互联网打破了时间和空间的限制,将各个国家、各个地区的不同身份的人们彼此拉近,实现了人与人之间的高效、深入、全面的沟通和交流。而物联网时代的到来则打破了世界万物之间的界限,完成了物与物之间的联通和数据交互,实现了对世界万物的自动管理和控制。如果说互联网是一种人与人之间的网络构建,那么,物联网就是物与物之间的网络构建。人类社会的发展不仅要完成人与人的交流,还要完成物与物的自动控制,这样人类才能真正掌控世界,人类文明的发展才能真正实现大繁荣。

由于物联网是一门综合性的技术,所以物联网的应用也是综合性的应用,其应用所涉及的领域之宽、范围之广完全可以和互联网相媲美。与互联网相比,物联网是一个更大的网络系统,它的构建不仅包括自身独特的技术范畴,还包括互联网的诸多技术。物联网的应用包括远程医疗、智能交通、公共安全、环境保护、智慧家居、智能生产等多个领域,物联网如果能和互联网一样普及,那么,它所创造的经济价值和社会价值将是无与伦比的。

物联网可分为多个层次,公认的物联网三大层次是感知层、网络层和应用层,除此之外,还包括传输层等其他层级。同时,物联网也包含了大量先进技术,比如RFID技术、传感器技术、M2M技术、蓝牙技术、互联网技术等。划分层级能够帮助人们更加方便有序地研究物联网,而且众多的技术手段也在支撑着物联网不断的发展和进步。

目前,虽然物联网包含的技术众多,但是技术手段不够成熟,导致物联网的研究看似简单,但过程却困难重重。此外,物联网的相关体系标准尚未建立,很多技术领域的相关标准和国际规范还在进一步的制定当中,因此,总体来说,物联网很多方面的建设还只停留在概念阶段。

值得庆幸的是,随着时代的发展,传统互联网满足人类应用需求的压力越来越大,人们开始将目光转移到物联网领域上来,对物联网的重视程度也越来越高,各大网络媒体争相报道物联网的相关信息,股市中也出现了物联网概念股的身影,而且国家和政府部门的城市规划建设方案中也提到了物联网的有关内容。此外,一些科技企业开始调整产业结构,试图向着物联网的方向转型,一些非营利性科技研发机构也加大了对物联网技术的投入。物联网应用的逐渐普及和技术的不断升级为商业发展和科技进步提供了新的动力,不仅如此,物联网技术还为教育领域提供了大量的学习教材,各大高等院校已经将物联网技术的相关内容编辑成书,引入校园课程,未来教育将培育出大量的物联网技术人才,创造出大量的物联网就业机会。

本书本着对科学技术的尊重和敬畏,查阅了物联网方面的大量资料,调研了各种物联网应用的实战案例,意在将该书打造成一本既能进入高等课堂,又便于自学爱好者独立学习的系统化一体式教程。本书从理清物联网的概念出发,从多个方面对物联网进行了论述,不管是狭义上的物联网,还是广义上的物联网,读者都可以通过阅读本书进行相关了解。本书以物联网的标准体系框架为骨,以物联网技术和各项实战案例为血肉,在总结国内外相关机构的研究成果的基础上,透彻分析了物联网技术的功能和原理,剖析了物联网各种网络和体系的构建过程,研究了物联网管理、服务、应用等方面的标准化内容。阅读本书,不仅能了解物联网的相关概念,还能通过具体的实战案例进行实践性操作,结合理论和实践,系统地学习和感知物联网。第一章正在爆发的物联网革命:怎样抓住物联网带来的商机?

随着信息时代的发展,物联网渐渐登上了世界历史的舞台,成为掀起新一轮信息革命的旗手。如果说计算机、互联网引领了前两次世界信息产业的浪潮,那么物联网必将引领世界信息产业的第三次浪潮。物联网的应用范围之广、覆盖范围之大可谓空前绝后,就连号称覆盖全球的互联网都望尘莫及。不久之后,物联网不仅能涉及各行各业,还能连接万事万物,因此,信息产业专家预言,物联网将成为下一个亿万级规模的产业,在未来的发展过程中,它将为人们带来无限的商机。

从技术角度来看,物联网是一个以无限射频电子标签技术(RFID)为基础,结合了多种已有技术(互联网技术、信息通信技术、数据库技术、中间件技术等)的网络系统。它通过大量的阅读器、移动电子标签、传感器等构筑了一个万物相连的网络,不仅能实现人与人的连接,还能实现人与物、物与物的连接,是一个比移动互联网更全面、更庞大的信息网络。物联网是一个能够影响人类未来发展的重点战略性新兴信息产业,它将极大地促进人类社会的信息化进程。人们利用物联网将物与物相互联系起来,将现实社会与虚拟社会相互联系起来,将人与世界万物联系起来,最终可实现对世界万物的绝对掌控。1.物联网——下一个亿万级的新兴产业

物联网是信息时代一个里程碑的发展阶段,继计算机技术、互联网技术之后,物联网技术成为了新一代的信息技术之一。物联网的英文名称为“Internet of things”,简称IOT。由物联网的名称可以看出,物联网技术就是物与物之间通过互联网相连的技术。具体来说,它包含两层意思:

第一,物联网的硬件可以是多种物品,它的基础支撑技术仍是互联网。甚至可以说,物联网是互联网在物与物之间的延伸,或者说是互联网在各种终端应用上的拓展。

第二,互联网的延伸和拓展让互联网的应用范围变得越来越广,物与物之间不仅可以进行一对一相连。还能一对多、多对多相连,实际上,这种连接是信息的连接,通过这种连接可以实现信息互换,从而实现物与物之间的相互通讯。

物联网的发展,掀起了世界信息产业发展的第三次浪潮。随着通信感知技术的发展,物联网的应用越来越广泛,在智能感知技术、智能识别技术以及普适计算等的支撑下,物联网与众多其他高科技通讯技术形成了网络大融合。

物联网可以被应用到多个领域,比如公共安全、智能家居、工业监测、交通运输、改造环境、政府管理、医疗护理等。与计算机和互联网相比,物联网所涉及的技术手段更加综合全面,甚至涵盖了计算机和互联网的多种技术手段。可以说,互联网是计算机和互联网技术在物与物之间的综合应用。有关专家预测,在未来10年内,随着相关技术的普及和应用,物联网将成为下一个亿万级的新兴产业。

