代码收藏家 深入解析物联网：探究其真正含义
到底什么是物联网？
此文用于软件开发者快速理解物联基础知识，构建自己的物联知识蓝图。
物联网： Internet of Things（IoT）
首先按照WWW法则进行IoT的概念梳理，以方便我们更快的了解物联网。
What? (什么是物联网)
具体阐述前先进行物的讨论，在物联网当中什么才是物？
首先我们需要明确物的定义，在物联网中，物通常指的是智能设备、物体或传感器，具有感知、采集和传输数据的能力。实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。
How (物联网的实施方式)：
Why (为什么要实施物联网)：
- 提高效率：物联网使得设备能够自动感知和响应，从而提高工作和生活效率。
- 降低成本：自动化和远程监控减少了人力和资源的浪费，降低了运营成本。
- 增强数据可视化：物联网生成的数据可以被用于实时监控、预测和决策制定。
- 创新和便利性：在智能家居、智能城市、工业4.0等领域的应用，为人们带来新的生活和工作体验。
物联网架构及组成
物联网架构可分为三层：感知层、网络层、应用层。
| 感知层 | 网络层 | 应用层 | |
|---|---|---|---|
| 概念 | 由各种传感器构成，包括“温湿度传感器、二维码标签、RFID标签、读写器、摄像头、红外线、GPS”等感知终端，感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。 | 由各种网络，包括互联网、光电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。 | 是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 |
| 功能 | 1.数据采集：通过各种传感器和数据采集设备采集现实世界中的信息。数据采集是物联网感知的基础。 2.设备控制：根据上层的的控制指令控制各种执行设备实现对实物的控制。实现了物联网系统与物理世界的交互。 3.数据预处理：感知层在采集数据之后会对这些数据进行必要的预处理，以产生更清晰和标准化的数据，方便上层应用系统的使用。这属于数据的初步提炼和加工。 4.事件检测：感知层可以基于采集的数据检测和识别现实世界中的各类事件，并及时上报到应用层或网络层。这是实现物联网系统智能监控与感知的手段之一。 5.信息汇聚：不同类型和不同来源的信息在感知层汇聚在一起，为上层的应用提供更丰富和综合的信息，实现交互式智能应用，增强了物联网系统的智能处理能力。 |
1.信息传输：网络层负责将感知层采集的数据和信息传输至应用层和其他网络节点，同时也传输应用层的控制指令至感知层和执行层。 2.网络互联：网络层通过网状网络将大量节点连接起来，实现节点之间的互联互通。 3.信息路由：负责正确路由信息至目标节点或层级。路由算法和协议是实现信息交换的关键手段，直接影响信息传输的效率和物联网系统性能。 4.信息安全：负责物联网系统的信息安全，如身份认证、加密传输、防火墙等，保证节点和信息安全可靠访问与交换。 5.QoS保障：需要提供服务质量保障机制，如资源预留、优先级设置等，满足物联网不同应用对信息交换服务质量的要求。 6.协议转换：物联网系统网络层可能采用多种网络协议，需要实现不同协议之间的转换，保证各系统可以实现互联互通的信息交换。 |
1.数据存储和管理：需要存储和管理海量的采集数据，需要强大的数据存储和管理能力。 2.数据交互和共享：需要实现不同终端和系统之间的数据交互、共享和集成，满足物联网应用的跨域数据融合需求。这需要标准数据格式和统一的数据交换接口。 3.数据分析和挖掘：从海量数据中挖掘出有价值的信息和知识，需要强大的大数据分析和挖掘能力。 4.智能应用：基于数据分析的结果，应用层可以开发各类智能应用来满足不同行业和领域的需求。可以实现数据到知识、知识到到价值的转化。 5.系统集成：还需将多个异构系统如传感网络、通信网络、数据中心等集成到一起，实现跨系统的数据交互和资源共享。 6.可视化展示：需要将复杂的数据和分析结果进行可视化处理，方便用户查询、监控和分析。 |
物联网技术堆栈
物联网技术堆栈不过是一系列技术、标准和工具，从简单的对象连接到使用这些连接事物的应用、它们收集和通信的数据，以及为它们提供动力所需的不同步骤。通过物联网架构我们也能看出所需要的三个关键技术。这里主要讲述这三层。
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物联网感知层：
