物联网感知层感知控制信息识别技术(1)
物联网的技术架构详解
物联网的技术架构详解物联网（Internet of Things，IoT）是指将各种物理设备、物品、传感器、执行器等通过互联网连接起来，实现信息的交互和共享，从而实现智能化管理和服务的一种技术。
物联网的技术架构包括感知层、网络层、平台层和应用层，下面将对每个层次进行详细解释。
一、感知层感知层是物联网的第一层，它的主要功能是收集各种数据和信息。
感知层可以通过各种传感器和执行器来收集物品的数据和信息，例如温度、湿度、位置、重量等等。
这些数据和信息可以通过感知网、短距离无线通信技术等手段传输到网络层。
感知层还需要考虑如何实现低功耗、低成本、高可靠性等需求，以便实现物联网的长期监测和控制。
在感知层中，传感器是核心设备之一。
传感器是一种能够感受外界信号并将其转化为电信号的装置，它可以将温度、湿度、压力、重量、光等物理量转化为电信号，从而实现物理世界和数字世界的连接。
传感器技术的发展是物联网发展的重要基础之一，它能够提高物联网系统的精度和可靠性。
另外，感知层还需要考虑执行器的设计。
执行器是一种能够将数字信号转化为物理量的装置，例如电机、控制阀等。
执行器需要满足快速响应、高精度、高稳定性等要求，以便实现物联网系统的控制和调节。
二、网络层网络层是物联网的第二层，它的主要功能是将感知层收集到的数据和信息进行传输和通信。
网络层需要支持各种通信协议和网络协议，例如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等等，同时还需要考虑如何实现数据的安全传输和可靠性保障。
在网络层中，无线通信技术是关键技术之一。
无线通信技术可以通过无线电波、微波等方式实现数据的传输和通信。
在物联网系统中，无线通信技术需要满足低功耗、低成本、高可靠性等要求，以便实现物联网系统的长期监测和控制。
另外，网络层还需要考虑数据的安全性和可靠性。
物联网系统需要面对各种安全威胁，例如黑客攻击、数据泄露等。
因此，网络层需要采用各种安全机制和技术手段，保障物联网系统的安全性。
物联网感知层的组成
具体来说，物联网的体系自下而上可以分成五个层级，分别是感知层、接入层、网络层、服务管理层以及应用层。
（1）感知层感知层是物联网的初始层级，也是数据的基础来源。
这一层级的基础元件是传感器，人才将各种各样的传感器装在不同的物品合设备上，使之感知这些物质的属性，判断它们的材质是属于金属、塑料、皮革还是矿石等。
同时，这些异常敏感的传感器还能对物品所处的内在环境状态合外在环境状态进行数据采集，比如采集环境的空气湿度、温度、污染度等信息。
另外，这些传感器还能对物质的行为状态跟踪监控，观察它们是静态的，还是动态的，并将这些信息全部以电信号的形式存储起来。
实现物物信息相连的庞大物联网，就需要这些传感器的分布密集度更高、覆盖范围更广以及更加灵敏合高效。
这样，传感器对物质信息获取的规模才能更大，对物质状态的辨识度才能更加精密，当网络形成后，其数据流才更具参考价值。
一般来说，对于不同的感知任务，传感器会根据具体情况协同作战。
比如要获取一台机器设备的内部工作动态视频，就需要感光传感器、声音传感器、压力传感器等协同工作，形成一幅有声音、有画面、有动感的机械内部工作动态视频。
感知层的传感器能全方位、多角度地获取数据信息，为物联网提供充足的数据资源，从而实现各种物质信息的在线计算合统一控制。
另外，传感器不仅可以通过无线传输，还可以利用线传输接入设备，人们利用传感器传输刀设备中的信息可以与网络资源进行交互合共享。
（2）接入层接入层的作用是连接传感器和互联网，而这种连接的过程需要借助较多的网络基础设施才能实现。
例如，人们可以利用移动通信网中的GSM网和TD-SCDMA网来实现感知层向互联网的信息传输，也可以利用无线接入网（WiMAX）和无线局域网（WiFi）来实现感知层向互联网的信息传输。
另外，通过卫星网进行信息传输也是一种可行方案。
（3）网络层网络层指的其实就是互联网，建立互联网需要利用两种IP，分别是IPv6/IPv4和后IP （Post-IP）。
物联网从架构上面可以分为感知层、网络层和应用层
感知层、网络层和应用层
物联网从架构上面可以分为感知层、网络层和应用层
（1）感知层：负责信息采集和物物之间的信息传输，信息采集的技术包括传感器、条码和二维码、 RFID射频技术、音视频等多媒体信息，信息传输包括远近距离数据传输技术、自组织组网技术、协同信息处理技术、信息采集中间件技术等传感器网络。
