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二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

　2.1物聯(lián)網(wǎng)的原理

　2.1.1物聯(lián)網(wǎng)的定義

　物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)RFID 技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等自動(dòng)識(shí)別、采集和感知獲取物品的標(biāo)識(shí)信息、物品自身的屬性信息和周邊環(huán)境信息，借助各種電子信息 傳輸技術(shù)將物品相關(guān)信息聚合到統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)中，并利用云計(jì)算、模糊識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘以及語(yǔ)義分析等各種智能計(jì)算技術(shù)對(duì)物品相關(guān)信息進(jìn)行分析融合處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的高度認(rèn)知和智能化的決策控制。

　目前物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)非常豐富，包括：藍(lán)牙、Zigbee、WIFI、超短波數(shù)傳電臺(tái)、GPRS 等等。主要可以概括為以太網(wǎng)終端、WIFI 終端、2G / 3G 終端等，當(dāng)然有些智能終端具有上述兩種或兩種以上的接口。

　（1）以太網(wǎng)終端

　該類(lèi)終端一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、以太網(wǎng)條件較好的場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)很容易布線(xiàn)并具有連接互聯(lián)網(wǎng)的條件。一般應(yīng)用在工廠(chǎng)的固定設(shè)備檢測(cè)、智能樓宇、智能家居等環(huán)境中。

　（2）WIFI 終端

　該類(lèi)終端一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、以太網(wǎng)條件較好，但終端部分布線(xiàn)不容易或不能布線(xiàn)的場(chǎng)合，在終端周?chē)茉O(shè)WIFI 路由或WIFI 網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。一般應(yīng)用在無(wú)線(xiàn)城市、智能交通等需要大數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膱?chǎng)合或其他應(yīng)用中終端周?chē)贿m合布線(xiàn)但需要高數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膱?chǎng)合。

  （3）2G 終端

　該類(lèi)終端應(yīng)用在小數(shù)據(jù)量移動(dòng)傳輸?shù)膱?chǎng)合或小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)囊巴夤ぷ鲌?chǎng)合，如車(chē)載GPS 定位、物流RFID 手持終端、水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。該類(lèi)終端因具有移動(dòng)中或野外條件下的聯(lián)網(wǎng)功能，所以為物聯(lián)網(wǎng)的深層次應(yīng)用提供了更加廣闊的市場(chǎng)。

　（4）3G 終端

　該類(lèi)終端是在上面終端基礎(chǔ)上的升級(jí)，增加了上下行的通訊速度，以滿(mǎn)足移動(dòng)圖像監(jiān)控，下發(fā)視頻等應(yīng)用場(chǎng)合，如：警車(chē)巡警圖像的回傳、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)交通信息的監(jiān)控等，在一些大數(shù)據(jù)量的傳感應(yīng)用，如震動(dòng)量的采集或電力信號(hào)實(shí)施監(jiān)測(cè)中也可以用到該類(lèi)終端。

　2.2.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

　在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，三層的關(guān)系可以這樣理解：感知層相當(dāng)于人體的皮膚和五官；網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于人體的神經(jīng)中樞和大腦；應(yīng)用層相當(dāng)于人的社會(huì)分工，具體描述如下： 

　感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官—識(shí)別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器、攝像頭、GPS等，主要作用是識(shí)別物體，采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。 

　網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦—信息傳遞和處理。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心和信息處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理，類(lèi)似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。 

　應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì)分工”—與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化，這類(lèi)似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類(lèi)社會(huì)。 

　在各層之間，信息不是單向傳遞的，也有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，這其中關(guān)鍵是物品的信息，包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標(biāo)識(shí)物品的識(shí)別碼和物品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息。

　2.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

　2.2.1傳感器技術(shù)

　信息的泛在化對(duì)工業(yè)的傳感器和傳感裝置提出了更高的要求。

　微型化：元器件的微小型化，節(jié)約資源與能源。

　智能化：自校準(zhǔn)、自診斷、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)和自組織等人工智能技術(shù)。

　低功耗與能量獲取技術(shù)：電池供電，用陽(yáng)光、風(fēng)、溫度、振動(dòng)。

　2.2.2通信技術(shù)

　其中具體包括：調(diào)制與編碼技術(shù)、自適應(yīng)跳頻技術(shù)、信道調(diào)度技術(shù)、通信協(xié)議多樣性、多標(biāo)準(zhǔn)有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)技術(shù)。

　2.2.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　組網(wǎng)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)、互聯(lián)技術(shù)、共存技術(shù)、跨層設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)。

　網(wǎng)絡(luò)管理與基礎(chǔ)服務(wù)技術(shù)：低開(kāi)銷(xiāo)高精度的時(shí)間同步技術(shù)、快速節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)視與預(yù)警技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)的分布式管理技術(shù)。

　2.2.4信息處理技術(shù)

　海量信息處理：工業(yè)信息出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，構(gòu)建集海量感知信息，獲取、高效融合、特征提取和內(nèi)容理解為一體。

　實(shí)時(shí)信息處理：工業(yè)流程監(jiān)視與控制需求。

　新型制造模式：多源異構(gòu)感知信息融合。

　泛在信息處理服務(wù)與協(xié)同平臺(tái)： 設(shè)計(jì)、制造、管理過(guò)程中人-人之間、人-機(jī)之間和機(jī)-機(jī)之間的行為感知、環(huán)境感知、狀態(tài)感知的綜合性感知能力。

　2.2.5安全技術(shù)

　其中具體包括：工業(yè)設(shè)備控制、網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全，阻止非授權(quán)實(shí)體的識(shí)別、跟蹤和訪(fǎng)問(wèn)，非集中式的認(rèn)證和信任模型，能量高效的加密和數(shù)據(jù)保護(hù)，異構(gòu)設(shè)備間的隱私保護(hù)技術(shù)。
 

2.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

　2.3.1 RFID

　RFID和WSN融合：

　RFID側(cè)重于識(shí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的標(biāo)識(shí)和管理，同時(shí)RFID系統(tǒng)具有讀寫(xiě)距離有限、抗干擾性差、實(shí)現(xiàn)成本較高的不足；WSN側(cè)重于組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，具有部署簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但一般WSN并不具有節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)功能。RFID與WSN的結(jié)合存在很大的契機(jī)。

　RFID與WSN可以在兩個(gè)不同的層面進(jìn)行融合：物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合，傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合。

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