物联网与大数据技术-2

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。

1. 国外ITU-T五层结构（课外阅读）
2. 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

1. 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。

2. 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。

3. 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。
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4. 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。