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如何理解物联网 图文结合透彻解读

从智能手环,智能手表,VR,AR,MR,共享自行车到无人驾驶,物联网将完全颠覆我们的生活,只需阅读一本书《图解物联网》,它使用图形手段物联网和相关技术已经彻底解释并在此与您分享。 TR 首先,了解物联网物联网是物联网,简称物联网,这里的“对象”是指我们周围可以连接到网络的一切,而不是一切,但具体是指可以连接到互联网的东西,如果衣服,手表和鞋子可以连接到互联网,那就是物联网所指的。如果它只是蟑螂,污垢,空气,卫生纸,甚至是我正在键入的键盘(普通键盘),它不是物联网中的对象。 TR 随着宽带的普及,可以安装在机器上的超低功耗传感器已经进入市场,无线通信的进步促使越来越多的传统互联网连接设备,如PC,服务器和智能手机。各种“事物”也开始与物联网联系起来,从汽车,家用电器和房屋开始。近年来,手表,眼睛和其他配件也已连接到互联网。 TR 我们必须知道为什么有这么多具有​​吸引力网络的设备。他们上网时会给用户带来什么价值呢? 在过去,人们通过让一些昂贵的工业机械进行通信(即,离散/过程工业中常用的控制系统)实现了对“事物”的远程控制。在未来,人们将以更低的价格提高生产力。用户的机器,让这些机器进行通信,也是由于从这些“事物”中获得的数据的应用,各种服务如雨后春笋般涌现。 TR 此外,先进传感技术的普及使人类能够掌握和预测现实世界。预计还将通过实时收集人力,物力,社会和环境数据来建立新的社会基础设施。 TR 以下是智能家居案例,可根据人的情况自动控制环境。

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以下是地板环境监控系统,可增强基于办公室的工作环境的舒适度。

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二,物联网技术架构当物联网实现时,物联网服务起着双重作用。第一种是将设备接收的数据保存到数据库并分析收集的数据。第二种是向设备发送指令和信息。物联网通常由设备,网络,网关,服务器等组成,如下图所示,下面将单独介绍。

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第三,设备 - 现实世界物联网设备的接口是多种多样的,其结构一般如下图所示。与普通机械产品一样,物联网设备包含用于检测用户操作和设备周围环境变化的输入设备,提示直接作用于环境的某些信息或输出设备,并充当设备的大脑来控制微观-机。控制器等

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1.微控制器MCU是控制机器的IC芯片。它可以根据所描述的处理编写程序并读取IO状态,或者将特定信号输出到连接的电路。与PC芯片的不同之处在于它通常更集成,包括CPU,内存和外围电路,如下所示:

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大多数电子产品现在都配备了微控制器。近年来,32位微控制器的成本逐渐降低,并且它们已经开始取代传统的8位微控制器。特别是,现在需要将设备连接到网络,并控制微控制器。主板和编程环境要求也逐渐降低。许多从未接触过硬件的开发人员可以通过连接一些标准外围I/O设备轻松制作许多物联网产品。例如,Arduino主板是一个微控制器主板,任何未参与电子仪器设计和生产的人都可以开发。它具有很高的知名度,利用其IDE开发环境和大量可扩展的Shield。构建用于连接物联网的小工具需要数十个街区。

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谈到开源硬件,还有一点值得一提。那就是着名的Raspberry Pi,它配备了高性能的ARM处理器,可以直接运行Linux操作系统,并且配备了丰富的外设,USB,HDMI,直播就是迷你PC的节奏,价格必须比Ardunio贵,但最近中国有很多山寨开发板,有什么香蕉派,橙派,功能类似,成本较低,非常适合新人学习。

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为了攻击ARM在物联网领域的扩张,英特尔也不甘示弱。它推出了专门用于物联网的Edision开发板。它集成了各种协议,如WiFi和蓝牙4.0。它还兼容Ardunio扩展,安装Python和Node.js以及专用。 XDK物联网爱迪生开发套件。

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2.输入设备为了使设备获得周围条件和用户操作等信息,必须在机器上实现传感器和按钮(电子设备)等组件。例如,假设有一部智能手机,那么这款手机配备了哪种传感器?事实上,它配备了大量的传感设备,如触摸屏,按钮,相机,加速度计和相机传感器。传感设备可以帮助我们更加细致和精细地掌握周围环境,从而在一定程度上决定机器的性能。因此,传感器的选择是设备开发中非常重要的一步。下表显示了代表性传感器。 :

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下表显示了可穿戴设备的典型传感器和特色传感器:

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每个传感器根据其用途内置不同的检测组件。检测组件的电子特性根据周围环境而变化,如下图所示:

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随着部件的小型化和高性能小型处理器的出现,市场上的传感器具有先进的功能,可以轻松捕获以前难以作为数据处理的信息。这些传感器不是其中的一部分。它是狭义的设备,或具有多种因素和复杂合作的系统。例如,RGB-D传感器实际上是相机的增强版本。它不仅可以拍照,还可以测量传感器到物体的距离。实现原理是利用两个图像之间的差异来测量捕获图像中的距离。模仿也是人眼的原理范围(否则我们只能看到二维的东西),这项技术已经相对成熟,近年来,汽车上配备的辅助功能(如自动减速,快速减速等) 。)也应用了类似的原理。

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例如,定位对物联网也至关重要。无论是通过导航导航,监测水坝的蓄水能力,还是保护濒危物种,或优化运输路线,以及监测海洋上的海啸,定位技术现在不仅有GPS,WIFI定位,指纹定位等。 3,输出设备IoT不仅要实现感知状态,状态“可视化”,干扰人类和环境,控制世界使其达到目标状态是其真正目的。当需要向用户反馈某些信息时,输出信息的设备(如监视器,扬声器和LED)将起作用。物联网设备小而简单。如何配置这些输出设备使他们能够有效地将信息传递给用户无疑是设计阶段非常重要的话题。另一种方法是在设备上安装驱动程序,以便驱动程序在物理上对环境起作用。驱动器是控制输入信号的驱动装置的总称,例如代表性伺服电机,其可以根据输入电子信号驱动电机。旋转到任何角度,这种方法与机器人技术密切相关,与网络相关的设备是当今最具吸引力的领域之一。第四,网络和网关有两种连接方式,一种是通过设备本身直接连接到全局网络,另一种是使用网关连接到本地区域的全局网络,如图所示在下图中,最近的“生活记录”越来越多的设备类型,结构更接近上面提到的第二种方式,例如通过蓝牙将可穿戴设备与智能手机配对,通过智能手机将数据发送到服务器电话。

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1.网络物联网设备和网关设备有多种通信方式。有线和无线都有。每种方法都有各自的优缺点。有线包括以太网,串行通信(通常是RS-232C),USB。等等,无线包括WIFI,蓝牙,2G/3G/4G,当然还有NB-IoT。例如,共用自行车实际上是从操作员的SIM卡购买的。三个运营商的网络规格如下:

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那么什么是NB-IoT?从2G到3G到4G,移动网络速度越来越快,但在4G时代之后,由于物联网的出现,移动通信网络的发展已经出现:

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可以看出,一方是大流量,一方是小数据,一方是移动宽带,另一方是物联网时代。从2G到4G,移动通信网络只是为了与“人”建立联系,但随着所有事物的连接时代的到来,移动通信网络需要向连接“事物”发展。为此,3GPP在第13版中开发了NB-IoT标准,以应对当前对物联网的需求。在终端支持中,还有一个对应于NB-IoT的终端级别—— cat-NB1,这是更传统的2/3/4G。网络,物联网有三个主要特点:第一:懒惰,终端非常懒,大部分时间都在睡觉,每天传输的数据量极低,并且允许一定的传输延迟(例如,智能水)仪表)。第二:静态,并非所有终端都需要移动性,并且大量物联网终端长时间处于静止状态。第三:上行链路是主要的,与“人”的连接是不同的。物联网的流量模型不再是以下行为主,也可能是主要行为。

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这三项功能支持低速率和传输延迟的技术“妥协”,实现覆盖增强,低功耗,低成本的蜂窝物联网。 NB-IoT已成为运营商最值得信赖的物联网通信技术。实施物联网战略的运营商核心技术。 2.网关网关是指可以连接多个设备并具有直接连接到Internet的功能的机器和软件。它将从设备接收的数据转换为特定格式并将其发送到服务器,如下图所示。在使用的设备中,三个设备不能直接连接到Internet,网关负责将这些设备转发到Internet。

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V.服务器物联网服务大致可分为三个部分,分别称为前端部分,处理部分和数据库部分。

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1.接收数据数据接收服务器负责接收从设备发送的数据。它在设备和系统之间起着桥梁作用。通常,使用的协议包括http,WebSocket等,另一个是MQTT新协议,物联网领域作为标准协议,它是一种能够实现一对多通信的协议(称为发布或订阅)。它由三个函数组成,即中介,发布者和订阅者,如下图所示:/p>