一般来说，如果没有准确的传感器、执行器和物联网设备，就没有准确的数据，没有准确的数据就没有物联网，更不用说物联网项目或产品/服务了。因此，事物、设备、传感器等，是第一个物联网技术堆栈层。物联网设备可以采用多种形式和形状。物联网设备包括传感器和执行器等传感器和无数对象，这些对象通常被称为智慧、智能或普通的连接 （智慧灯泡、连接的阀门和泵、智慧电表、连接的汽车、智能或智慧建筑组件、智慧家庭设备等）。当人们谈论物联网设备时，他们不会想到传感器、执行器，或所有其他涉及的东西，例如电路板、处理器/芯片、收发器、微机电系统或类似的东西。他们确实会考虑智慧设备，例如提到的或可穿戴设备、智慧路灯、活动追踪器、智慧房间控制、智慧恒温器、灌溉控制器，或者可能会考虑协作机器人、智慧制造资产、健康监测设备（包括体内）、带有位置检测技术的宠物或私人资产，是的，还有老式的联网冰箱。一旦你开始添加农业、重工业、零售等。一个连接的对象，可以有几个或几千个感测感器和换能器，一个石油钻井平台可能有数万个。所以我们主要了解物联网当中的设备：
物联网设备——传感器
在物联网环境中，传感器是一种检测、测量或指示任何特定物理量的设备，例如光、热、运动、水分、压力或类似实体，透过将它们转换为任何其他形式，主要是，电脉冲。物联网设备——执行器
从某种意义上说，执行器的作用与传感器相反，它至少同样重要，即使今天大多数公司所做的是获取和分析数据，更不用说使用数据作为触发器，来使某事在实体上发生更多的价值，不仅在自动化范围内，而且在消费者物联网应用中。
举个栗子明白物联网设备：简单地说，执行器安装在散热器上，或者控制智慧家庭或智慧建筑中智慧房间的气流; 传感器检测到房间里没有人；执行器被触发以降低温度；控制系统将决策报告给管理系统（结果是节能），每个人都很高兴。
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物联网网络层：
设备/数据和物联网平台交汇处的设备，在不止一种意义上，物联网网关也可以归入物联网设备之下。物联网 Gateway 可以是硬件，但也可以是软件，通常是两者的组合，鉴于物联网 Gateway 的功能不断增加，最好将它们视为一个单独的层。物联网 Gateway 有多种形式和形状，正是因为它们可以完成多项任务。换句话说：与早期的物联网相比，物联网 Gateway 的使用正在发生变化。这与物联网 Gateway 的原始范围，以及物联网的演变，导致 Gateway 中的更多功能捆绑有关，鉴于其作为桥梁的基本功能，Gateway 是执行这些功能的理想选择。从本质上讲，物联网 Gateway 在严格意义上的物联网设备（以及来自物联网设备的数据）和网络、云或数据中心的交叉点上，起着非常重要的作用，可以看到有用于工业物联网的网关，用于边缘运算的 Gateway （另见物联网和边缘），用于家庭自动化的 Gateway ，它们在其中聚合和协调家庭传感器和云服务之间的通信等等。因此，这是一个具有多种设备、技术、解决方案（软件和硬件）和功能的广泛层。物联网 Gateway 事实上用于连接聚合、物联网数据的加密和解密（安全）、解释存在于整个物联网技术领域的各种协议的翻译、物联网设备的管理和入职、提到的物联网边缘运算、远端控制和管理、数据的预处理和聚合等。
简单地说它们在多个层面上发挥着关键作用，但顾名思义，物联网 Gateway 本质上就是这样：它们是物联网设备级别与物联网设备数据，真正得到利用的技术和环境之间的 Gateway。随着物联网设备越来越多，物联网数据也越来越多，很容易理解为什么物联网 Gateway 中，包含更多功能和目标。许多传感器通常具有非常多的数据点，这意味着可以在 Gateway 中进行预处理，并且 Gateway 和整体数据分析越来越多地转移到边缘和边缘 Gateway 。 -
物联网应用层：
物联网技术栈的第三层由物联网平台组成。它又是一个具有多种潜在功能的广泛应用类别。对于物联网平台，我们在软件方面，更具体地说，一方面是与硬件相关的物联网设备层和物联网网关之间的中间件，另一方面是业务和应用层之间的中间件。然而，它不是那么简单（不再）。物联网平台这个词被广泛使用，但并不是每个人在谈论它时，都意味着同样的事情。此外，在当前的物联网平台大战中，周围有 400 多个不同的物联网平台，正在朝着专业化和差异化方向发展。而且，事实上，没有任何物联网平台是相同的。
严格来说，物联网平台是物联网应用支持平台。这个名字几乎涵盖了它的作用。除此之外，还有物联网设备管理平台 (DMP)，物联网设备管理几乎总是存在于整个物联网平台、分析平台和物联网编排平台中，物联网书籍Digitize or Die的作者 Nicolas Windpassinger 所说，他在他的书中提到不同类型的物联网平台已成为必不可少的推动者，一种收集和理解数据，并交付在正确的时间提供正确的服务。确切地说：它与业务成果和服务有关。正如 Nicolas 将物联网平台视为提供连接支持、服务支持、设备管理应用支持，和解决方案提供商服务等服务，他在接受 relayr 首席执行官 Josef Brunner 的采访时引用， 最大的挑战是物联网平台是不是关于技术，而是关于用例和用户利益。