感知层是实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本的问题。
（2）网络层：是利用无线和有线网络对采集的数据进行编码、认证和传输，广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，是物联网三层中标准化程度昀高、产业化能力昀强、昀成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络。
（3）应用层：提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解
决方案集，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。
各个层次所用的公共技术包括编码技术、标识技术、解析技术、安全技术和中间件技术。
物联网感受层
常见传感器简介
称重传感器 •称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力→电 转换装置，是电子衡器的一个关键部件。
常见传感器简介
电阻应变式传感器 •传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外 力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应 的变化。
传感器技术
常见传感器简介
压阻式传感器
•压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体 材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直 接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形 式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将 发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出
传感器技术
常见传感器简介
激光传感器
•利用激光技术进行测量的传感器， 它由激光器、激光检测器和测量 电路组成。激光传感器是新型测 量仪表，它的优点是能实现无接 触远距离测量，速度快，精度高， 量程大，抗光、电干扰能力强等。
传感器技术
常见传感器简介
霍尔传感器
•霍尔传感器分为线性型霍尔传感器 和开关型霍尔传感器两种。其中， 线性型霍尔传感器由霍尔元件、线 性放大器和射极跟随器组成，它输 出模拟量。开关型霍尔传感器由稳 压器、霍尔元件、差分放大器，斯 密特触发器和输出级组成，它输出 数字量。
D1 物联网感知层产业链
射频识别技术
• 射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID），是20世纪80年代 发展起来的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁 场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的，对静止或移动物体 的自动识别。 • RFID技术具有防水、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签数据可以加密、 存储数据容量大、存储信息可以随意修改、可以识别高速运动中的物体，可识别 多个标签，可以在恶劣环境下工作等优点。 • 随着物联网概念的兴起，RFID在社会生产生活中的应用再一次推向了高潮。目 前RFID应用范围越来越广，涉及商品防伪、国防军事、智能交通、电子门票、 身份识别和一卡通等多个领域。
物联网之感知层和传输层
物联网之感知层和传输层物联网（Internet of Things）是指通过各种传感器、识别技术和网络通信技术，将各种物体与互联网连接起来，实现设备之间的信息交互和智能化管理的网络系统。
在物联网系统中，感知层和传输层起着至关重要的作用。
本文将深入探讨物联网中的感知层和传输层，并分析其在物联网系统中的功能和作用。
一、感知层感知层是物联网系统中最底层的部分，负责采集和感知现实世界中的信息。
感知层通过各类传感器和探测设备，将物体的状态和环境信息转化为数字信号，以便于后续处理和传输。