1999年,人类第一次提出了“物联网”的概念,其定义为:在物品上安装信息传感设备,将这些设备与物联网连接,近而实现物与物之间的信息网络连接。总体来说,物联网应用的目的是实现物与物之间的智能识别和自动管理。进入物联网时代后,人们的生活中会出现这样的情景:按下智能手机的触屏按钮便可开启大门,房间可以根据太阳的移动变换角度采光;通过计算机下达命令可以使微波炉自动做饭等。

物联网完美地整合了IT技术,依托物联网,网络技术将大幅度提高应用范围,可以涵盖有物体存在的所有领域。人们只需要把一些精密的传感器嵌入到物体之中,如电力网络、公路隧道、供水系统、油气管道、水库大坝、钢铁桥梁等,就能通过互联网将这些物体整合,形成能够相互进行信息传输的物联网。这种整合意义深远,它打破了物理事物与人类社会内在联系的局限性,增加了物理事物的可控性,使物质社会与精神社会完美地结合。当物联网形成后,人们就可以通过网络对这些物体进行实时的监控和管理,从而极大地促进人类文明的发展。

整合物联网需要超级计算机的支撑,只有凭借超级计算集群的存储和计算能力,才能将海量的物理事物信息分类存储、整合计算。借助超级计算机集群将人、物、机器设备等整合在一张庞大的信息网络内,可以实现统一管理和统一调配,这样人们对生活和生产的管理将更加精细,而时时的监控和调整也能使管理更加动态。总之,物联网可以使人类更加灵活地掌控一切物体。所有物体在物联网的作用下,将变得更加智能,就像一个个既可以相互沟通,又可以接受统一管理的人类个体。

物联网时代,人类社会将发生颠覆性的变化。物联网的全面应用可以普遍提高生产力的水平,也能极大地提高资源的分配率和利用率。当物联网技术被用于治理环境时,还能够使人类和自然间的关系更加和谐。

要构建一个万事万物都能相互联系的世界,物联网的发展将成为必然趋势。物联网的基础是计算机和互联网,离开了这两大技术,物联网将无法全面实现。另外,射频识别技术、无限数据通讯技术等是物联网的核心技术,有了这些核心技术的支撑,物与物之间才能实现相互“交流”,而人在物联网中则担任主导者和指挥者的角色。

射频自动识别技术能够给每一件物品贴上标签,使它们拥有自己的“身份证”,这样一来,它们就可以更容易被识别。除了能让物体更容易识别外,该种技术还可以让物品“开口说话”,因为利用这种技术可以采集和存储物品的互用性信息,之后便可以通过无线数据通信技术传输到计算机互联网上,然后,再经由中央信息处理系统将这些采集来的信息进行统一识别、归类、存储、调配和管理。

物联网打破了人类思维的局限性,使硬件与软件得到了完美的融合。人们传统的思维观念是物理基础设施自成一体,包括桥梁、公路、大坝、建筑、隧道等;IT基础设施自成一体,包括电脑、宽带、传感器、信号塔等。而在物联网时代,人们的观念是将物理基础设施与IT基础设施相结合,形成新一代的物联网基础设施。可以想象,如果将桥梁、电缆、铁路、建筑等装上芯片、连接宽带,通过传感器传输相关信息,再经由网络进行统一管理,这将是多么神奇的画面!如果把地球比作一个超级电脑,那么所有的物品都是这台电脑的硬件,人类借助软件等技术将地球的所有硬件联系起来,形成了一个信息统一分享的整体。

2005年11月17日,国际电信联盟在信息社会世界峰会上发表了有关物联网的报告。报告称,继移动互联网之后,物联网时代即将来临,届时,杯子和牙刷可以联网,椅子和桌子可以交换信息,鞋子和手套可以自动调节温度。

2009年2月24日,IBM公司在论坛上发布了最新策略——“智慧的地球”。该公司负责人表示,“智慧的地球”策略将在中国得到广泛的应用,因为中国的基础设施在中国政府的大力控制和指导下正在进行快速的建设,所以,物联网在中国的应用空间会更加广阔。

物联网将成为世界经济的又一大增长点,很多物联网领域的专家认为,物联网的普及将拉动世界经济飞速增长。从环境角度来说,物联网的应用可以节省自然界内的有限资源,在保护环境的同时,还能提高资源分配的效率和资源的使用率,有利于人类社会的可持续发展;从经济角度来说,物联网的应用能大大节约生产和生活成本,帮助社会经济持续稳定发展;从技术角度来说,其应用必定会促进更多的高新技术发展,从而促进科学技术的快速进步。

而要真正实现一个高效的物联网必须具备两个重要因素:第一,规模性。规模越大,物联网的有效程度才会越高。第二,流动性。物联网不仅要适用于静止状态的物体,还要适用于动态的物体,甚至是高速移动的物体,物联网的覆盖性越广,有效程度也会越高。

作为引领信息产业发展的新一代浪潮,物联网的经济潜力无穷。未来,物物互联的业务将呈现指数性的增长,物联网的普及和应用将引领新一代的科技革命,人类的生活将在物联网的影响下发生颠覆性的变化,社会经济将在物联网技术的拉动下飞速增长。据有关权威机构预测,在未来十年内,以物联网为主导的物物互联的业务将远超以互联网为主导的人与人通信的业务,物联网将成为下一个亿万级的新兴产业。2.信息技术3.0:物联网创造新世界

物联网是互联网发展到一定阶段的产物。50多年来,互联网的发展方向始终如一,人类发展互联网技术始终坚持尽量满足人类个性化需求的原则。根据这一原则,互联网时代在历史的推动下渐渐向物联网时代迈进,由互联网到物联网总共经历了三个发展阶段,分别是互联网1.0时代、互联网2.0时代、互联网3.0时代。

第一阶段是互联网1.0时代,该时代最大的特点便是“信息不对称”。这个时代的每个人都是信息源,人们可以将自己了解的信息通过网站网页输入到互联网上,在编辑规范化之后,实现在线存储和在线展示。但是在这一阶段,人们还无法进行在线支付,所以商品和服务并不能通过网络进行操作,人们要获取产品和服务,就需要亲自到百货商场和服务机构。随着信息的不断增多,出现了“信息盈余”现象,海量的信息让人们目不暇接,信息需求者很难在其中快速找到自己需要的信息。于是,人们对在互联网上快速查找精准信息的要求不断提高,一些商家看准了商机,以精准查找信息为标榜的“搜随引擎”应运而生。

