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物联网的主要技术有哪些

5年前 热度:4272 ℃

物联网的主要技术有:传感技术、设备兼容技术、网络技术、信息处理技术、安全技术等等。 ●传感器技术:价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石,物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器和传感装置提出了更高的要求。具体如,微型化:元器件的微小型化,要求节约资源与能源;智能化:具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术;低功耗与能量获取技术:供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。

●设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,兼容关键是标准的统一。目前,工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议,已经较好地解决了兼容性问题,大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。

●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中,能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。

传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,会面临如下问题:工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足,提供了高可靠性、高实时性以及高安全性,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。

●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,提炼出对工业生产有指导性建议的结果,是工业物联网的核心所在,也是难点所在。

当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象,通过对环境数据的分析以及用户行为的建模,可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知,更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化,以便得出更准确的分析结果。

●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。


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物联网技术原理

  物联网技术的原理其实就是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万建筑的“Internet of Things”。在这个网络中,建筑(物品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

  物联网的核心技术还是在云端,云计算就是实现物联网的技术核心。物联网的三项关键技术与领域包括,关键技术:传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。领域:公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公众社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展建设(能源电力、物流零售等)。

  传感器技术是一种计算机应用中的关键技术,将传输线路中的模拟信号转变为可处理的数字信号,交于计算机进行处理。

  RFID,全称为Radio Frequency Identification,即射频识别技术,是一种将无线射频技术与嵌入式技术融为一体的综合技术,在不久的将来将广泛应用于自动识别、物品物流管理方面。

  嵌入式系统技术是一种将计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术集成于一体的复杂技术。

  使用场景分散化,技术集中化

 物联网的使用场景,总结下来很一致:采集+传输+计算+展示

 物联网终端采集数据、把数据传输给服务器、服务器存储和处理数据、把数据展示给用户。

  例如共享单车,正向过程是:单车获取GPS位置数据、通过2G网络上报给服务器、服务器记录单车位置信息、用户在APP端查看单车位置。反向过程是:用户向服务器发出开锁的要求、服务器通过2G网络把开锁指令下发给单车,单车执行开锁指令。

  大大小小的物联网应用,都是基于正向数据采集和反向指令控制这两个流程来实现的。

  传输方式的选择

  物联网,联网方式有这些:

  低功耗近距离,用BLE或Zigbee。

  低功耗远距离,用NB-IOT或2G

  大数据近距离,用WIFI

  大数据远距离,用4G网络

  网络布局上,远距离的网络直接连基站,无需自己布设网络节点。而近距离的网络都需要有一个网络节点,先把终端数据传给节点,节点再接入广域网。

  远距离传输比近距离传输的价格更贵、功耗更高,合理利用远近搭配,能够有效降低物联网终端的成本。

  例如原本的共享单车采用2G网络解锁,必须要保持数据长连接或使用下行短信开锁,功耗高费用大,而下载的共享单车抛弃了远程解锁,直接使用手机的蓝牙解锁单车,节省了数据流量、降低了功耗、还能提高开锁速度。


  云服务的设计

  物联网的云服务器和APP的设计,和互联网基本是一致的,JAVA、PHP、ASP都可以用来做物联网的后台处理。

  移动互联网是“人--服务器--人”的架构,物联网是“物--服务器--人”的架构,两者本质是相同的,物联网终端设备也采用TCP、HTTP、MQTT等互联网协议连接服务器。


  略微有一些区别的是NB-IOT,走的是“物--基站--服务器--人”的架构,NB-IOT物联网终端只需要连接基站就可以收到下行消息,无需再维持长连接,能够节约不少功耗。


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