什么是物联网?

介绍

嵌入电子和软件的物理物体或“东西”的Nexus，彼此通信是事物的互联网。通过利用网络，传感，大数据和人工智能技术，是对先进自动化和分析的智能融合，为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之间的P2P阶段发展到人与人与设备之间的M2P阶段，并有可能发展到设备之间的M2M阶段。

简而言之，物联网定义了不同的智能设备，它们嵌入了传感器和其他电子产品，通过互联网相互通信。

什么是物联网?

物联网是指我们周围的一切事物，如手机、电视、电灯、冰箱、空调、汽车等，都在监控、感知和相互作用，无论人类控制与否。许多人认为物联网(IoT)是互联网的下一场技术革命。

物联网(IoT)是指具有互联网连接的嵌入式系统(设备)的网络，它允许这些系统(设备)大规模地与其他嵌入式设备、服务(机器或设备)和人连接并交互。

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对象的最迷人的趋势之一。

它使事物能够在任何时间、任何地点通过任何路径、网络和任何服务与任何人或任何事物连接或控制。物联网(IoT)的主要目的是让用户更容易控制和监控不同的任务。

借助物联网（物联网），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，允许它们在它们之间共享影响彼此性能之间的信息。

物联网由具有独特身份并通过通信网络连接到互联网的事物或设备组成。

它是指嵌入电子、传感器、执行器、软件和通信连接的物理对象的网络，整体安排使各种对象或事物的数据、遥感和控制得以交换。

这一概念可以看作是通过将任何设备的开关切换到互联网来连接设备。

使用IoT，每日生活中的所有对象，如洗衣机，灯，咖啡壶，空调等都配备了标识符和无线连接，以便在对公共用户或机器执行有意义的应用程序时提供远程控制和信息交换目标。

上图是一个简单的物联网方程式，一个物理物体遵循物的功能，并连接到互联网上，可以通过互联网进行控制和监控。

物体内部或附着在物体上的传感器通过有线或无线网络连接到互联网上。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。

物联网的关键特点

正如前面提到的，物联网是人工智能、电子、软件和网络的混合体，它使系统内部能够实现更多的自动化、分析和集成。使物联网正常运作的基本特征是主动参与、集成、传感和分析、连通性和人工智能。

• 连接物联网的一个本质特征就是通过服务器或云在两台设备之间建立适当的连接，以实现适当的安全、可靠和双向通信。这并不一定需要一个主要的服务提供商，但也有可能是廉价和小规模的服务提供商。
• 积极参与物联网最重要的特征是网络的变化，从产品和服务管理之间的被动参与到主动内容、服务或产品管理的新范式。
• 人工智能物联网最重要的特点，或者说最重要的成就是让我们周围的世界变得更智能。它通过数据收集、算法和网络来提高我们周围每一个设备的智能。人工智能使算法能够收集连接设备之间的数据和通信，以达到所需的结果。
• 传感和分析以上给出的物联网的3个特征是不完整的，没有物联网的主要特征或组件-感知和分析。如果没有能够感知自然参数并为设备提供所需数据的设备，就不可能实现真实世界的集成。
• 小型设备：随着新兴的集成技术，如今，设备的设备更大，效率和功率更多地缩小。物联网利用这些便宜，高效，强大的小规模设备，以确保更多可扩展性，多功能性和精度。

物联网体系结构

与OSI模型类似，物联网体系结构也分为多个层次，每一层由不同的协议组成。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：这包括传感器/读者，这些传感器/读者负责从环境中收集数据，网络收集和传输传感器/读取器数据和执行器以获得根据传感器数据实现目标。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、读取器、标签等的大量数据，并将这些数据传输到管理服务层，管理服务层是其下一层。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、局域网或广域网。
• 管理服务层:这一层保护了物联网设备分析、信息分析和设备管理。包括对物联网设备进行建模、配置和管理的运营支撑服务，支持计费和报表的计费支撑系统，以及对数据进行控制和加密、管理业务规则和流程的物联网/M2M应用服务等。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。
• 应用程序层:该层将收集到的数据用于所需用途。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。但为了将物联网的概念贯彻到最新的趋势中，围绕物联网的可行性和适用性开发了许多技术架构。

提出了一种参考架构，其重点是根据物联网模型提供一个完整的解决方案，以促进智能环境的设计、开发和就绪。下图是物联网领域的简化架构。

如图所示，物联网模型的体系结构可以进一步细分为三个主要层。最底层由硬件团体组成，硬件团体又分为两组设备。

第一组设备是受限设备，它们具有有限的资源和特性，因此依赖于其他设备来执行某些进程。外部设备是智能网关，可能会将功能暴露给客户端。

第二组设备是不受约束的设备，它们具有运行进程所需的足够特性和资源。

即使不受约束的设备缺乏执行特定进程的必要特性，它们也有中间件组件，通过平台或第三方云服务直接向客户端提供功能。

物联网架构的下一层或中间层是软件层，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、流程处理等，并组织它们来构建服务(简单或复杂)。