第二阶段是互联网2.0时代,又称“移动互联网时代”。这一阶段出现的问题是“效率不对称”,虽然人们已经能够通过搜索引擎在互联网上快速查找精准信息,还能在线完成商品和服务支付,但是线下产品和服务的供应效率有待提高。智能手机的普及,让互联网进入移动时代,人们随时随地都可以通过安装各种应用软件完成在线商品支付,但是商品供应链在线下,这样就形成了“服务盈余”的情况。大量在线O2O服务使人们享受服务的质量和效率普遍提高,商品的及时供应成了互联网商业的短板。人们在众多服务中寻找最优服务的难度增加,这类需求也使得“共享经济”服务平台成为主流。

第三阶段是互联网3.0时代,又称“信息技术3.0时代”,这一阶段的主流是物联网。我们知道,物联网是以移动互联网为基础的,这一阶段的主要矛盾是“智慧不对称”。这是因为,随着市场需求的个性化、碎片化,海量数据处理难度的加大以及商业节奏的不断加快,以人脑的智慧很难完美处理相关事务。于是,人类利用互联网技术构造出了“云脑”。借助云脑的无限存储和超级计算能力,人类可以完成在线查找精确信息、分析海量数据、选择最佳方案、管理物理基础设施等众多工作。这样一来,人类就可以将大量繁琐、重复、信息量大、计算量多的工作分担给“云脑”来完成,而利用人脑来从事更具创造力的工作。

物联网的时代悄然来临,很多科技大咖认为物联网的风口在“云端”和“云脑”上。云计算、大数据技术将为物联网插上飞速发展的翅膀。物联网要想全面普及,需要与“云脑”相结合,在强大的互联网的支撑下,物联网的应用和普及将引起一场巨大的科技变革。阿里巴巴创始人马云对物联网时代充满期待,他指出:“我们经历的这一次技术革命是在释放人的大脑,未来三十年,整个变革会远远超过大家的想象。”

借助互联网,人类走进了“万物互联”的物联网时代,而在物联网时代,人类将用计算代替思考。在物联网还未出现之前,人类只能通过人脑来控制和管理物品。比如,起床时要亲自叠被子,穿鞋时要亲自系鞋带,烧水时要亲自扭开水龙头将水装满。在物联网时代,这些情况将会发生改变:当我们走下床铺,被子会接收床身的压力信号自动叠好;当我们将脚伸进鞋子,鞋带会感知鞋底的压力自动系好;当我们要烧水时,只需点下手机的按钮,水龙头会自动放水将水瓶装满。

2016年,世界著名科技公司IBM推出了“认知计算”的新战略,在此之前,该公司还提出了以物联网为核心的战略——“智慧地球”。如今,随着云计算、大数据等技术的发展,物联网时代将进入全新的发展阶段。物联网需要借助互联网技术将物与物连接起来,之后还需要由一个专门的“大脑”进行统一管理,从而使人脑从繁琐的物品管理中解放出来。这种专门用来管理物品的网络大脑被称为“云脑”。现在,各大科技巨头正在紧锣密鼓地研发“云脑”,如果谁能在“云脑”技术方面取得领先地位,那么谁就能成为未来科技的引领者。如果互联网是一个“学校”,那么大数据就是拥有海量信息的“图书馆”,“云脑”就是不分昼夜、用功阅读和学习图书内容的“孩子”。将来,这些“孩子”能够管理千千万万的物品。在研发“云脑”的科技公司中,我国较为有名的“云脑”项目有阿里巴巴个人助理+、百度度秘等,国际上较为有名的“云脑”项目有Microsoft Cortana、Apple Siri、Google Now、Facebook M、IBM Watson、Amazon Echo等。这些“云脑”项目都在各自的领域快速发展着,终有一天,世界会因为他们的存在而彻底改变。

据国际著名公司英特尔的专家预测,截止到2020年,在世界范围内,通过网络相连的物联网设备累积将达到500亿个。届时,人类将实现“万物互联”的伟大计划,开始进入“万物控制”的全新阶段。如果把未来的智能设备比作一只只智能较低的“蜜蜂”,那么设备之间连接成的物物互联网络就是一个个庞大的“蜂巢”,而“云脑”所扮演的便是“养蜂人”的角色。人类借助“云脑”,无需自己操心,便可自动控制所有物联的“蜂巢”。

如今,物联网的发展还只停留在通过无线设备相互连接,以人类下达的命令来辅助控制和管理物品的阶段。虽然现在的机械设备和植入传感器的物理设施还无法通过“云脑”进行大规模的自动控制,但是随着“云脑”学习能力的不断提升以及自动控制技术的不断发展,人类将实现以少数管理员通过“云脑”控制无限物联设备生态圈的伟大目标。

阿里研究院与华泰证券研究中心的研究成果指出,物联网的持续发展将触发“DT经济大爆炸”(DT是数据处理技术的英文缩写)。移动互联网时代是信息技术时代,也就是IT时代;物联网时代是数据处理技术时代,也就是DT时代。在不久的将来,DT时代将取代IT时代,人类将生活在一个物物相连的物联网世界。那么,为什么说物联网的持续发展将触发“DT经济大爆炸”呢?

DT时代到来后,人类的生产、生活方式将发生颠覆性的改变,而物联网将成为促进这种改变的中坚力量。在互联网之外,存在着大量的个性化需求,这些需求富有个性,亟待开发。有需求就会有市场,线下非数据化的市场空间远远比互联网市场要广阔得多。在传统互联网市场中,人们通过收集和利用网民的线上数据来创造商业价值。目前,全球网民约占世界总人口的44%,总数达到32亿,网民上网产生的数据量高达7.9ZB,人类利用这些网上数据创造了巨大的商业价值。然而,即使是像中国和美国这样的互联网大国,每年互联网经济的比重也只占全国总GDP的十分之一。

这样看来,在数据化市场之外,还有90%的GDP产业有待进一步开发。如果将这些产业通过物联网进行连接,实现由“云脑”控制的数据化管理,那么,世界经济将大幅度增长。通过多种多样的传感器和智能芯片实现万物相连,能够满足另外40亿不上网的世界人口对信息网络化的需求。随着“云脑”技术的发展,未来20年内,工厂的机械设备、家居的电气设备、社会的公共施设、生活和生产用品等都能相互联网,共同组建一个庞大的可以统一组织管理、统一利用调配的物联网。而这种相互连接的网络将使人类社会经济突飞猛进,因此,物联网专家才表示物联网将触发“DT经济大爆炸”。3.物联网:改变人类生活的前沿科技

据世界权威网络机构预测,2022年,世界遍布的互联网传感器将突破万亿大关,真正实现万事万物相连的伟大目标。可以想象,当一万亿个传感器分布在世界的每一个角落,人类对地球上万事万物的控制将达到一个惊人的程度。当人类迈入物联网时代,全球化会变得更加名副其实。

