物联网的技术构架

Posted 2020-09-26 知行合一

物联网的技术构架
物联网分为 3 层：感知层、网络层和应用层，如图 1.1 所示。

 

       感知层是物联网的皮肤和五官，负责采集信息。感知层处于物联网体系架构的最底层，
负责各类应用相关数据的采集，主要包括有线 / 无线传感网络、各类传感器设备、二维码
标签和识读器、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主
要是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。感知层技术主要包括传
感器和控制器技术，以及短距离传输技术（如无线传感网、RFID、ZigBee 等）。

        网络层是物联网的神经中枢和大脑，负责信息传递与处理。网络层是基于现有的通信
网和互联网基础上建立起来的，其关键技术既包含了现有的通信技术（如 2G/3G 移动通
信技术、有线宽带技术、PSTN 技术、、WiFi 技术等），也包含终端技术（如连接传感网与
通信网结合的网关设备），为各种行业终端提供通信能力。网络层包括通信与互联网的融
合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传
递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。网络层的泛在能力不仅使得用户能随时
随地获得服务，更重要的是通过有线与无线技术的结合，和多种网络技术的协同，为用户
提供智能选择接入网络的模式。

应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这
类似于人的社会分工，最终构成人类社会。

 

无线传感网络。

传感器、感知对象和观察者是传感网络的 3 个基本要素。有线或无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式，用于在传感器与观察者之间建立通信路径，无线传感网络的无线通信技术可以采用 ZigBee 技术、蓝牙、WiFi 和红外等技术。

无线传感网络的体系结构

 

（1）无线传感节点结构
一般而言，传感器节点由 4 部分组成，分别是传感器模块、处理器模块、无线通信模
块和电源模块，如图 1.2 所示。它们各自负责的工作是：传感器模块负责采集监测区域内的信息并进行数据格式的转换，将原始的模拟信号转换成数字信号，将交流信号转换成直流信号，传感器根据不同的目标特定采用不同的传感形态，如声纳、超声波、红外线、温度、烟雾等；处理器模块一般由单片机或微处理器、嵌入式操作系统、应用软件等组成，负责将采集到的目标信息进行处理，它将节点的位置信息、采集到的目标信息以及目标信息的空间时间变量综合分析，然后将处理结果送到数据传输单元或存储在本地。处理器模块包括两部分，分别是处理器和存储器，它们分别负责处理节点的控制和数据存储的工作；无线通信模块专门负责数据的接收和发送。它可以是节点之间的通信，也可以是节点和基站之间的通信；电源模块用来为传感器节点提供能量，一般采用微型电池供电。

 

（2）无线传感网络结构
无线传感网络结构通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点，如图 1.3 所示。

大量传感器节点随机部署在监测区域，通过自组织的方式构成网络。传感器节点采集的数据通过其他传感器节点逐跳地在网络中传输，传输过程中数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达数据处理中心。也可以沿着相反的方向，通过管理节点对传感器网络进行管理，发布监测任务以及收集监测数据。