软件层也有实现必要的协议、连接驱动程序和通信标准的任务。

物联网体系结构的最后一层是用户层。这一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。

物联网通信模型

以下是物联网中使用的不同类型的通信模型。

• 发布订阅通信模型:这个模型包括出版商、经纪人或顾问和消费者。发布者是数据的来源，它将数据发送到由代理管理的主题。使用者从顾问处订阅主题，与发布者没有直接关系。
• 请求响应模型它涉及客户机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，其中数据由发布者推入队列，由消费者从队列中提取或提取。Queue充当缓冲区，允许制造商和消费者之间进行通信。
• 独家对模型:它是客户端和服务器之间的一种状态完整、双向、双工通信，其中客户端和服务器之间建立的连接保持不变，直到客户端发送请求关闭连接。

所以，基于以上的解释，让我们对物联网系统的实际工作原理有一个简单的了解。

• 通过传感器/设备从环境中收集数据。这里，传感器可以是独立传感器或嵌入具有传感器的设备，例如我们的智能手机。该数据可以是简单的数据，如温度或距离读数或像视频馈送的复杂数据。
• 然后，通过连接电源，卫星，蓝牙，LAN等连接通道发送收集的数据（如Wi-Fi，卫星，蓝牙，LAN等），选择为各种参数之间的折衷，如特定的IOT应用程序。
• 一旦数据被云接收，软件程序就会对其进行处理。这涉及到从接收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那样简单，也可以像使用接收到的视频信息识别物体那样复杂。
• 一旦数据被软件处理，最终结果将通过电子邮件、文本或通知传递给用户。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，如果房子的温度读数太低，用户可以远程增加加热器的温度来增加热度。此外，有时给定的参数可能会自动调整以获得所需的结果，而无需任何人工干预。

物联网可能的应用

不同的技术人员，书籍和研究研究对物联网（物联网）的可能应用有不同的看法。一些研究将IoT的应用划分为三个域。他们是

• 个人-为了聪明的生活
• 工业-为了有效的商业运作
• 基础设施 - 适用于智能城市

下面列出了物联网在每个领域的许多可能应用。

物联网应用

对于能够实现智能生活的个人应用，物联网的应用集可以进一步分为三类。他们是

首页

• 安全系统，监控系统，报警系统（烟雾，运动，燃气等）
• 能源监控系统，如照明，恒温器，家用电器，能源表
• 水管理系统，如电机控制，液位控制，洒水系统等。
• 家庭娱乐系统，如音频、视频、投影仪等。
• 血压、糖尿病、心电图等个人健康监测系统。

消费电子产品

• 可穿戴设备，如手表，为高质量的生活
• 健康监测和追踪智能生活
• 孩子，老人和宠物的安全生活监测
• 休闲娱乐，优质生活

智能汽车或交通系统

• 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

对于有效运行业务的行业，一个智能系统来控制和组织过程。下面提到了与工业相关的一些可能的市场。

• 农业包括灌溉、生产、养牛、畜牧等。
• 在工厂，自动化的概念，机器人，机器和过程控制等。
• 建筑和土建工程包括智能建筑和办公室、供暖、空调、通风、暖通空调、照明、能源监控等。
• 沟通
• 制造业
• 在卫生部门，卫生监测、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。
• 智能环境包括监测和监测空气和水的污染。
• 智能电网如水网、能源网、油气管道等。

为了建立和发展智慧城市和社区，主要成分是智能基础设施。智能城市的基础设施中可能的应用如下：

• 智能教育
• 安全、防御和灾难管理
• 公共安全包括救护车、警察、消防和监视。
• 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、收费、计价器等。

物联网应用

物联网(IoT)可用于各种各样的应用，包括家庭、能源系统、农业、健康、工业、物流和环境。

下面将讨论物联网的一些最突出的应用领域。根据具体的应用领域，物联网产品主要分为智能穿戴、智能城市、智能家居、智能环境和智能企业。

楼宇及家居自动化

• 智能照明通过适应环境条件和调暗或开关灯时需要节约能源。这种智能照明是通过使用固态灯(如LED灯)和ip启用灯来实现的。
• 通过检测环境的变化和人类的运动，这些灯光是由智能设备控制的。物联网应用程序，如移动应用程序和网络应用程序，使远程控制这些无线启用和互联网连接的灯。
• 家庭中的智能电器使管理和控制比有自己的控制器或遥控器的电器容易得多。物联网可以让用户获得状态信息，并具有远程控制能力。
• 一些基于物联网的电器包括智能冰箱(使用RFID标签来跟踪存储的各种物品)、控制温度的智能恒温器、智能洗衣机/烘干机、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，然后发出警报。家里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方提供入侵警报。
• 该入侵系统基于通用即插即用技术，利用图像处理技术生成入侵信息，识别和提取入侵主体。
• 房屋和建筑物中的烟雾和天然气探测器检测烟雾（这是火灾的早期迹象）和有害气体（如一氧化碳，LPG等）。这些智能传感器可以提高警报并向用户发送电子邮件或短信地方安全部。