目前,物联网已经不再是理论中的概念,它已经成为实实在在的科技成果。以人们熟知的电视机为例,几十年前,电视机依靠天线等无线设备接受信号,只能收看很少的本地节目。随着技术的进步和科技的发展,传统的黑白电视变成了彩色电视、数字电视,信号接收也由原来的无线变成了有线。稳定的信号让电视机的节目越来越丰富,人们可以在几十个电视台中选择自己最喜爱的节目观看。但是,这仍然会受到电视台规定节目单的局限,电视节目中穿插的广告也一直是人们想要摆脱的。如今,在移动互联网技术的支持下,互联网电视成了时代的新宠。电视除了可以连接网络,观看到丰富的节目外,还能受智能手机的控制,也就是说,智能手机可以与网络电视通过无线设备相连,人们可以把智能手机当作遥控器,对网络电视进行控制,从而观看自己最喜爱的网络节目。这其实就是最贴近人们生活的物联网的应用案例。

以往只有家用电脑、笔记本等计算机设备可以连接网络,而今,智能手机、网络电视、智能手表、智能家电等都能实现联网。物联网已经成为了日常生活中显而易见的事情,而不再是科学实验室中的概念产品,云计算、大数据等技术的发展,可以促进物联网的普及应用。近年来,全球IT企业纷纷开始施展动作,试图加入对物联网大数据技术的研究和开发。目前,微软、谷歌、IBM等国际科技巨头之间的竞争越来越激烈,它们大肆收购有关大数据分析和研究的软件企业,花费巨资打造多个全球物联网数据中心,单单收购大数据公司就已经耗费了150亿美元。

然而,由于物联网现阶段的应用和普及程度较低,一些小企业出于商业目的而经常拿大数据概念炒作,所以,一些民众在众多的信息中迷失了方向,对物联网、大数据等概念比较模糊,甚至有些人还只停留在对物联网、大数据等概念的认知阶段。但事实上,一些具有实力的IT企业已经开始布局物联网、大数据等,通过这些科技巨头的深入挖掘和研究,物联网、大数据等前沿技术的真正价值将在不久的将来得以呈现。

作为全球发展最快的发展中国家,我国经济的发展与科技的发展相互促进。而在最近几年,物联网技术越来越受到我国政府部门以及科技企业的重视,于是,关于物联网技术的实验和研发项目变得多如牛毛。在我国政府和相关政策的支持下,物联网产业逐步兴起。物联网在全球范围内的发展更是远超普通民众的想象,据相关科技部门预计,物联网如果能与大数据等技术相结合,将产生14万亿美元的经济价值。

然而,物联网的价值远非如此。从目前的形式上看,物联网的应用形式呈现出多样性和广泛性,其潜在价值会更加巨大。如今的企业还远远无法支撑庞大的物联网产业,现代科技企业的研发内容也与物联网相去甚远,也就是说,物联网的市场在一定程度上还处于空白阶段,其市场空间相当广阔,有待众多的科技企业去研究和开发。

全球资深技术顾问斯蒂芬·普伦蒂斯表示,随着大数据、云计算等技术的发展,物联网为人类创造的机会会变得越来越多、越来越大,其中包括制造业机会、设备持续管理机会、大数据实时信息分析机会等。而这些机会无疑都是尚未开发的巨大商机,不仅是企业应该仔细探讨和挖掘的,更是社会管理部门和经济发展部门应该密切关注的。物联网业务与传统业务的流程密切相关,它们之间存在着本质的相同,开发和应用物联网不仅仅是新技术领域的创新成果,更是对传统产业的换带升级。这种带动力和推动力不是边边角角的局部推动,而是对社会整体科技的持续推动。

从表面上来看,物联网的价值在于实现了物与物的网络连接,实现了对多种物品的统一管理和统一利用。然而,物联网的价值远非如此。从更高的层面上看,物联网的价值在于对大数据的管控。通过连接物与物以及利用射频识别技术,人类获取了海量的数据流,然而,对于如此庞大的信息量,人脑的容量相形见绌。这就需要利用“云脑”对这些信息进行汇总、存储、处理以及利用,这才是物联网对人类的主要意义。

据我国中科院物联网研究的院士介绍,物联网产业是一个依靠数据才能驱动的产业,特别是当物联网产业达到一定规模后,这种对大数据的依赖性将愈加明显。只有通过网络获取了物与物相连的相关数据,智能“云脑”才能处理、分析、利用这些得来的信息,进而对人类的生产、生活做出相应的决策。同时,在大数据的驱动下,物联网才能在商业领域得到多种应用,实现其本身最核心的商业价值。

虽然物联网的潜在价值极大,但就我国目前的形式而言,物联网产业的发展还相对落后,物联网还未曾得到普遍的开发和应用。在一些落后的地区,物联网还只停留在概念上。从整体上来说,人们认为物联网是新一代的创新科技,都对它趋之若鹜。近年来,国内的许多科技企业也纷纷将发展的方向瞄准物联网,一些人甚至认为物联网的门槛低,价值大,一旦进入便可成为商业领域的一颗璀璨明珠。但实际上,物联网产业无论在国内还是在国外都还只处于起步阶段,并且物联网技术远非人们想象的那么简单。其实,物联网技术是一门综合性的技术,它集合了计算机技术、互联网技术、传感器技术等人类科技一线的尖端技术,要想真正实现物联网,还需要较长的一段路程。

目前,我国的物联网产业已经开始发挥作用,它已经带动一部分元器件和设备的生产制造,为我国的部分企业创造了可观的价值。物联网为人类带来的价值是长远而巨大的,它的普及和应用就像人类种植树木一样,需要经历较长的时间,但它所创造的价值却是传承性的,也是具有深远意义的。物联网所创造的间接利益比直接价值要大得多,它看似是一个全新的产业链,其实,它与其他传统的产业链拥有千丝万缕的联系,物联网产业的发展将带动其他传统产业链共同发展。这才是物联网的真正价值所在。4.决定物联网未来发展的传感器技术

目前,人类在物联网领域虽然取得了一些成果,但还没有实现较为成功的商业应用。这是因为人类在物联网感知层方面的技术还不到位,还不能完美布局感知层的多种传感器。

据有关资料显示,物联网要应用于商业模式中,首先需要物物相连产生足量的数据,当大量的数据产生后,人类才能利用计算机分析和利用这些数据,从而发现人们对物联网的个性化需求。通过数据分析出人们的需求后,再利用相关技术生产出能满足这种需求的商业产品,进而拉动商业经济的增长。