常见的感知设备包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光线传感器等。
这些设备能够实时监测和收集各类物体的信息，为物联网系统提供数据基础。
感知层的主要功能包括数据采集、数据处理和信号转换。
首先，感知层通过传感器对物体的各种参数进行采集，并将采集到的数据传输到上层。
其次，感知层对采集到的数据进行初步处理，如滤波、去噪等，确保数据的准确性和可靠性。
最后，感知层将处理后的数据转化为数字信号，并传送至传输层。
二、传输层传输层是物联网系统中的中间层，负责将感知层采集到的数据传输至应用层。
传输层是实现设备之间通信的桥梁，其主要功能是将感知层采集到的数据进行处理、封装和传输。
传输层可以使用多种通信协议和技术，如Wi-Fi、蓝牙、LoRa等，实现设备之间的数据传输。
传输层的主要作用是数据传递和通信管理。
首先，传输层负责将感知层采集到的数据传送至应用层，以满足不同应用的需求。
其次，传输层需要对数据进行可靠的传输，保证数据的完整性和安全性。
此外，传输层还需要管理设备之间的通信连接，确保设备的稳定运行和互联互通。
三、感知层和传输层的关系感知层和传输层在物联网系统中密切相关，两者共同协作，实现设备之间的信息交互和数据传输。
首先，感知层通过采集和感知设备，将物体的信息转化为数字信号，并传输至传输层。
感知层将物理世界的信息进行转换和处理，为传输层提供数据源。
物联网的层级架构模型
物联网的层级架构模型最受国内推崇的物联网层级架构是国际电信联盟（ITU）提出的物联网三层架构模型，即由感知层、网络层和应用层组成的三层体系。
为便于理解，结合当前技术发展，从下到上，可以将物联网依次分为目标对象层、感知控制层、网络传输层和应用服务层等四层。
图1物联网四层架构模型图其中：（1）目标对象层严格来说，目标对象层不算是物联网体系结构的一部分，但物联网的感知控制设备又与目标对象紧密相关。
在信息化时代里，“物”应当有识别信息、位置信息、状态信息和相关信息等，若“物”包含智能设备，还应包括运行信息和控制信息。
（2）感知控制层物联网的感知控制层是物联网的核心层，主要完成物体信息的采集、转换、收集、处理和计算，以及必要的控制，具体包含传感器（或控制器）、短距离传输网络和物联网网关等三部分。
●传感器（或控制器）：用来进行数据采集、转换及实现控制。
●短距离传输网络：将传感器采集的数据发送到网关或将控制指令发送到控制器。
其中：短距离传输网络是指无线覆盖范围在个人活动范围内（通常10m左右），属于个域网（PersonalArea Network，PAN）应用。
比如：读写器与电子标签之间的射频通信，红外收发器之间的红外通信，超宽带（Ultra Wide Band，UWB）通信，蓝牙通信，Wi-Fi通信等；●物联网网关：通过短距离传输网络对传感器采集到的物体信息进行收集、处理和计算，并将控制指令通过短距离传输网络发送给控制器。
（3）网络传输层物联网的网络传输层主要完成信息的传递和处理，包括接入单元和接入网络两部分。
●接入单元：是连接感知控制层的桥梁，它汇聚从感知控制层获得的数据，并将数据发送到接入网络。
●接入网络：即现有的通信网络，包括移动通信网、公共电话网、有线网络等。
通过接入网络，将数据最终传入单位内部网，甚至互联网。
（4）应用服务层物联网的应用服务层主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用的结合，包括中间件和应用等两部分。
物联网感知层技术PPT课件
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器等基本标识和精选传PPT课感件 器件组成）以
2
检测技术
•传感器技术 • RFID(射频识别技术) •二维码技术
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3
传感器技术
传感器能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用电信号的器件 或装置
通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元 件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元 件等十大类。
物联网感知层技术介绍