城市

• 智能流量和停车系统使用基于IOT的传感器和电路，用于通过Internet传输数据。传感器检测空停车插槽的数量，并相应地通过Internet将信息发送到主数据库。
• 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，采用分布式传感器网络系统可以感知道路上的信息，并通过互联网将信息传递给主服务器，从而减少道路上的交通堵塞。
• 智能照明通过控制道路，公园，建筑物等灯来节省能量。这些智能灯连接到互联网，实现遥控器，照明时间表和照明强度控制。
• 与灯光相连的传感器能够根据环境条件控制灯光，并与其他灯光(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。该系统由大量网络连接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。

环境

• 基于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。
• 通过云采集的数据，通过物联网在移动、电脑等显示设备上的天气监测应用进行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通过使用各种传感器监测汽车和工厂造成的空气中有害气体，以及给定环境中的噪音水平。
• 气体传感器和计量传感器用于监测空气污染，部署在多个分布式监测站。所有这些工作站都通过机对机通信相互连接。
• 类似地，在噪声监测系统的情况下，各种分布式噪声监视站部署在各个地方，噪声数据在服务器中聚合或在云中聚合。
• 基于IOT的森林火灾探测系统使用许多感官或监控节点，这些节点部署在森林的各个地方。该系统通过在节点处检测各种传感器数据（温度，光线，湿度等）来实现火灾的早期检测。

活力

• 智能电网收集并分析从各种电网收集的数据，并相应地向公用事业公司提供预测信息和建议。可以通过使用基于物联网的传感和测量技术来评估设备的健康和栅格的完整性的监测。
• 智能电表能够实时捕捉不同客户的能耗，并能够将数据远程传输到主服务器，在需要时远程开启/关闭电源，防止电力盗窃。
• 基于物联网的系统在各种可再生能源到电网的互联点上配有变压器，有助于确定各种电气变量，从而避免了电网的稳定性和可靠性问题。

农业

• 智能灌溉系统在提高作物产量的同时节约了水和电力。土壤水分传感器和物联网设备一起确定土壤水分的数量，并据此转动灌溉泵。
• 此外，该智能灌溉系统在服务器上连续收集土壤水分数据，可用于规划灌溉计划。

行业

• 物联网在工业应用中发挥着重要的作用，它可以监测机器的运行状况，预测和诊断故障，并在需要时进行远程控制。
• 带有传感器和执行器的物联网设备为制造供应链网络及其生产提供实时优化。

医疗卫生系统

• 可穿戴物联网设备允许连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、心率、血压等传感器，收集健康参数数据，判断异常情况，并相应产生报警或通知给用户或医生。

物流

• 通过实现车辆与驾驶员或用户之间的互联，物联网设备可以有效地驱动各种交通系统。
• 它可以根据车辆的可用性，结合路线模式和运输计划，提供先进的路线引导、车辆路线和调度。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。

物联网的优势

• 它鼓励设备通信，从而以较低的效率和较高的质量提供更多的透明度，以提供所需的最终结果。
• 由于设备直接通信，不需要人工干预，自动化成为现实，这反过来又导致了快速和及时的输出。
• IOT已经向大量信息开了大门，特别是来自真实世界的场景，这使得能够快速决策。
• 有了物联网，现在可以通过有效的监测来跟踪更准确、更精确的数据，从而能够基于监测参数做出快速响应。
• 物联网提供了更多真实世界的信息，可以导致有效的资源管理。

物联网的缺点

• 兼容性当前，物联网设备之间缺乏一致的兼容性标准，从而无法使用共同的标准。
• 安全:在一个由频繁连接的设备通过网络进行通信的生态系统中，数据更容易被入侵者或黑客攻击。
• 复杂性物联网是一种复杂的设计、部署和维护，具有多种技术和多样性。
• 失业:随着自动化程度的提高，许多技术工人失业的风险很高，从而导致失业问题。

结论

简而言之，物联网如果能得到有效的利用，最大限度地利用所获得的信息，改善我们的生活方式，增加我们的知识，会是一个福音。然而，如果使用不当，它也可能成为祸根。

在给定的文章上方只是一个关于广泛领域的样本，被称为有很多所需的精确信息。任何更多信息都将超出本文的范围，因此请求读者在下面的评论部分中添加其信息。

图贡献者:

1. 物联网:fiware.org
2. PC和设备连接到互联网:safaribooksonline.com
3. 物联网应用程序:bensontao.files.wordpress.com