而使物物相连产生数据需要一个前提,即普及性地铺设传感器。然而,目前世界上普遍铺设传感器的国家寥寥可数,只有像日本等少数制造业发达的国家才具备。如果无法解决这种物理接入点的问题,就谈不上物物相连,更谈不上由物物相连产生海量数据。另外,数据的便捷性输入也是一个尚未解决的难题,人类还没有发明出足够便捷的读头载体。

物联网商业化的基础是获取足够多的物理数据,而数据的产生依赖于传感器的铺设,传感器铺设不足,就相当于数据没有来源,物联网的商业化发展就会寸步难行。

通常人们对物联网前景的预测都较为乐观。一些权威机构预测,物联网所属的传感器数量将在未来10年至20年内达到万亿层次,物联网将在极短的时间内,由概念发展到大规模的普及应用。要实现物联网的普及应用,一方面需要政府政策的大力支持,另一方面需要互联网商业市场的不断完善,同时,也需要科技部门将物联网与人们的日常生活相结合,不断开发出创新、升级的物联网产品。电脑的普及应用使人类进入了互联网时代,智能手机的普及应用,让互联网时代升级为移动互联网时代。而由移动互联网时代向物联网时代过渡,也需要科技企业发明出如电脑、智能手机一样的具有划时代意义的创新产品。

中科院专家刘海涛说:“与计算机、互联网产业不同,中国在‘物联网’领域享有国际话语权!”这句话表明,我国在物联网领域将不再像在计算机、互联网领域一样落后于发达国家,我国物联网将与发达国家的物联网同处于一个起跑线,甚至在某些方面,我国在物联网领域享有国际话语权。

我们知道,互联网是物联网的基础。如果能实现互联网的全面覆盖,就能为物联网的发展提供一个良好的大环境。作为物联网必不可少的基础设施,无线网络的覆盖至关重要。而我国在无线网络的覆盖上已经做得足够完美,如今,无论是各大城市还是乡镇农村,都已经全面覆盖了无线通讯网络,甚至在偏远的山村、孤立的海岛、高耸的山顶都能接收无线通讯网络。例如,一些动物学家可以将传感器装在迁徙的动物身上,通过无线网络获取它们迁徙的数据;农民可以将传感器装在植物上,利用无线网络监控农作物的生长情况;科技企业将传感器装在家用电器上,客户利用无线网络可以方便地操控家用电器。要真正实现物联网,就需要利用无线网传输装在数以亿计物品上的传感器信号,再利用云计算技术将这些所获取的信号进行分类处理,这样才能对各种各样的物品进行实时的监控和动态的管理。

目前,我国物联网的科技研发水平相对先进,位于世界前列。1999年,我国中科院发动了与物联网紧密相关的科研项目,即传感网络研究项目。该项目与发达国家的物联网科技项目具有同等优势,为了顺利完成这一项目,中科院投入了大量的人力和财力,其中,参与研究的人员超过2000人,投入的资金高达数亿元。经过多年的努力,我国已经在互联网的相关技术领域取得了重要成果,这些技术包括微信传感器技术、传感器终端机技术、传感器网络通讯技术等。同时,最令国人骄傲的是,我国已经拥有了物联网流程的完整产业链条。这些成就充分证明了我国与美国、德国、韩国等发达国家一样,都具有主导物联网国际标准制定的实力。

实际上,我国之所以能成为国际物联网标准制定的主导国家之一,一方面是因为我国在物联网技术和互联网覆盖率方面具有国际领先水平,另一方面是因为我国具有使物联网实现产业化的实力。

2009年8月7日,国家总理温家宝对苏州无锡进行了调研工作,在调研工作中,温总理对无锡的微纳传感器研发中心非常重视,并建议将我国的传感网络中心建立在无锡境内,带领全国走上物联网传感器研究发展的道路。

在党组织和温总理的号召下,无锡传感器中心加紧对传感器的试验和研发,并取得了不俗的成就。2009年,无锡生产的传感器被应用到了上海浦东国际机场,用于机场的安检、防范等工作,同时,在上海世博会上,无锡的传感器也大放光彩,单单首批传感安全防护设备的销售额就达到1500万元。据有关负责人介绍,这套传感安全防护设备所用到的传感器数量多达10万个,而且其特点显而易见,不仅体积十分微小,质量也较轻,即使数量如此之多,总体重量也比同等水平的传感器设备轻。这组设备可以实现区域间物与物的连接,只要将这些微小的传感器散布到墙头、阶梯、扶手、红绿灯等街道的各个角落,传感器就能将获取的声音、图片、压力等信息通过无线网络传输到计算机上,实现物物连接,如此一来,人们就可以通过这套设备获知爬过墙头的是人还是其他动物。这种技术的有效应用,将为人们的安全提供更有力的保障。

如果将这种物联网技术应用到国防方面,我国的国防将能如虎添翼。建立起这种物联网传感防入侵系统后,边防战士可以及时发现越境的偷渡人员,做到及时处理。利用这套物联网传感防入侵系统,政府部门也将能掌握恐怖分子的入侵,做到及时打击和阻止。与美国等发达国家的防入侵产品相比,这套物联网传感防入侵系统更加高效、可靠,不久,我国的航空部门将在全国民用机场全面普及这套物联网传感防入侵系统,保障客机和民众的安全。

以上海浦东机场为例,早在2009年,浦东机场对建立物联网传感防入侵系统的投入就超过了5000万元。以这种投入计算,我国共有民用机场200多家,如果将所有的民用机场都买入并安装这套物联网传感防入侵系统,是民航运输领域就能产生上百亿的物联网商业市场。

物联网在我国的发展虽然只是刚刚起步,但是我国在该领域的基础雄厚,传感器等基本硬件较为先进,因此,我国物理网未来的发展将更具潜力。另外,物联网技术如今已经走入我国的高效研究机构,比如北京邮电大学、南京邮电大学等都是一流的物联网研发基地。物联网研究能够走进校园,成为教育的基本内容,将为我国培养物联网技术人才奠定坚实的基础。随着物联网人才的培养,我国在物联网领域的科技创新必将成为世界瞩目的焦点,这也势必会带动我国物联网产业的快速发展和不断进步。5.物联网与其他网络的联系和区别

