物联网概论

1《物联网概论》学习论文物联网工程二班刘超2014年12月21日2提要在大一学完了《物联网概论》之后，作者的对物联网的认识以及对物联网的一些技术（物品信息条码、自动识别技术、嵌入式系统、定位技术、传感网络、中间件、物联网的数据处理以及物联网的安全管理等方面的基础知识）的一个大概的理解。也许现在对这些内容的理解只是一些文字，和实际也联系不是很上，通过这些理解作者要通过大学的学习将它们变得看得见摸得着。同时，当这些理论性的东西出现，相互联系，在现实的世界一旦实践起来，便会使世界发生一场很大的变化，即使物联网对世界的影响。后面也提到了作者对自己的职业规划。关键词物联网世界、智慧全世界、职业生涯规划11《物联网概论》学习论文经历了高中的学习之后，在选择专业的时候，我通过网络对这个专业有了一定的了解，于是我果断的选着了这个专业。当然，当初对这个专业的了解也并不是么深入，当初的就是觉得它可以再次智能化全世界。当然我现在还是那么相信这件事情。现在的理解，在学完这本书之后，才具体的了解了这个专业。这个专业涉及到很多技术与学科，比如说：“RFID技术”“嵌入式系统”“定位技术”“识别技术”……这是一个很庞大的专业在学习之中，我们最先了解到的是物联网发展的背景。其实，有很多人提到物联网都会想到物流，而物流只是这个专业的一小部分。物联网本身就是在研究射频识别时提出的，给每物品都贴上电子标签。通过自动扫描设备，在互联网的基础上，构造一个物—物通信的全球网络，而物联网的概念也提出的比较晚，在2005年正式提出的，同时利用嵌入到各种物品之中的短距离移动发射器，把人与人的通信延伸到人与物，物与物的通信。结合实际生活而言，可以通过它们构建“智能电网”“智能家居”“智能电器”……在物品中的传感器相互连接，并接入互联网。当然，物体要具有一定的智能性，至少要有一个识别芯片，物体的种类及芯片的成本和处理能力等，都是限制物联网全球普及的因素。正真进入理想的物联网时代还需要一个漫长的过程，而物联网基于互联网，使网络有了真实性。物联网的概念是将物体通过传感器相互联网，通过互联网，及一些技术如：“自动识别”“自动处理”“自我反馈”“自我控制”使物与物，人与物之间的信息互动，使社会活动管理更加有效，生活更加舒适，在物联网时代人们可以做到一部手机走天下。物联网主要包括三个本质特征：“（1）物体信息的自动采集；（2）基于物联网；（3）自动化和智能化”物联网基于网络，主要有互联网、传感网、泛在网。同时也有一些与网联网近似的概念，如CPS。物联网的结构主要由：“感知层、传输层、处理层及应用层”。感知层主要负责物理世界与信息世界的衔接，其功能就是感知周围环境或自身状态，并获得感知信息进行初步处理和判决；传输层主要依靠互联网、传统电信网等信息载体，提供信息的通道；处理层为物联网的各种应用系统提供公共的数据储存和处理功能，为上层服务管理和大规模行业应用通过可靠平台；应用层则利用经分析处理的数据，构建各种应用平台，同时借助互联网，软件开发系统集成技术等。同时物联网也有自己的关键技术，自动识别、无线组网技术、定位技术、中间件及22物联网的数据处理。首先是识别技术，我对这个技术的理解是，这项技术主要用于感知层，识别各种物品以及采集各种自然参数，并对数据进行初步的处理。这样的技术有主要有：RFID技术，图像识别，语音识别等。自动识别主要有两类：1、数据采集技术；2特征提取技术。同时，这两项技术一般由数据采集单元、信息预处理单元，特征提取单元和分类决策单元构成。而数据采集单元通常由传感技术实现。信息处理单元是指信息预处理，可以去除或抑制信号干扰。特征提取单元则是提取特征，以便准则或经验实行分类决策。所有的识别技术大概都是这样构成的。条码识别、RFID技术、NFC、卡识别、语音识别等目前也走进了我们的生活，在很多智能手机上都有了这些功能的运用，当然因为这些技术的出现对信息的安全等作出了贡献，当然这些技术也对国民经济有所贡献了。目前使用最多的还是RFID技术，RFID技术就是在产品中嵌入电子芯片，然后通过射频信号将产品的信息发送给扫描器或读写器进行识别，同时RFID技术被分成了各种各样的，运用与不同的场合，RFID系统也主要由电子标签、读写器中间件和和应用系统组成。