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物联网现状与发展趋势

发表时间:2018-11-21 14:25     责任编辑:SUIS瑞时     阅读量:

一、定义

物联网(Internet of Things, 简称IoT)一词也有人称作 IoE(Internet of Everything),最早在 1999 年由麻省理工学院自动化识别系统中心(MIT Auto ID Center)创办人之一 Kevin Ashton 介绍相关概念时提到:物联网有改变世界的潜能,就像互联网一样,甚至更深远。

二、发展



1997年,负责P&G〈Procter & Gamble〉保养品营销的Kevin Ashton在几次的巡视中,注意到英国零售商在榛果油唇膏总是缺货,他尝试找寻方法解决,并尝试引入无线识别系统〈RFID〉管理P&G供应链,虽然当时RFID单价成本颇高,但他知道在量产之后,可以有效压低成本,也就是说只要P&G大量购入就可以搭到成本摊平,最后也成功改善供应链相关问题。一年之后,Ashton出任麻省理工学院自动化识别系统中心的执行官〈Executive Director〉,并在来年提出物联网一词;至今仅经过十多年,物联网算是起步不久,同时面临许多挑战的应用。




三、架构




物联网中,资料由底层的感测节点收集,并交给感测汇聚节点以提供上层运算设备,或是进一步传送至云端网络作为分享、储存或再运算使用,整个系统架构可能有许多种形式,不仅限于图一所示。


不过常见物联网架构为欧洲电信标准组织 (European Telecommunications Standards Institute, ESTI) 所整理之三层式体系结构,如图二所示。其中包含最底层感知层、中间层、网络层以及最上层“应用层”。感知层为物联网发展的基础,其中包含各种感测与通讯能力的设备,借助感知和监测环境信息,如声音、温度、湿度、亮度、速度等等,并使相关信息能传达至网络层;而网络层扮演搜集所有节点装置,包含各种有线与无线网络技术,必要时整合异质网络,将信息汇流到物联网专属的运算中心进行处理;应用层以客户需求分析感知数据,用来提供各领域各种应用。

(一)感知层




此层多以传感器为基础,一般的传感器为物理设备,能够探测外界的信号,其原理为通过感应组件监测到可被测量的化学变量、物理变量等等信息,然后经由转换组件将相关信号变为电子讯号,也就是将一种能量转换为另一种能量的形式。


常见传感器类型有声音传感器、车用传感器、化学物品传感器、电磁传感器、流体传感器、粒子传感器、导航传感器、电子罗盘、加速度传感器、光感测组件、压力传感器、力学传感器、密度传感器、温度传感器等等。


可以看见传感器多为特定敏感组件,根据目的选择适合的传感器,则我们可以针对场景侦测、储存收集到感兴趣的许多信息,再透过网络层传播至用户或供应用系统运算使用。




(二)网络层




为了彼此分享信息,必须使各组件能够存取因特网,物联网中的通讯技术是构筑在大家所熟悉的网络为基础,且由于环境关系,多是以各种无线网络进行通讯,如短距离无线技术(范围约数公尺至数百公尺)的蓝牙Bluetooth、无线射频识别系统RFID、近场通讯NFC、超宽带UWB、WiFi、ZigBee或是红外线传输等等;长距离无线技术(范围以公里等级起跳)的3G、WiMax、LTE等等。


由以上无线技术可知,各感测组件有多种通讯方式可供彼此共享信息,虽然,各无线通信的协议不尽相同,但只要以异质无线网络网关设计整合,则可让各不同网络协议进行沟通,藉此连通感知层与应用层。




(三)应用层




依据西班牙传感器科技公司所列世界前50项传感器应用,其中包括:




1、智慧城市




(1)智能停车:监测可服务的停车位


(2)建筑结构状态:监测建筑、桥墩、纪念碑的结构状态


(3)都市噪音地图:实时监测都会闹区噪音


(4)智能手机监测:检测手机通讯接口为Wifi还是蓝牙


(5)电磁场强度:检测基地台或Wifi路由器的强弱


(6)交通堵塞:监测车辆与行人状况进行优化


(7)智能照明:根据天候状况自动调整照明情况


(8)废弃物管理:监测垃圾桶状况,优化垃圾车回收路线


(9)智能道路:根据气候与路况,提供高速公路警报与改道信息




2、智慧环境




(1)森林火灾:监测燃烧气体与火灾情形,以确定警示区域


(2)空气污染:控制工厂二氧化碳、汽车废气或农场有毒气体排放