关于物联网的四个组(zǔ)成部分
物联网的组成(chéng),从普通用(yòng)户而非技术人员角度,大致可以概括为如下四(sì)个部(bù)分:物联网终端(duān)、传感器、网络与物联(lián)网(wǎng)服务
1.物联网终端
物联网终端就是指前面提到的(de)“物”。它上面会(huì)装有一种(zhǒng)名为传感器的电子元件,并与网(wǎng)络相连(lián)接。比(bǐ)如大家拿着的智能手机和平板电脑就是物联网终(zhōng)端的一种。汽车、家电产品、自行车、我们时(shí)刻戴(dài)着(zhe)的(de)手表和手环,包(bāo)括农场中的一座大棚,工厂(chǎng)里的一台机器等,只要能满足上述(shù)条件,就是一种物联网终端。这些终端通常起(qǐ)着两个(gè)作用:感测和反馈。
感测指的是搜(sōu)集终端(duān)本身的状态及(jí)周边环境的状态并通(tōng)知(zhī)系统。这里说的状态包(bāo)括如灯是开(kāi)是关(guān)、房间的温度和湿度、门口有(yǒu)没(méi)有人、机器运行(háng)的状态,等等。而终端(duān)是利用传感(gǎn)器这种电子(zǐ)元件来实现感测的。
反馈是(shì)指接收从系统发来的通知后,显示信息或执行指定的操作。系(xì)统会基于从传感器(qì)搜集(jí)到的(de)数据,经过处理后,进行一些反(fǎn)馈,并通常需要通过物联(lián)网(wǎng)终端针(zhēn)对现(xiàn)实世界采取相应(yīng)的(de)行动。反馈(kuì)有多种(zhǒng)形式,包(bāo)括(kuò)可视化、通(tōng)知,以及控制(zhì)等。通过“可视化”,用户能够(gòu)使用电脑和智能手机上的(de)Web浏(liú)览(lǎn)器或APP随(suí)时查(chá)看经物联网服务处理后的信息;通过“推送通知”,系(xì)统就(jiù)能在(zài)检测到“物”的异常状(zhuàng)态或触发某些指令后,将其(qí)通知给终端或信息接收(shōu)者,以(yǐ)达(dá)到提醒和告警的目的;通过“控制”,系统就可以直(zhí)接控制(zhì)终端的运转,实现自(zì)动化(huà)操作,而无需借助人工。
2.传感器
在物联网(wǎng)终端中,要想(xiǎng)搜集(jí)终(zhōng)端和环境的状态(tài),就需要利用一个叫(jiào)做传感器的电子(zǐ)元件。传感(gǎn)器负责把(bǎ)物理现象(xiàng)用电子信号的形式(shì)输出。例如有的传感(gǎn)器可以把(bǎ)温度和湿度作(zuò)为电子信(xìn)号(hào)输(shū)出,还有的传感器(qì)能把超声(shēng)波和红外线等人类难以感(gǎn)知的现象转换成电子信号输(shū)出(chū),等等。
通过传(chuán)感器输(shū)出的电子信(xìn)号,系统就能够获取现实(shí)世界中的“物”的状态或(huò)周边环(huán)境的状态(tài)了。人们(men)很少单独(dú)利用这些(xiē)传感器(qì),通常都是将它们(men)置入各种各样(yàng)的物联(lián)网终端里来加以(yǐ)利用的。
3.网络
在把终端连接(jiē)到物联网服务时,网络是不可或缺的。物(wù)联网使用的网络大(dà)体上分为(wéi)两种(zhǒng):一种是把(bǎ)终(zhōng)端连接到其他终端的网络,另一种是把终(zhōng)端连接(jiē)到物联网服务的网络。
无法或不需要直接(jiē)连接(jiē)到(dào)互联(lián)网的终端是存在的,而通过把(bǎ)终端连接(jiē)到其他终端,如连接到负(fù)责收集传感(gǎn)器数据的物联网网关设备,就能(néng)通(tōng)过物联(lián)网网关把这些不能连接到互联网的终端再集中连接到互联网了。这种网络连接方(fāng)式在(zài)工业领(lǐng)域应用极(jí)广(guǎng),能够节省成本以及提高连接(jiē)效率。而针对终端之间的(de)连接,蓝牙、ZigBee、LoRa、WIFI是几种比较有代表性的(de)网络标准。
至于把(bǎ)终端直接连接到物联网(wǎng)服务系统,则通(tōng)常会涉(shè)及到互联网的访(fǎng)问。除了基于WIFI和宽带(dài)网络(luò)外,GPRS/3G/4G/5G以及通用的(de)NB-IoT等移动(dòng)线(xiàn)路(lù)也很常用,尤其是在(zài)户外和移动场景下。而(ér)除(chú)了现在Web服务中(zhōng)广泛(fàn)使用的HTTP和WebSocket协议以外,还(hái)有一些(xiē)专为(wéi)机器对机(jī)器(qì)通信和物联网而(ér)产生的轻量(liàng)级协议,如MQTT,CoAp,XMPP等。
4.物(wù)联网服务
对(duì)于技术(shù)人员来说,在网络层之上,物联网体系(xì)还会划分出如基础设施层、平台层、应用层等(děng)不同(tóng)层次,但(dàn)对于普(pǔ)通用(yòng)户来(lái)说,可以(yǐ)统称为物联网服务(wù)。物(wù)联网(wǎng)服务有两个作用:一是从(cóng)终端接收数据以及发(fā)送(sòng)数据给物(wù)联(lián)网终端;二是处理和保存数(shù)据。
物联网接(jiē)收从终(zhōng)端直(zhí)接发来的数据。终端发来的数据(jù)内容(róng)包括(kuò)终(zhōng)端搭(dā)载的传感器所采(cǎi)集到的(de)信息,以及用户对终(zhōng)端进行的操作等(děng)。
而仅仅采集传感器和终端(duān)发来的数据,那只不(bú)过是将一(yī)堆庞大的数据(jù)聚(jù)在一起而已,很难直接应用这些数据。为了(le)实现具体的应用服务,就(jiù)需要从采集到的数(shù)据中分析出有价值的(de)信息。因此(cǐ),只有通过对(duì)数据进行分析,才有可能掌握终端的运转情况,找出其中蕴含的趋势(shì),提(tí)前检测出今(jīn)后可能(néng)会发生的异常情况。这样才(cái)能把整个物联(lián)网(wǎng)服务从(cóng)一个单纯的采集(jí)数据的(de)系统升(shēng)华到一项帮助使用者创造价值的服务(wù)。
不过,从终端接收到的数据不只有能用计算机简单处理的数值(zhí)型数据,根据传感器的(de)不同,还包含图像(xiàng)、语音(yīn)、自然语言等很难直接用(yòng)计算(suàn)机(jī)处理、没有被结构(gòu)化(huà)的数据。我们把(bǎ)这种(zhǒng)数据叫做非结构(gòu)化数据。数据(jù)处理时,有(yǒu)时也会把那些易于用计(jì)算机处理的数据从非结构化数据中提取(qǔ)出来,例(lì)如把(bǎ)表示(shì)图(tú)像和语音特征的特征(zhēng)值提取出来。这些信息也会(huì)被保(bǎo)存(cún)到结构(gòu)化的数(shù)据库中,并按照传统数据处理的(de)方式进行分析和(hé)使用。而对(duì)于那些(xiē)无(wú)法进行结构化数据(jù)提取的(de)非结构化数据,则需要借助目前日臻(zhēn)成(chéng)熟的如大数(shù)据、机器学习(xí)等技术去进行分析(xī)和处理了(le)。