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物联网主要功能是将用户端的所有需要的信息互通互联,实现全方位的远程识别、读取和操控、互动。
应用层位于物联网三层结构中的最顶层,其功能为“处理”,即通过云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。
从结构上划分,物联网应用层包括以下三个部分:
1. 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,中间件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。
2. 物联网应用:物联网应用就是用户直接使用的各种应用,如智能操控、安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等等。
3. 云计算:云计算可以助力物联网海量数据的存储和分析。依据云计算的服务类型可以将云分为:基础架构即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、服务和软件即服务(SaaS).
从物联网三层结构的发展来看,网络层已经非常成熟,感知层的发展也非常迅速,而应用层不管是从受到的重视程度还是实现的技术成果上,以前都落后于其他两个层面。但因为应用层可以为用户提供具体服务,是与我们最紧密相关的,因此应用层的未来发展潜力很大。
将物联网系统划分为三个层次:感知层、网络层、应用层,并依此概括地描绘物联网的系统架构。
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。该层被认为是物联网的核心层,主要是物品标识和信息的智能采集,它由基本的感应器件(例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成)以及感应器组成的网络(例如RFID网络、传感器网络等)两大部分组成。该层的核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术(FCS)等,涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
传输层#
传输层也被称为网络层,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。传输网由公网与专网组成,典型传输网络包括电信网(固网、移动网)、广电网、互联网、电力通信网、专用网(数字集群)。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网络的最后一公里的接入。
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。处理层由业务支撑平台(中间件平台)、网络管理平台(例如M2M管理平台)、信息处理平台、信息安全平台、服务支撑平台等组成,完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘、以及提供面向行业和大众用户的服务等功能,典型技术包括中间件技术、虚拟技术、高可信技术,云计算服务模式、SOA系统架构方法等先进技术和服务模式可被广泛采用。
在各层之间,信息不是单向传递的,可有交互、控制等,所传递的信息多种多样,包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。尽管物联网在智能工业、智能交通、环境保护、公共管理、智能家庭、医疗保健等经济和社会各个领域的应用特点千差万别,但是每个应用的基本架构都包括感知、传输和应用三个层次,各种行业和各种领域的专业应用子网都是基于三层基本架构构建的。
物联网大致可以分为以下四个层面,即:感知层、网络层、平台层以及应用层。
一、感知识别层
感知层是物联网整体架构的基础,是物理世界和信息世界融合的重要一环。在感知层,我们可以通过传感器感知物体本身以及周围的信息,让物体也具备了“开口说话,发布信息”的能力,比如声音传感器、压力传感器、光强传感器等。感知层负责为物联网采集和获取信息。
二、网络构建层
感知到的信息如何传递出去呢?这就要提到网络层了,网络层在整个物联网架构中起到承上启下的作用,它负责向上层传输感知信息和向下层传输命令。网络层把感知层采集而来的信息传输给物联云平台,也负责把物联云平台下达的指令传输给应用层,具有纽带作用。网络层主要是通过物联网、互联网以及移动通信网络等传输海量信息。
三、平台管理层
平台层是物联网整体架构的核心,它主要解决数据如何存储、如何检索、如何使用以及数据安全与隐私保护等问题。平台管理层负责把感知层收集到的信息通过大数据、云计算等技术进行有效地整合和利用,为我们应用到具体领域提供科学有效的指导。
四、综合应用层
物联网最终是要应用到各个行业中去,物体传输的信息在物联云平台处理后,我们会把挖掘出来的有价值的信息应用到实际生活和工作中,比如智慧物流、智慧医疗、食品安全、智慧园区等。物联网应用现阶段正处在快速增长期,随着技术的突破和需求的增加,物联网应用的领域会越来越多。
从物联网的整体架构我们可以看出物物相连是基于感知层收集到的、网络层传输的、平台层挖掘利用的信息,然后再把特定信息反馈给基层物体完成指定命令以此实现智能化。
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。
MQTT是一种适用于物联网应用的通信协议,其架构方案可以分为以下几个方面:
1. 客户端:物联网设备、传感器、控制器等实体。这些客户端通过MQTT协议与代理服务器通信,将消息发布到主题中或订阅主题上的消息。
2. MQTT代理服务器:MQTT代理服务器负责中转消息,实现客户端与服务端之间的通信。它可以部署在云端或本地环境中,从而提供分布式的消息中转服务。
3. 消息主题:消息主题是MQTT中的一种逻辑结构,类似于一个消息队列或邮件列表。客户端可以订阅主题并接收主题中的消息,也可以向主题中发布消息。
4. 安全认证:由于物联网设备数量庞大,分布范围广,因此安全认证是非常重要的。MQTT协议支持SSL/TLS协议进行通信加密,同时支持用户名和密码等方式进行身份认证。
5. 数据存储:对于大规模的物联网应用,存储和处理海量数据是关键。MQTT代理服务器可以将数据存储在消息队列或数据库中,以便后续的数据分析、挖掘和展示。
总之,MQTT架构方案主要包括客户端、代理服务器、消息主题、安全认证和数据存储等方面,通过这些组件相互协作,实现了物联网设备的高效、稳定、安全的通信。
移动物联网是指利用移动通信技术进行数据传输,实现物与物、物与人之间的互联网络。其架构包括感知层、网络层和应用层三个部分。
感知层:感知层是移动物联网的底层,主要负责收集各种物理信息,包括声音、图像、温度、湿度等等。感知层中使用的技术包括传感器、RFID标签、二维码等。
网络层:网络层是移动物联网的核心层,负责将收集到的信息进行传输。网络层中使用的技术包括移动通信网络、互联网、云计算平台等。
应用层:应用层是移动物联网的最高层,主要负责将传输过来的信息进行处理和应用。应用层中使用的技术包括各种应用系统、智能家居、智能交通等。
物联网的主要核心有三个。
第一个核心:装置的智能化。就比如智能电视里,尽管看起来还是普通的电视设备,但它本身可以多任务处理的范畴,已经不在是收看电视这样基本的功能了。智能电视包括了搜索节目、订阅、收藏等,这样的设备本身其实已经算得上是一台小型计算机了,又像Coldplay的手环,可以配合音乐做出相因应的效果,这中间当然也是拜智能化所赐。智能电视能有这么多功能主要在于物联网卡。
第二个核心:联机以及通讯技术。物联网的要素之一就是可以让设备具有联机能力,目前智能化趋势下,各个设备都已经实现了连网。这些设备跟普通的设备区别不大,但智能化以后,提供的服务会大大提升,例如LG推出的一款冰箱,可以透过扫描Barcode和连网的方式,来记录你冰箱目前有什么东西。
第三个核心:设备的云端服务。连网的目的最主要就是可以把数据传送到云端,并且和"服务"去做挂勾。相信大家一定了有用过手机载过像是85度C的APP吧,透过扫描接收订单,结账..等等,并把消费记录实时传送到手机会员系统(CRM)上,以及会员红利的计算做结合等等,都是物联网在"服务"上面的应用,但计算及服务,永远都是在云端上做执行,所以云端服务在物联网上的地位,永远是居高临下。
未来,物联网会的发展会更加普及,它能大大方便且丰富我们的生活,今后我们的时代会是一个智能化时代。
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。