这种系统的能量传输方式主要由电感耦合及电磁反向散射耦合，这种技术发展的速度很快，在上个世纪的九十年代开始研发，而现在已经开始普片使用了。而RFID技术的演变，产生了NFC，而NFC将非接触式读卡器、非接触式卡和点对点功能整合到了一块芯片上，NFC传输范围也比RFID技术小多了，这样就更加安全了，但NFC主要针对电子设备的相互识别。无线组网技术在物联网中也起到了很重要的作用，物联网可以按层次分为三种网络，分别是传感网，传输网络和控制网络。传感网前面有所介绍，传输网络主要是互联网、移动通信网、企业网或专用网，由于物联网需要处理大量的信息和大量的运算必须引入新的结构和信息处理方式又涉及到了IPv6，云计算等最新的技术。而控制网络与传感网络都是面向现场的网络，控制网络对物品现场处理和控制。而控制网络等终端可以是手机及便携式PC等加入现场采集、处理和控制形成或智能终端来实现的。传输网络基于的互联网需要无线IP技术接入，因此IP接入技术将成为物联网主要的接入方式。互联网体系结构采用的是TCP/IP模型。当然，这些模型中就有很多协议需要在组网中遵守。其中TCP/IP协议的主要功能是根据目的终端的IP地址，按照路由表把IP数据报转发到下一个路由器，经过若干路由器的转发，最终到达到达终端，完成数据传输同时IP协议是一种不可靠、无连接的数据传输协议，提供尽力而为的服务。TCP协议则是可靠，面向连接、基于字节流畅的服务。通过TCP面向连接的控制机制，数据33通信的双方可以保证数据不会出现错误，更不会出现数据的丢失或乱序等现象。随着互联网的发展产生了移动互联网，以IP技术为核心。传感网络有部署在监测区域的大量廉价微型传感器节点组成的，并通过无线同信形成的一个多跳的自组织的网络系统。从而协助的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的信息，并发送给管理者。传感网络要根据要求及条件选择组网的模式，而组网的模式有：网状模式、簇模式、星状模式。而且无线传感网络有低传输时延和极低的功率消耗。而且不需要很高信道带宽。无线传感器网络的组建一般都采用低功率的域网技术，比如IEEE802.15.4低速无线局域网。Zigbee网络，蓝牙、超宽带UWB，红外线IrDA，低功率IEEE802.11无线局域网，普通射频芯片等。蓝牙、ZigBee等技术在目前运用得比较广泛，而一些新的组网技术如超宽带目前也在发展之中。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，在物联网传感网感知层的设备都属于嵌入式设备，对物联网中的数据采集起着重要的作用。嵌入式系统通常是执行特定功能的，以微处理器与周边的设备构成核心，具有严格的时序和稳定度的要求，可以运行并循环操作。还有一种说法，即嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机系统、软件、硬件可裁剪，适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计算机系统。在物联网中的嵌入式系统应该具备互联网功能，每个独立的系统彼此之间通过互联网相互连接，形成一个数据处理体系，以便更好的提高嵌入式系统的性能。物联网时代中，物联网对于传统的互联网提出了更高的要求，主要是因为传统的互联网不能提供可靠的、安全的的保证以及定制功能，而而互联网的一些缺点也将在物联网时代的到提升。其中，最重要的的问题还是安全威胁，这些安全威胁看可能延伸到物理世界。嵌入式系统主要包括两个部分，硬件和软件。其中，硬件层由电源模块、存储器模块、总线模块、数据通信接口模块、可编程开发调试模块、处理器模块、各种控制电路以及外部执行设备模块等组成。嵌入式系统内部的硬件以及嵌入式处理器为核心，一般采用的是微处理器。而软件层可以分为两类：一类是在不具有嵌入式操作系统的嵌入式设备，运用软件层包括使用汇编程序或C语言程序针对指定应用开发出来的各种可执行程序。