物联网的体系结构
物联网体系结构
物联网体系结构物联网（Internet of Things）是指通过各种传感器和通信设备连接物体，使之能够互相沟通和交互，从而实现信息的收集、传输和处理。
物联网的核心组成部分是其体系结构，即通过各个层次和组件的有机组合，构建一个完整的物联网系统。
本文将介绍物联网体系结构的基本架构和主要组成部分。
一、边缘层边缘层是物联网体系结构的最底层，也是最接近物体的一层。
它包括各类传感器、执行器以及相关的通信、存储和处理设备。
传感器负责感知环境中的各种参数和状态，并将其转化为数字信号；执行器则负责根据指令执行相应的操作。
边缘设备通过无线或有线网络与上层网关进行通信，传输采集到的数据和接收控制指令。
二、网关层网关层是连接边缘设备和核心网络的桥梁，在整个物联网体系结构中起到重要的作用。
它负责实现不同通信协议之间的转换和数据格式的处理，以便边缘设备能够与上层的网络进行交互。
网关层还可以具备一定的存储和计算能力，用于边缘数据的缓存和预处理。
同时，网关层也承担着数据安全和隐私保护的责任，通过身份验证和加密等手段保护物联网系统的安全。
三、核心网络层核心网络层是物联网的中间层，负责连接各个网关和云平台、应用程序等核心组件。
它采用各种通信协议和网络技术，实现不同设备之间的互联互通。
核心网络层也具备一定的路由和转发能力，用于数据的分发和传输。
此外，核心网络层还要满足物联网系统对带宽、延迟和可靠性等性能指标的要求，保证数据的快速和可靠传输。
四、云平台层云平台层是物联网的上层，负责数据的存储、处理和分析。
它提供了丰富的云服务和应用程序接口（API），使开发者可以基于物联网数据进行应用开发和创新。
云平台层具备强大的计算和存储能力，可以处理和分析海量的数据，并提供实时的决策支持。
同时，云平台还提供了对物联网系统进行远程管理和监控的功能，方便用户对设备进行集中控制和维护。
五、应用层应用层是物联网体系结构的最顶层，是向用户提供服务和功能的界面。
物联网体系结构
物联网体系结构
物联网体系结构由终端设备、数据处理平台、通信支持服务和应用层服务组成。
终端设备是物联网系统中最基本的部分，其功能是采集环境变量，如温度、湿度、压力、电流等，并把相应的信息处理成数据发送给数据处理平台或直接与应用端通信。
我们
可以使用传感器获取实时信息并将其发送给终端设备，终端设备负责收集、处理和发送信息。
数据处理平台的功能是存储和管理来自物联网系统的数据，一般使用数据库技术去进
行储存和处理工作。
同时，它还提供软件接口供下游应用端调用。
通信支持服务为物联网系统提供连接，包括宽带技术、无线技术等。
它主要负责提供
下行和上行数据通信服务，以及服务订阅，数据流控制，安全传输，等技术支持服务。
应用层服务是物联网系统最高层，它是系统的最终使用者和物联网系统的操作者。
应
用服务提供的功能包括数据可视化、数据分析、设备管理等，以及应用程序开发平台。
应用层服务提供了一个统一的界面，用户可以通过界面交互控制物联网系统中的设备，并获取设备的实时数据，进行自动化控制和管理。
另外，应用层还提供了一个开放平台，
开发者可以在平台上快速开发，部署和发布他们的应用程序，创造了丰富的应用场景。
上述是物联网体系结构的基本架构，它提供了系统的实时控制能力和数据分析能力，
为物联网的发展和研究提供了可能和帮助。
物联网体系结构(共74张PPT)
1.2 物联网定义
• 物联网中的“物〞的涵义要满足以下条件才能够被纳 入“物联网〞的范围：
一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备 节点组成。
WIFI无线网络
• Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备〔如PDA、 〕 等终端以无线方式互相连接的技术。
•WIFI突出优势：
•其一，无线电波的覆盖范围广 •其二，传输速度非常快
•其三，厂商进入该领域的门槛比较低
WIFI无线网络
1.1 物联网概念
• 物联网的概念是由麻省理工学院Auto-ID研究中心于 1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC 标准，在计算机互联网的根底上，利用射频识别技 术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物 品信息实时共享的实物互联网。
1.2 物联网定义
目前较为公认的物联网的定义是： 通过射频识别〔RFID〕装置、红外感应器、 全球定位系统GPS、激
2.3 物联网感知层关键技术
1. RFID技术 2. 条形码
3. 传感器技术 4. 无线传感器网络技术 5. 产品电子代码EPC
RFID技术
• RFID(Radio Frequency Identification)， 即射频识别，俗称电 子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，可识