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像这样,通过发布/订阅通信的中介,MQTT可以实现物联网服务与多个设备之间的通信。此外,MQTT还实现了轻量级协议,因此它还具有较低的网络带宽和可靠性。它在低环境下运行,由于消息小,协议机制简单,也可以在硬件资源有限的情况下运行。可以说它是为物联网量身定制的协议。 2,数据格式数据要通过协议进行交换,而数据格式也很重要,Web协议使用的数据格式包括XML和JSON,如下图所示:

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相对而言,XML易于理解,而JSON只有少量字符和少量数据。它更适用于移动线路等低速线路通信。当基于物联网服务处理这些格式时,文本数据被转换为数字数据和二进制数据。为了更快地处理数据,创建了一种新的数据格式,即MessagePack。虽然人们不方便直接阅读,但计算机易于操作。 3,处理和存储数据处理服务器是处理接收数据的地方,这里可以归纳为以下四种:数据分析,数据处理,数据存储和设备指令,如下图所示:

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数据处理包括批处理和流处理。数据存储包括关系数据库和NoSQL数据库。有关详细信息,请参阅当前大数据平台的主流技术,如使用Hadoop MR,Spark等进行批处理,使用Spark Stream,Storm等进行流处理,NoSQL。该数据库包括KV数据库(如Redis),文档数据库(如MongoDB)等。 4.发送数据发送服务器的目的是将数据发送到设备并控制设备。发送服务器可以使用上述HTTP,WebSocket,MQTT协议和数据格式。以下是使用MQTT协议发送数据的示例:

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首先,设备充当订户,订阅MQTT代理,然后发件人服务器是发布者,它也发布给代理。这样,发送服务器只需要将确定的数据添加到主题并将其发送到服务器。设备不需要知道彼此的地址。只要他们知道中间人的地址,他们就可以沟通。一旦订户断开连接,中间人将负责在断开连接时发送通知并在重新连接时再次发送数据。这是一个例子。近年来,ICT技术在农业领域得到普及。过去,农民通过手动测量温室问题和控制植物生长来进行环境控制。现在,重点是实现全自动化以提高生产力。各种传感器用于测量和记录(相当于接收数据)数据,如温度,湿度,二氧化碳和照度,然后将从环境中感知的数据与设定的阈值(相当于数据处理)进行比较,以实现自动控制空气调节,自动注入二氧化碳(相当于发送数据)。 6.数据分析光是从传感器和设备收集的数据。这只是一堆巨大的数据。很难直接应用这些数据。为了获得更好的服务,需要收集它。数据分析有价值的信息。只有通过对数据的分析,才有可能掌握机器的运行,找出其中包含的趋势,并检测将来可能发生的异常情况,从而可以维护整个物联网。从纯粹的数据收集行为到创造附加价值的服务。根据分析的目的,它可以大致分为三种类型:基于采集的“可视化”分析,基于先进分析技术(如统计分析和机器学习)的“发现”分析和“预测”分析,如下图:

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在阅读物联网之后,您会发现大数据分析师的前景是光明的。在过去,我们只分析人,并在将来我们将分析无穷无尽的事物。这是时代赋予数据人的机会。物联网越发展,数据分析的价值就越大。大,现在只是一个开始。七,物联网市场物联网市场有几个市场形态,包括以设备市场为对象,控制物与物之间联系的网络市场,以及运营管理平台市场,分析和处理收集的数据。市场,如下图所示:

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从前面的介绍中可以看出,物联网是一个涉及许多参与者的复杂系统。无论是华为,百度,运营商,阿里巴巴等,他们都说他们处于物联网的布局中,那么他们说的是一样的呢?华为?专注于设备运营和网络,并提出“1 + 2 + 1”物联网澳门皇冠,包括物联网操作系统(设备太多,类似于Android操作系统的统一标准),网关,有线和无线(如NB-IoT) )和其他百度:Focus on Pass,涉及平台,分析处理和服务应用,提出百度天工,包括人工智能,大数据,云计算等中国移动:中意网络,NB-IoT,OneNet平台,物联网卡,5G和其他阿里巴巴:除了网络,“1234”物联网战略,包括物联网操作系统,设备芯片,网关和PaaS授权腾讯:Focus on Pass,涉及平台,分析处理和服务应用,提出QQ其他项目如中兴,大唐电信,中国联通,电信,京东,小米,科达迅飞都在相关市场工作,任何一方我们都希望根据我们擅长的领域扩展双方,并建立exp的支持平台以及在行业中的影响力。

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