物联网的发展是大势所趋,除物联网之外,还有传感网、互联网和泛在网,物联网与这些网络之间既有联系,也有区别。(1)物联网与传感网的区别和联系

顾名思义,物联网强调的是物与物之间的连接,接近于物的本质属性,而传感器强调的是技术和设备,是对技术和设备的客观表述。从总体上来说,物联网与传感网具有相同的构成要素,它们实质上指的是同一种事物。物联网是从物的层面上对这种事物进行表述,传感网是从技术和设备的角度对这种事物进行表述。物联网的设备是所有物体,突出的是一种信息技术,它建立的目的是为人们提供高层次的应用服务。传感网的设备是传感器,突出的是传感器技术和传感器设备,它建立的目的是更多地获取海量的信息。

从细节上来说,传感网又可以被称为传感器网。构成传感器网需要两种模块,一种是“传感模块”,一种是“组网模块”。传感网更加注重对物体信号的感知,比如感知物体的状态、外界环境信息等。而物联网却更注重对物体的标识和指示,如果要标识和指示物体,就要同时用到传感器、一维码、二维码以及射频识别装置。从这个层面来看,传感网属于物联网的一部分,它们之间的关系是局部与整体的关系,也就是说物联网包含传感网。(2)物联网与互联网的区别和联系

实际上,互联网是物联网的基础,而物联网是升级换代后的互联网。换而言之,物联网是互联网的高级形态。互联网连接的主体是人,物联网连接的主体是物,但物联网不是单纯的对物的连接,它是先连接了人之后,才延伸到对物的连接。互联网以人工为主进行信息的采集与处理,物联网以“云脑”等人工智能为主进行信息的采集和处理。

互联网与物联网的关系就像父亲与儿子的关系,物联网是互联网的新生代,是互联网的创新成果。二者的区别主要体现在以下三个方面:

第一,从覆盖范围上来看,物联网的覆盖范围比互联网的覆盖范围大得多。从主要作用上来看,互联网的主要服务对象是人,人能通过互联网相互交换信息,为日常的生产生活带来便利。物联网的诞生,主要是为了帮助人类管理物。如果将地球比作人类的家,那么物联网就是为人类管理家中大小物品的管家。在没有人参与管理的情况下,物联网可以让物与物之间自动交换信息,并对物品进行实时的监控和管理。互联网与物联网的区别在于,互联网是直接服务于人类,而物联网是间接服务于人类。与互联网相比,物联网的实现相对困难,因为互联网服务过程由人类直接参与,由于自身的主观能动性,人可以对互联网中出现的问题进行及时发现并解决,但是物联网却脱离了人的直接参与,物体出现的问题也全部由人工智能进行分析、管理和纠正。但是人工智能远远没有人脑灵活,所以,一些特殊性问题很难得到及时解决。

从复杂性上来说,物联网比互联网更甚。未来,物联网的应用将远超互联网,物联网产业的发展,无论在经济带动性上还是社会影响力上,都要比互联网的作用更强、更大。互联网解决了人类的沟通问题,实现了人与人之间的信息互通和共享,物联网不仅沟通了人与人,还沟通了人与物、物与物,利用物联网技术,人类可以实现对物的智能管理和智能决策控制。

第二,互联网的终端包括台式电脑、笔记本、智能手机、平板电脑等。利用这些互联网终端,人们可以看新闻、看电影、发邮件、收邮件、买股票、买基金、订外卖、订机票等等。这些终端与互联网的连接方式可以是有线连接,也可以是无线连接。而物联网的终端是无数的传感器,这些传感器连接成网,并通过汇聚节点与互联网进行连接。其主要连接方式是无线连接,这需要两个过程,一是利用读写器连接RFID芯片和控制主机,二是通过控制节点连接控制主机和互联网。由此可以看出,物联网与互联网的接入方式和应用系统都是不同的。无线传感器网络和RFID应用系统是物联网接入互联网的两种主要方式,物联网获取数据的方式通常有两种,一种是由传感器自动感应,一种是由RFID读写器自动读出。

第三,与互联网相比,实现物联网需要涉及更多的技术,包括互联网技术、计算机技术、无线网络技术、信息通讯技术、智能芯片技术等。也就是说,互联网技术只是物联网所涉及技术的一个方面。另外,物联网与互联网的区别还在于,一个作用于虚拟世界,一个作用于现实世界。(3)物联网与泛在网的区别与联系

互联网与物联网相结合,便可以称为“泛在网”。利用物联网的相关技术如射频识别技术、无限通讯技术、智能芯片技术、传感器技术、信息融合技术德等,以及互联网的相关技术如软件技术、人工智能技术、大数据技术、云计算技术等,可以实现人与人的沟通、人与物的沟通以及物与物的沟通,使沟通的形态呈现多渠道、全方位、多角度的整体态势。这种形式的沟通不受时间、地点、自然环境、人为因素等的干扰,可以随时随地自由进行。泛在网的范围比物联网还要大,除了人与人、人与物、物与物的沟通外,它还涵盖了人与人的关系、人与物的关系、物与物的关系。可以这样说,泛在网包含了物联网、互联网、传感网的所有内容,以及人工智能和智能系统的部分范畴,是一个整合了多种网络的更加综合和全面的网络系统。

泛在网最大的特点是实现了信息的无缝连接。无论是人们日常生活中的交流、管理、服务,还是生产中的传送、交换、消费,抑或是自然界的灾害预防、环境保护、资源勘探,都需要通过泛在网连接,才能实现一个统一的网络。而这种对事物的全面而广泛的包容性,是物联网无法企及的。

物联网与泛在网的联系在于,它们都具有网络化、物联化、互联化、自动化、感知化以及智能化的特征。第二章物联网核心技术:怎样掌握物联网发展的热门技术?