具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象； • 2〕阅读器(Reader)或读写器：读取(有时还可以写入
物联网体系架构
泛在服务
• 泛在服务以无所不在、无所不包、无所不 为为基本特征，以实现在任何时间、任何 地点、任何人、任何物都能畅通地通信为 目标，是人类通信服务的极致。
物联网体系架构
• 1、泛在网体系框架 • ITU-T在Y.2002中分为： • 底层传感网络、泛在传感网接入网络、泛
在传感网络中间件、泛在传感网络基础骨 干网络、泛在传感网络应用平台。如下图：
• 半导体、陶瓷、复合材料、金属材料、高 分子材料、超导体材料、光纤材料、纳米 材料传感器
• 5、按能量分 • 能量转换型、能量控制型传感器 • 6、按制造工艺 • 集成传感器、薄膜传感器、厚膜、陶瓷
• 基于双绞线铜缆的xDSL技术 • 1、电话网铜线(DSL)
• 2、高比特率数字用户线(HDSL)
• BOSS：统一管理客户集团信息，业务受理、
物联网的体系架构
• 通用物联网体系结构：感知层、网络层、 数据智能处理层和应用层。
• 感知层就像人的皮肤和五官，用来识别物 体，采集信息；包括信息采集和末梢网络 两个子层，传感器、二维码、条形码、RFID、 智能装置等作为数据采集设备，将采集到 的数据通过末梢网络上传给网络层。末梢 网络包括传感网、无线传感网、工业控制 网络、无线个域网、家庭网以及各种短距 离无线通信网络。
• 用户隐私安全包括对用户个人资料等信息 进行有效保障，不能泄露用户隐私信息。
• 物联网的运营可以分成两大类：面向公众 提供的物联网服务和面向行业提供的物联 网专用服务。面向公众提供的物联网服务 是建设一张面向公众服务的广域物联网， 网络建设和网络维护需要长期投入人力和 物力，从集约化和节省全社会的角度看， 通信运营商凭借丰富的专业经验、较低的 人员维护成本、一体化维护优势，是最佳 的建设方和维护方。面向行业提供的物联 网专用服务主要指某些行业单独设立的通
物联网的结构体系
物联网的结构体系物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过将传感器、无线通信技术、云计算、大数据等技术与物体连接起来，实现物理世界与数字世界的互联互通。
物联网的快速发展使得各行各业都纷纷应用其技术，从而构建起复杂而庞大的结构体系。
本文将从物联网的组成部分、网络架构、数据处理和应用层面等方面进行论述，揭示物联网的结构体系。
一、物联网的组成部分物联网的组成部分包含物体、传感器、网络和应用四个主要方面。
1. 物体物体是指连接到网络中的实体，包括各类设备、传感器、智能终端等。
这些物体能够感知、收集和处理数据，并通过网络与其他物体进行通信。
2. 传感器传感器是物联网中的关键技术之一，用于感知物理世界的各种信息，如温度、湿度、光强等。
传感器能够将感知到的数据转换成可传输的数字信号，并通过网络发送到其他设备进行处理。
3. 网络物联网的网络是实现物体之间互联互通的基础设施。
它包括传输介质、通信协议和网络拓扑结构等要素。
常用的物联网网络包括无线传感网、蜂窝网络、以太网等。
4. 应用物联网应用是物联网的核心价值所在，它通过对感知数据的分析和处理，实现对物体的远程监控、智能控制和数据分析。
物联网应用广泛应用于智慧城市、智能交通、农业环保等领域。
二、物联网的网络架构物联网的网络架构是指物体之间的连接方式和关系。
常见的物联网网络架构有集中式架构、边缘计算架构和分布式架构。
1. 集中式架构集中式架构是指物联网中心节点负责接收、处理和分发感知数据。
这种架构适用于规模较小、数据量较少的场景，但缺点是中心节点容易成为单点故障。
2. 边缘计算架构边缘计算架构是指将计算任务从云端下沉到网络边缘，实现数据近端处理和响应。
这种架构具有低延迟、高可靠性的优势，并适用于物联网应用对实时性和隐私保护要求较高的场景。
3. 分布式架构分布式架构是指将计算和存储任务分发到多个节点中进行处理。
这种架构具有高可伸缩性和高容错性的特点，能够满足大规模物联网应用的需求。
物联网体系结构
物联网体系结构韩腾1. 概述物联网(IInternetofThings)是“传感网”在国际上的通称，是传感网在概念上的一次拓展。
通俗地讲，物联网就是万物都接入到互联网，物体通过装入射频识别设备、红外感应器、GPS或其他方式进行连接，然后通过移动通信网络或其他方式接入到互联网，最终形成智能网络，通过电脑或手机实现对物体的智能化管理和信息采集分析。
作为下一代信息浪潮的新热点，国内外政府公司和研究机构对物联网投入了极大的关注，IBM公司提出“智慧地球”，日本和韩国分别提出了“U-japan”和“U-Korea”战略，这都是从国家工业角度提出的重大信息发展战略。
