物联网的三层架构

  我们春节前介绍了物联网的基本概念——三个关键词,原计划今天讲物联网的发展趋势,在准备课程的时候,发现如果没有讲物联网的三层架构介绍清楚,是讲不清楚物联网发展趋势的,所以今天首先介绍一下物联网的三层架构。

  关于IBM对物联网技术架构的解释,最早用了八层架构,后来这八层架构解释不清楚,衍变成为了物联网生态,技术上分了七层,如图。

  这个IBM的物联网生态图非常经典,我用这张图预测了很多物联网的趋势。

  但后来IBM的技术架构是分三层的:感知、连接、智能。

  

  而电信研究院对物联网的架构如图。

  感知层对应与IBM的感知,网络层对应与IBM的连接,应用层对应于IBM的智能。以下我们分别讨论:感知层、网络层和应用层。

  感知层:

  看一下感知层,实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制;包括了传感器、执行器,RFID,二维码和智能装置。

  传感器、执行器

  学过自动化的朋友都了解最原始的控制系统包括:传感器、控制器、和执行器;而物联网的架构在底层包括传感器、执行器,而控制器的功能是在更大的范围内实现的,比如在应用层的应用+智能是在更大的范围内实现控制闭环。

  传感器是一种检测装置,能够感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成电信号或者其他所需的信息形式输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

  传感器主要是感知环境的状态。按照传感器的原理,有半导体传感器、激光传感器、机械传感器、视觉传感器、液位传感器、磁传感器等等不同类型的传感器。

  但是随着物联网行业的发展,需要更多的设备使用传感器。而随着使用量的增加,对传感器的尺寸、功耗有更高的要求,所以微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)的使用越来越多,逐渐成为物联网时代传感器的主流产品。

  MEMS是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

  MEMS集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

  MEMS侧重于超精密机械加工,涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。

  MEMS是一个独立的智能系统,可大批量生产,其系统尺寸在几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

  另外很多非接触式的传感方式也逐渐流行,比如通过图像分析,视频分析的方法,也可以实现传感。

  以前监测汽车是否闯红灯,是否压线,通过磁钉作为传感器。而现在可以通过图像,利用图像处理方法,作为传感器。

  还有对语音的识别,算不算传感器呢?

  执行器是根据指令改变物体的状态,电机、开关、阀门等都属于执行器。

  RFID

  物联网,不言而喻就是要物物相连。既然万物互联了,那么如何识别一个物体?对于有计算处理能力的设备,一般用ip识别。比如联网的设备都有IP,可以通过IP地址找到并识别设备。

  宇宙万物中,没有处理能力的物体占了绝大多数,那么如何识别这些物品呢?对这些物品的识别通常用的是赋予ID,通过ID识别。超市中,每一个物品都有一个条形码(Bar code),超市就是通过条形码来识别商品的。