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1
物联网感知层简介
感知层是物联网的核心，是信 息采集的关键部分。感知层位于物 联网三层结构中的最底层，其功能 为“感知”，即通过传感网络获取 环境信息。感知层是物联网的核心， 是信息采集的关键部分。
感知层由基本的感应器件（例
如RFID标签和读写器、各类传感器、
摄像头、GPS、二维码标签和识读
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应用事例
各种电器遥控器
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支付宝扫码支付
应用事例
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短距离无线通信技术
• 蓝牙技术 •红外技术
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蓝牙技术
蓝牙是一种多装置之间通信的标准，它支持话音和数据通信。蓝牙无线 传输的主要特点有传输距离短(10米)，支持话音和数据通信，价廉易用(所有 蓝牙设备之间可直接通信)等。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带， 带宽为1Mb/s。
物联网感知层技术
汇报人：
目录
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01
物联网感知层概述
02
物联网感知层技术架 构
03
物联网感知层关键技 术
04
物联网感知层应用场 景
05
物联网感知层面临的 挑战与未来发展趋势
06
添加章节标题
物联网感知层概 述
定义与作用
物联网感知层定义：感知层是物联网三层架构中的最底层，主要负责数据的采集和传输
传感器技术
传感器类型：包括温度、湿度、压力、光照等多种类型 传感器工作原理：基于物理或化学效应，将待测量转换为电信号 传感器应用：在物联网中，传感器用于数据采集、环境监测、智能控制等领域 传感器技术发展趋势：高精度、高可靠性、低功耗、微型化等
无线传感器网络技术
定义：由一组能够自组织形成网络的低功耗、微型、低成本传感器节点组成的网络 特点：可自组织、自修复、容错性强、覆盖范围广、可扩展性强 应用：环境监测、智能家居、智能交通、工业自动化等领域 发展趋势：低功耗、低成本、高精度、高可靠性、智能化等方向发展
物联网感知层的主要任务
感知物体：通过传感器、 RFID等技术手段，感知物 体并获取相关信息。
数据采集：将感知到的数据 采集并传输到网络中，为后 续处理和分析提供数据支持。
数据传输：将采集到的数据通过 无线网络、有线网络等传输到数 据中心或云端进行存储和处理。
数据处理：对采集到的数据 进行清洗、整合、分析和挖 掘，提取有价值的信息。
未来发展趋势
感知层技术不断升级，实现更精准、 更快速的数据采集和处理
感知层技术将不断拓展应用领域， 从工业、家居等领域向更多领域延 伸
添加标题网络层、应用层融合，形 成更高效、更智能的物联网系统
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物联网感知层感知控制信息识别技术
文/郭松在物联网的“感知层”需要解决的问题是如何利用现有物品的传感设备组成的系统，以最少的资金投入将物品的感知和控制信息识别出来。
通过物联网综合安全系统的应用例，可以更加直观地理解物联网的感知层信息识别。
在公共安全系统中有包括视频监控系统、防盗报警系统、门禁控制系统等的安防系统，消防火灾报警系统、电梯安全报警对讲系统等。
这三个安全系统分属安防、消防、电梯三个行业，每种系统都有物联网的应用方案，有些已经开始应用。
而物联网的应用不是单独一种物品或系统的物联网应用，它是可以实现多种类物品或系统能够相互信息交换。
物联网综合安全系统就是将用户现有的安防系统、消防系统、电梯安全系统等多种安全系统集成一起，实现感知、控制、管理一体化。
在物联网综合安全系统的“感知层”，视频监控系统的物品或传感设备有摄像机、硬盘录像机、视频矩阵，防盗报警的传感设备是报警探测器，门禁系统的读卡器，消防系统的火灾报警探测器，电梯安全系统的电梯数据采集器、5方报警对讲设备等。
这些传感设备有开关量信号传输方式、有RS485总线传输方式、消防24V总线传输方式、DTMF双音多频传输方式等，而每种厂家的传感控制设备传输协议又是不同的。