中国针对物联网到来的信息浪潮，提出了“感知中国”的发展战略。
2009年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心，提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。
移动、电信、联通三大运营商纷纷在无锡成立物联网研究中心，以无锡为首的国内大中城市也争相建设智能城市，争取成为感知中国示范城市。
本文就物联网的体系架构和对应的技术产业链进行讲解分析。
2. 体系架构物联网应该具备三个特征，一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。
在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。
图1 物联网体系架构2.1 感知层感知层包括传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前传感器网络。
对于目前关注和应用较多的RFID网络来说，张贴安装在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感应器属于物联网的感知层。
物联网体系结构
物联网体系结构物联网（Internet of Things）是指由各种物理设备、感知设备和通信设备通过互联网互相连接，实现信息共享与传递的网络系统。
物联网体系结构是指物联网系统所必须遵循的架构和组织结构，它定义了各个组成部分之间的关系以及数据的流动方式。
本文将介绍物联网体系结构的重要性、主要组成部分以及各个层次的功能。
一、物联网体系结构的重要性物联网体系结构的设计和实施对于物联网系统的稳定运行以及数据传输的高效性起着至关重要的作用。
一个良好的物联网体系结构可以提高系统安全性、可靠性和可扩展性，同时也有助于减少系统故障和数据泄漏等风险。
因此，通过建立一个合理且结构清晰的物联网体系结构，可以提升整个物联网系统的性能。
二、物联网体系结构的组成部分1. 感知层（Perception Layer）感知层是物联网体系结构的最底层，也是数据采集的起点。
它包括各种传感器和执行器，能够感知并采集环境中的各种数据。
感知层的主要任务是将采集到的数据转化为数字信号，并通过通信模块传输到物联网系统的其他层次。
2. 网络传输层（Network Transmission Layer）网络传输层是物联网体系结构的中间层，负责将感知层采集到的数据进行传输。
它包括无线传感器网络、有线网络、蓝牙、ZigBee等各种通信技术。
网络传输层的主要任务是建立可靠、安全和高效的通信网络，使数据能够快速传递到上层处理。
3. 数据处理与应用层（Data Processing and Application Layer）数据处理与应用层是物联网体系结构的最上层，主要负责对传输过来的数据进行处理和应用。
它包括数据存储、数据分析、数据挖掘等功能模块。
数据处理与应用层的主要任务是实现对数据的分析、处理和决策，为用户提供有价值的信息和服务。
三、物联网体系结构的功能1. 数据采集和传输功能物联网体系结构能够实现海量数据的采集和传输，从而实现对现实世界的精准感知和数据实时传输。
物联网的结构体系
物联网的结构体系1 物联网概述物联网（Internet of Things，IoT）是一个描述互联物体的新兴网络技术。
这些互联物体具有多个感测器、小型处理器和联网芯片，可以自动收集和分析周围环境的数据，从而实现自动化控制和自动传输数据。
物联网运用先进技术，如无线、网络传输和分发技术，就可以将远程物体与互联网相连接，实现联网控制和服务。
2 物联网结构体系物联网结构体系是指通过物联网技术，组建不同物体之间的连接和交互架构，目的是进行全面的智能连接和智能管理，实现智慧生活和智能安保的发展。
物联网结构体系由多个物联网组件构成。
物联网组件包括传感器模块、网络接口、无线传输模块，以及物联网设备的维护系统等。
传感器模块的设计包括各种传感器和处理器，可以实现自主采集和分析环境信息。
网络接口是物联网互联网的中心，可以实现跨设备间的数据、命令传输，及分布式网络访问等功能。
无线传输模块可以实现高速、大容量的传输，包括无线传感器网络和蜂窝网络等。
3 物联网的优点物联网结构提供了一种由物体互联而形成的数字化和智能化的开放系统，它能够实现智能控制、流程自动化和追踪监控等功能、实现无线射频识别、智能改造和大数据分析等效果。
物联网具有许多优势，首先，物联网能够实时获取和传输物体之间的数据，从而可以便捷的实现物体或领域的联网。
其次，它允许众多设备之间形成一种共性的网络，从而使得用户可以通过这种网络进行全面的控制、传输数据和信息。
此外，物联网还可以实现智能安保，可大大提高企业的生产管理效率和节约经济成本。
4 物威网安全问题物联网安全是一个复杂和敏感的问题，有几个因素可能影响物联网的安全性。