另一类是在目前广泛流行搭载嵌入式操作系统设备上，用户使用嵌入式操作系统和调用系统资源而开发出来的各种可执行程序。嵌入式操作系统主要由μc/OS—Ⅱ、TRON、嵌入式Linux、IOS、Android等。嵌入式系统在商业方面的应用其中最典型的例子就是POS机了。在个种可携带的智44能设备如平板电脑、手机、智能表等都有嵌入式系统的应用。当然这些智能的嵌入式系统使得手机、手表等工具的功能都重新定义了。使得人们可以将网络装进口袋里，从而出现了现代的数据流量之说，随着这些技术的发展，我们已经进入了大数据时代，而在这个时代，这样的通信公司也将获得巨额的利润。定位技术在物联网中的的主要运用时在物联网中的感知层，从而的到物体的位置信息。而在物联网中，位置信息是物体共有的信息，获取位置信息就成了物联网感知层的重要研究内容。位定位技术的概念是指在一个时空参照中确定物理实体地理位置的过程，而定位技术的关键就在于地理位置的获取。现在主要的定位技术还是美国的GPS定位技术。与之相关的还有中国的北斗卫星定位系统、欧洲的伽利略卫星定位和俄罗斯的格洛纳斯。目前定位系统有许多分类，有根据测量和计算实体的不同、基于定位系统或网络的不同，按计算方法不同、基于三角和运算的定位利用几何三角关系计算被测物体位置及基于场景分析定位，基于临近关系的定位等都在现实生活之中都有所使用，而现在的定位技术都不太成熟，去向物联网时代，定位技术还有很长的一段路程需要走。而定位技术作为一种先进的技术，在现代社会中起到的作用还是很大的，在导航领域起到了无可替代的作用。当然，对这个社会的经济也起到了推动的作用。中间件是一种处于操作系统和应用程序之间的软件。人们在使用中间件时，往往是一组中间件集成在一起，构成一个平台（包括开发平台和运行平台），但是这些中间件中必须需要有一个通信中间件，即中间件=平台+通信，这个定义也限定了只有勇于分布式系统才有中间件。中间件屏蔽了操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，不必在为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而减少了技术上的负担，中间件带给应用系统的，不只是开发的简便，开发周期的缩短，减少了系统的维护，运行和管理的工作量，还减少了计算机总体费用的投入。在物联网时代，由于也需要使用操作系统和应用程序，所以中间件在其中也起到了重要的作用。主要是在应用层中一般都需要采用这种技术，而且物联网中由于要采集大量的数据，而且还要进行大量的数量，而且还要进行大量的任务，必然也需要很多软件，所以中间件也必然会在其中起到无法取代的作用，来简化操作。而且还有可能用它进行程序的开发和扩展。在物联网时代中，由于需要搜集处理大量的信息，物联网中的信息处理体现了数字世界与物理世界融合，是物联网智能特征的关键所在。物联网的数据采集并传输然后应用到服务层之后，解决数据计算速度的问题，海量的异构的数据储存问题，必要数据的55搜索问题以及管理决策的数据挖掘问题，就成为了物联网系统要关注的重点。在物联网中，数据中心是信息资源的物理载体，在物联网应用和数据维护等方面有严格的标准和广泛的使用。而数据中心不单是一个简单的服务统一托管，维护场所，而是一个包含海量信息设备和储存设备的数据处理集中地。数据中心通常是指可以凸显信息苦衷处理、存储、传输、交换和管理等功能的基础设施，一般含有计算机设备，服务器、网络设备、通信设备和存储设备等关键设备，按逻辑思维可以分为支撑系统、计算设备和信息系统三个逻辑组成。数据库系统在物联网中起着数据存储和数据挖掘的关键作用，然而由于物联网包含着大量的数据，必然要对巨大的数据进行快速的存储、分析、共享和搜索，如今的数据库系统及模型已经不太实用于物联网时代的到来，而在物联网初步发展的今天，有一些新的数据库模型已经进入了人们的事业并不断的发展。物联网的数据挖掘主要是从大量的不同的信息中挖掘出有用的我们未知的信息从而达到为决策服务的目的。面向大数据的物联网时代，搜索引擎是一