物联网与大数据技术-2
物联网与大数据技术(物联网篇)
- 一.物联网概述
- 1.物联网定义
- 2.物联网的三个特点
- 二.物联网组成
- 1.体系结构概述
- 2.体系结构基本组成
- 三.物联网应用架构
- 四.物联网的关键技术
- 五.物联网的反馈与控制理论
- 1.自动控制的基本原理
- 2.物理网系统的控制论
一.物联网概述
1.物联网定义
简单定义: 物联网即“万物相连的网络”,将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络,实现任何时间、任何地点,人、机、物三者的互联互通。
详细定义:物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2.物联网的三个特点
- 整体感知
利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知、获取物体的各类信息。 - 可靠传输
通过对互联网、无线网络的融合,将物体的信息实时、准确地传送,以便信息交流、分享 - 智能处理
使用各种智能技术,对得到的数据、信息进行分析处理,实现智能化地监测与控制。 物需要通过云计算
、人工智能
等智能计算技术,对海量数据进行存储
、分析
和处理
,针对不同的应用需求,对物品实施智能化的控制。
二.物联网组成
1.体系结构概述
物联网体系结构可以指导物联网的系统设计。随着应用需求的不断发展,各种新技术逐渐纳入物联网系统中,因此体系结构决定了物联网的技术细节、应用模式。
下图为物联网体系结构简易图。
2.体系结构基本组成
由物联网的特点(主要是感知设备和传输网络的不同)可知,物联网具有很强的异构性。所以物联网需要一个开放的、分层的、可扩展的网络体系结构为框架。
- 国外ITU-T五层结构(课外阅读)
- 通用四层体系结构 :感知控制层、数据运输层、数据管理与组织层、应用决策层
三.物联网应用架构
目前,具有代表性的物联网架构主要分为三类:
- 基于传感器技术的
无线传感网
体系架构 - 基于互联网和RFID技术的
EPC、UID系统
- 学术界和企业提出的
M2M、CPS系统
无线传感网如下
EPC(Electronic Product Code)电子产品编码的概念最早是由麻省理工大学Sarma和Brock教授与1999年提出的,其核心思想是为一个产品提供唯一的电子标识符,通过射频识别技术实现数据的自动标识和采集。
M2M系统从右至左可划分为M2M设备域、M2M网络域、M2M应用域。
四.物联网的关键技术
负责物体识别的 RFID技术
- 技术简介:RFID(Radio Frequency Identification)又称无线射频识别,是1980年发展起来的一种
通信技术
。可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。 - 基本构成:两个基本器件,阅读器(Reader)和标签(Tag,也被称为应答器)。
- 工作原理:Reader发射某一特定频率的无线电波能量给Tag,用以驱动Tag电路将内部的数据送出,此时 Reader便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。
- 举例:图书借阅系统。
- 技术简介:RFID(Radio Frequency Identification)又称无线射频识别,是1980年发展起来的一种
感知物体动态信息的 传感器技术
传感器是指能感受规定的被测量,并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。如:温度传感器、压力传感器、·加速度传感器等。实现信息传递和通信的 网络融合技术
物联网本质上还是一个泛在网路(即广泛存在的网络,能在任何地方任何时间通信),要实现泛在的物联网,就必须对异构网络融合。“三网融合技术”技术:又叫三网合一,即将电信网、广播电 视网、互联网相互渗透、互相兼容,并逐步整合为全世界统一的信息通信网络。其主要手段为PON和FTTx技术。
信息处理的 智能技术(云计算)
信息处理最重要的方式是云计算
。利用大规模 数据运算单元 通过网络相连而组成的运算系统,为物联网海量信息处理提供了低成本超大算力。云计算的服务类型有PaaS,SaaS。
五.物联网的反馈与控制理论
1.自动控制的基本原理
反馈:把输出值送回到输入端,并于输入信号相比产生
偏差信号
的过程。反馈控制过程:采用负反馈,利用偏差进行控制的过程。因为控制过程用到了反馈信息,整个控制过程成为闭合过程,所以反馈控制也被称为闭环控制。
反馈控制的方式:按偏差进行控制。
特点:减小或消除这个误差。
优点:抗内外干扰、精度高。
缺点:使用的元件多,结构复杂。
2.物理网系统的控制论
物理网反馈控制中关键在于感、知、控。
物联网中的“感、智、控”分别构成了物联网系统的测量
、比较
、执行
这三大部件,这三大部件又在“联”这种网络平台上得以相互作用,形成了“控制系统”,最终实现了“控”的目的。
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