从专业意义上说,物联网就是一种通过射频识别装置、无限传感网络、GPS、激光扫描仪等传感设备,按照一定的规则和协议把任何物体与网络连接在一起,进行数据交换和通信,以实现各种智能化识别、传输、监控、定位和监测的网络。所以对物联网系统来说,最重要的是技术,离开了技术,物联网难免会沦为无根之木、无源之水。

物联网所涉及的技术种类繁多,跨越了多个领域。单论关乎其命脉的核心技术,就有应用技术、网络技术、感知技术、识别技术四大类和识别和感知技术是物联网系统的皮肤和神经,它们赋予世间万物以名称和属性。网络技术是物联网的传输通道,它用最先进的协议和规则将数据压缩优化,是万物连接的桥梁。而应用技术和自然科学挂钩,通过对信息和数据的运算、推导,使物联网系统得到应用和实践。

物联网的核心技术环环相扣,在促进万物互联的同时,也加速了技术领域之前的融合。其中,一个技术标准和规范、一个应用系统,甚至是一个应用部件、一项算法都是密切研究的对象。1.三大热门技术推动物联网革命

推测物联网的影响范围非常困难,因为物联网技术无处不在,并逐渐渗透到了我们意想不到的范围和区域,但是要了解其革命发展的推动力则相对容易,家居自动化、工业物联湾和无人驾驶汽车就是物联网时代最热门的三大技术。

一﹒家居自动化

在家居自动化方面,谷歌的技术绝对居于世界前列,收购nest公司更是如虎添翼。在谷歌的带领下,各大科技公司都开始把智能家居的研发和推广当成了一项核心战略,而这项战略的发展前景相当之大。据统计,在一个普通家庭,可以相互连接的物体就多达500个。家居智能化最重要的一个环节就是环境控制系统,在服务器控制核心的作用下,由传感器检测室内的空调和加湿器等设备,对室内的温度、湿度以及光照强度进行智能调节,最终达到控制室内环境的作用。环境控制系统主要由三部分组成:(1)温度控制。首先要配备测温电路,一般采用单总线数字温度传感器对温度的信息进行处理和分析,实现对环境温度的智能控制。温度控制系统将数字电路和传感器集成在了一个芯片上,下图为单总线数字温度传感器的原理图:图2-1-1 单总线数字温度传感器原理图

如图所示,传感器有四部分组成,分别为配置寄存器、非挥发温度报警触发器、温度传感器和64位ROM(只读存储器)。(2)湿度控制部分。这一系统主要由两部分组成,非别为加湿器和排气扇。一般采用湿度传感器进行湿度的检测和分析,湿度传感器内部具有经过激光调整的互换型集成电路,它的输出电压和RH值(溶液中氢压的负对数值,是表示溶液氧化还原电位的一种方式)呈现一种线性关系,具有精确高、响应迅速以及漂移小等特点。(3)光照强度控制部分。在光照测量环节,一般选择大电流和大势能的硅光电池为光照传感器的转换元件,将光照强度转化为电流信号,再通过一定的数据运算转化为电压信号并输出。通常,光照强度主要通过步进电机和控制百叶窗的闭合来调整。

下面是智能家居系统的整体功能图:图2-1-2 智能家居系统整体功能图

上图几乎涵盖了智能家居系统的所有功能,当然,大部分的家庭只安装了部分功能。在智能家居的实际应用中,无线网关和无线智能调控是最常用的。无线网关可以将无限传感器以及无线探测器所检测到的所有信息发送到控制服务器,再由控制服务器通过无线网关发送到用户的手机、电脑等设备上。例如,家里无人时,屋门被打开,门磁探测器就会将信息通过无线网关发送到用户的手机,用户看到信息后自主选择控制指令,包括屋门自动上锁和触发报警器。

无限智能调控用到上文提到过的温度传感器和湿度传感,可以自动调节室内的温度和亮度,衍生出来的功能有调节空气质量、门阀等。

二﹒业互联网技术

在信息时代,投资者多倾向于投资与工业互联网有关的项目,工业互联网将传感器和软件系统合二为一,使机器设备之间可以互相通信和传输数据。特别是生产和制造业,工业互联网可以增加工作效率,减少停工时间,从而提高企业的利润。据统计,未来,工业互联网将会使全世界的GDP总值增长10~15万亿,通用电气、英特尔以及德国宝马都是推动工业互联网发展的先行者。

工业互联网与物联网技术密不可分,最简单的体现就是生产的智能化。通过射频识别和传感技术,生产设备可以收到用户对产品的个性化需求,然后按照一定的规则和特点进行按需生产。要全面了解工业互联网,需要明确其三大元素。(1)智能机器。用颠覆性的方法将现实世界的机器、团队、网络和设备通过传感器和软件应用程序连接在一起,其中也用到了智能机器人技术。(2)高级分析。使用基于数学和物理的预测法、分析法和材料科学、电气工程和其他关键学科,来研究智能系统和智能机器的融合与运作方式。(3)工作人员。主要是建立工作人员之间的实时连接,让他们可以随时传输各自所得到的数据和信息,以支持更加智能的服务、安全、设计和维护操作。

以上三大元素结合起来,将会为企业的发展赢得重大的机遇。例如,原始的统计方法主要是历史数据收集技术,这种方法的缺点就是将数据的获取、决策和分析分开进行,导致效率得不到提高。伴随着工业互联网技术的发展。实时数据的处理能力得到大幅度提升,高频率的数据被找出后,可以立即利用智能机器进行高级分析,再加上工作人员的协同合作,极大地提高了数据利用率。

三﹒无人驾驶技术

无人驾驶技术可以应用于各种运动的载体,目前,发展潜力最大的当属无人驾驶汽车技术,该技术的目标是完全取代驾驶员。无人驾驶汽车领域的“领头羊”依然是谷歌,据悉,谷歌无人驾驶车已经获得了加利福尼亚州立法获批,而且在2012年5月8日,美国内华达州为谷歌无人驾驶汽车颁发了一张合法的车牌,只不过,无人驾驶汽车的车牌是红色的。此前,谷歌无人汽车只在内华达州上路了三个月,这充分表明了无人驾驶技术的巨大前景和价值。

实验表明,谷歌的无人驾驶汽车比普通汽车的安全系数更高,可安全行驶113万公里,而普通汽车平均行驶100万公里就会出现一次交通事故。除了帮助我们减少车祸死亡率,无人驾驶汽车还能帮助我们保护地球。由于无人驾驶汽车在节能、制动以及加、变速等方面都进行了优化,其燃油利用效率、有害气体控制效率都比传统汽车要高很多。据麦肯锡咨询公司统计,谷歌无人驾驶汽车每年可以帮助减少千万吨有害气体的排放。

谷歌无人驾驶汽车的技术原理是这样的:在行驶开始时,车顶上的扫描器会发射64束激光射线,激光碰到车辆周围的物体就会反射回来,这时,车内的测距仪就会计算出物体与车子的距离。而另一套安装在底部的系统会测量出车辆在多个方向上的加速度、角速度等数据,然后再结合定位系统提供的数据计算出车辆的位置,所有计算出来的数据与车载摄像机捕获的图像最后一起输入计算机,软件就会以极高的速度处理这些数据。这样,系统就可以非常迅速地对环境做出判断。因此,无人驾驶技术绝对可以称得上是物联网的杀手级应用。2.IPV6:物联网建设的通信基础