要将这些传感控制设备的感知和控制信息进行统一识别是物联网综合安全系统“感知层”要解决的关键问题。
物联网的应用需要政府支持，但物联网的运营是要通过给用户提供增值的服务，为使用者节省费用、增加收益，来获取收益的。
介绍一种物联网综合安全系统应用方案，在用户现有安全系统基础上，在不影响原有系统的正常使用，只需添加加很少费用的软硬件设备，用一个本地电脑将安防系统、消防系统、电梯安全系统等传感控制器的感知和控制信息的统一识别、统一控制，实现物联网“感知层”的建设。
对物联网的深入理解将助于开阔思路，开发和利用创新技术来实现物联网的应用。
本人将介绍物联网“感知层”、“网络层”、“应用层”的几项专利技术，希望有助于物联网的建设和发展。
物联网应用技术一：《设备数据比对转换系统》，发明专利申请号201120207496.1
如何解决物联网“感知层”物品感知信息和控制信息的识别？尤其是对已经使用中的传
感器的感知信息的识别，无疑是“感知层”最关键的问题。
任何一种传感控制设备无论是以有线或无线传输方式，无论是何种传输协议，都可能含有发送上行传感器的“感知信息”和接收下行执行设备的“控制信息”。
我们把传感设备和执行设备称为“感知识别控制器”SRC即Sensor-传感器，recognizes-识别，controller-控制器，以下简称SRC。
SRC可以是传感器，传感器和执行器，执行器。
例如在安防系统中红外报警探测器是一种传感器，消防报警系统中的输入输出模块具有传感器和执行器的功能即可感知报警信号又可接收控制信号，视频监控系统的视频矩阵是一种执行器，接收控制信息对视频图像的切换。
现有SRC的传输主要分有线和无线两种方式，有线方式有现场总线、M-BUS总线、24V 消防总线、开关量、PSTN等传输技术，无线方式有射频识别技术（RFID）、红外感应、GMS 短信等传输技术。
每种SRC都有对应的控制设备，如RFID的接收器、消防火灾报警控制器、门禁控制管理电脑。
《设备数据比对转换系统》是由控制电脑和感知控制转换器SCC（即Sensor—传感器，Control—控制，Convertor—转换器，以下简称SCC）组成。
它可以含有各种SRC的控制装置，收发有线传输方式的现场总线、M-BUS总线、PSTN、开关量等数据，也可以收发射频识别（RFID）、红外遥控、GSM短信等无线传输方式的数据。
SCC把接收的数据转换成可以与电脑相互通信的RS232、USB等统一的数据格式，这些数据传输到控制电脑。
每种SRC设备可能有数十种到数千种感知和控制指令，我们通过测试可以获得这些指令数据，并把这些数据存储到电脑中。
当一种SRC设备发出感知数据经过SCC传输到控制电脑，控制电脑不需要知道该数据是什么协议、多少字节、对协议进行解析，只要将接收的数据与控制电脑中存储的数据进行比对，找出对应的存储数据，从该数据单元的注释中，便可获知接收感知信息。
当我们要对SRC进行控制，在控制电脑中找出对应的控制数据，经过SCC转换成SRC 可接收的指令，实现对物品的控制。
例如，物联网综合安全系统，消防火灾报警探测器发送24V总线报警指令，控制电脑接收到数据后进行比对，找出长相一致的数据，获知是那个防区那只报警探测器发生报警；RFID无线感知器发送出的无线信号被接收装置接收后，转换成RS232数据，在控制电脑中进行数据比对，找出该数据，获取感知信息。
物联网综合安全系统的SCC转换器只需含有RS485数据格式控制模块、24V消防总线控制模块、开关量控制模块，收发数据经过不同的COM端口，实现与控制电脑进行信息交换，实现了对每个独立安全系统的SRC感知和控制
信息的识别。
在物联网综合安全系统的本地控制电脑可以模拟任何一个独立的安全系统的控制装置，实现对每个独立系统的统一控制和管理。
控制电脑可以模拟视频监控系统的管理软件、防盗报警管理软件、门禁系统的管理软件、消防系统的管理软件、电梯安全管理软件，实现统一
的安全管理。
对于不同的物联网应用项目，只要配不同型号的SCC设备即可获取物品的感知信息，另外SCC具备有执行器的控制功能，可接收控制信息，对物品的控制。
每个控制电脑可以连接多个系统的物品，每个控制电脑只需要1个动态IP地址即可实现每个物品的感知和控制信息与物联网管理平台服务器信息交换，解决了物联网IP地址占用量大的问题。
该项技术解决了“感知层”不同物品感知和控制信息的识别，可以应用于不同的物联网项目，并为“网络层”的统一数据传输协议的确定打下了基础。