首先，无线传输技术是物联网实现无线控制和传输信息的关键技术，它面临着被攻击者窃取、拒绝服务和其他类型的威胁，因此物联网系统应考虑有效的安全保护技术。
其次，物联网设备的安全性也是一个值得考虑的问题，物联网设备上可能会安装恶意软件，因此应当采取高级的防护措施。
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把给出测的量参结反原据馈构件量的和检进方参测行式数的将推将比连便被动比直较接于控执较，接在调量行原求推系整实元件出动统的际件给他被中元值去出们控，部控与的的对改制件给偏偏象被善，定差差，控系用原信使对统串件号其象的联进被。性或行控能者放量。大发，生用变来化。
检测被控的物理量（若物理量是 非电量，一般转换为电量）
第二章第1章物联绪网论的体系结构
4 自动控制系统的基本控制方式 1 反馈控制方式 方式：按偏差进行控制。 特点：减小或消除这个偏差 作用：具有抑制任何内、外扰动对被控量产 生影响的能力，有较高的控制精度。 问题：系统使用的元件多、结构复杂，设计 麻烦。
第1章 绪论
4 自动控制系统的基本控制方式 2 开环控制方式
方式：把两者结合起来，对主要扰动采用适当补偿 的装置实现按扰动控制，同时再组成反馈控制系统 实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。 特点：系统的主要扰动已被补偿，反馈控制系统就 比较容易被设计，控制效果也会更好。
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.2 物联网系统的控制论解析
物联网中的“感、 智、控”分别构 成了物联网控制 系统的测量、比 较、执行等三大 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。
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.3物联网的控制特性
传统控制系统：
稳：通过控制可使被控对象稳定在期望值附近 准：被控对象的输出量与参据量之间的偏差在一个可容忍 的范围内 快：被控对象达到的期望值的时间延迟短
自本控制方式
第二章第1章物联绪网论的体系结构
1 自动控制的概念及应用
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利 用外加的设备或装置（称控制装置或控制器）， 使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的 某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照 预定的程序运行。
方式：是指控制装置与被控对象之间只有顺向作 用而没有反向联系的控制过程。
特点：是系统的输出量不会对系统的控制作用发 生影响。设计简单。
作用：可以按给定量控制，也可以按扰动控制。 缺点：按扰动控制方式只适合扰动可测的场合，
且一个补偿能力单一。
第1章 绪论
4 自动控制系统的基本控制方式 3 复合控制方式
第二章第1章物联绪网论的体系结构
第二章 物联网体系结构
2.1 物联网体系结构概述
2.2 物联网体系结构
2.3 物联网关键技术 2.4 已有物联网相关应用架构 2.5 物联网的反馈与控制 2.6 本章小结
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.1自动控制的基本原理与方式
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2 反馈控制定义
反馈——把取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏 差信号的过程，称为反馈。分为负反馈和正反馈。 反馈控制——就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，而且， 由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合过程，因此 反馈控制也称闭环控制。
第二章第1章物联绪网论的体系结构
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.3物联网的控制特性
现代控制理论：
鲁棒性 保安性 可信性 时延性
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.4控制理论在物联网中的应用前景
物联网的控制系统一定是一个计算机参与的 离散控制系统，将离散控制理论的分析方法 引入物联网系统的分析、研究和设计过程中， 能够使这一过程更加科学、合理，对系统的 各种性能将有一个更准确的判断，同时也便 于进行仿真分析。