一提到物联网的核心技术,很多人首先想到了各种识别技术、传感技术、大数据以及云计算。其实,在物联网的网络领域,计算机IP协议的创建与管理更为重要。早期,因特网使用的IP协议为IPV4,但随着世界网络的充分开发,物联网终端接入用户的猛增导致IPV4协议的地址几乎耗尽,IPV4的地址长度为32位,一共可以分配2^32-1个地址,大约可以供42亿用户连接网络。而现在全球已经有73亿人口,接入网络的用户只会增加,不会减少。如果这个问题得不到解决,就等于在通信基础上“革”了物联网的命。当然,依靠网络地址转换以及网关等地址复用技术,可以在短时间内缓解地址使用危机,但加大了各种中间状态的维护,增大了传输成本,也造成了性能上的瓶颈。

为了彻底解决IPV4存在的问题,IPV6应运而生,其地址长达128位,有2^128-1个地址,可以彻底解决IPV4地址不足的问题。有科学家开玩笑说:“这样,世界上的每一个粒子都可以被安排一个IP地址。”不仅如此,IPV6还可以实现主机地址自动配置、安全认证和加密等多项技术。不论是物联网系统的各个接入层,还是其骨干网路、智能服务器或者传感器终端,都离不开IPV6,IPV6带来的海量地址空间和快速通信特性为物联网的发展创造了良好的通信条件。具体来说,IPV6对物联网的影响,主要体现在六个方面:

第一,地址增加,丰富物联需求。IPV6的地址长度决定了它可以不受限制地提供IP地址,这样,每个设备都可以直接选定地址,确保了终端与终端相连的可能性。此外,IPV6还引入了任播地址技术,实现了数据包的快捷服务,也有效满足了物联网数据和应用的移动性需求。

第二,自动配置易于即插即用。随着互联网上各种信息资源的丰富,对即插即用和自动配置的需求日益增加。从PS2接口的键盘升级到USB接口以后,我们不用重启电脑就可以随意插拔键盘。同理,IPV4升级到IPV6以后,内置地址实现了自动分配,我们无需再打开网络设置,进行繁杂的IP地址输入操作。只需要将网线连上,就会被自动分配一个全球惟一的IPV6地址,在物联网设备上真正实现了即插即用。

在未来,不仅仅是电脑,当空调、电冰箱、电视和手机都使用IP地址进行互联的时候,IPV6的作用将会深刻体现。在由大规模节点组成的传感器网络中,通常一个终端需要在不同的网络间移动。传统的IPV4协议需要人工进行复杂的设置和转换,而基于IPV6协议的终端则可以进行自动配置和网络切换。

第三,提供更加高效的传输。IPV6所传送的数据包远远超过了64K,这就表示物联网内的各种应用可以利用最大传输单元,获得最快、最准确的数据传输。在设计上,IPV6采用简单的报头结构,采取更加优化的分段方法,加快路由器数据包的处理速度和强度,提高转发的效率,从而从根本上解决数据吞吐量问题。从另一方面来说,简化的IPV6数据封装对系统处理能力的要求降低,可以在低消耗下传输更多的数据,降低了大量传感器的能耗成本。

第四,强大的安全机制。IPSec代表了端对端的安全防护措施,在IPV4中为可选项,其防护能力并不完善。而在IPV6协议中,IPSec成了强制的选项之一,其内置的安全扩展组件使端到端的连接、验证以及网络之间的通信加密变得非常容易。此外,由于地址的惟一性和嵌入式安全,IPV6能够保证数据的完整性与机密性,提供完整的访问机制,在保障终端之间的安全服务的同时,减少对网络传输速率的影响。IPV6的这种安全机制加强了网络层对于安全的监督能力,保障了物联网通道的安全性,同时也为虚拟专用网络等安全应用提高了可操作性。

第五,满足移动应用。物联网系统除了可以在任何时间实现物物相连之外,在任何地点,甚至是在不同网络接入点切换时也能保持连接不断。IPV4在切换网络时要进行非常复杂的设置,并且会使网络断开一段时间,而IPV6在移动过程中可以利用内置的自动配置转交地址,不需要任何第三方。这种机制可以使每个通信节点与移动节点直接互动,避免了配合路由过程中的额外开销,有了IPV6的支持,移动IP结构的效率大幅度提高。

当移动设备到达原本网络之外的位置时,IPV6的自动配置功能可以获得一个漫游地址,并通过此地址和网络上的任意节点进行数据传输。这样,移动终端就可以在不中断连接的情况下,在不同的网络之间进行移动,可达性也非常好。

第六,QoS服务加强版保证传输质量。QoS可以看成是一种识别、标注并设置优先级的技术或机制。IPV6可以通过流标签标注来加强QoS服务,并能体现实时性、优先级等质量需求。此外,根据传感器数据传输的特点,QoS可以完美实现差异化服务,并合理分配带宽。

进入4G时代,接入网络的智能手机、传感终端、智能家电的数量逐渐增多,随着云计算和大数据助力物联网,未来的每一个终端都可以作为一个服务器,存储大量的数据信息,这就需要借助IPV6来解决拓展问题,很多国家的网络运营商都在从终端研发、网络规划和软件开发等方面推动IPV6与物理网系统的完全融合,利用IPV6提升物联网基础通信能力,借助其特点延伸物联网技术的应用能力。可以说,IPV6的出现,对于物联网系统的完善和物联产业的发展具有很高的参考价值和积极的推动作用。3.无线传感网络:信息采集的保障

随着信息时代的到来,传感器技术成为了获取数据和信息的最重要方法,而无限传感网络更是成为了物联网系统的核心组成部分,它实现了信息的采集、分析和传输三大功能,与计算机技术和通信技术共称为信息技术的三大支柱。

无线传感网络的官方定义为:“由大量无处不在的、具有通信与计算能力的微小传感器节点,密集布设在无人值守的监控区域而构成的能够根据环境自主完成指定任务的自治测控网络系统。”由定义可以知道,无线网络可以由大量静止或移动的传感器组成,而节点是其基本结构,整个无限传感网络由传感器节点、网关节点、传输网络和远程监控中心四个基础节点组成。

传感器节点是一个小型的嵌入式系统,它是传感网最基础的平台,由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块组成。其硬件结构图如下:图2-3-1 传感器节点的硬件结构

其中,传感器模块由传感器和转换器组成,负责感知被监控对象的数据信息。处理器模块包括处理器和存储器,负责存储采集信息并控制整个传感网络节点的工作。无线通信模块就像一个收发装置,负责完成节点间的通信工作。而能源供应模块就是一个小型的电池,负责各节点的能源供给。

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