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基于智能终端的物联网是如何组网的?

2020-02-12 11:38:18 59

物联网(Intemet of Things,lOT)是一个通过信息技术将各种物体与网络相连,以帮助人们获取所需物体相关信息的巨大网络。物联网通过使用射频识别RFID、传感器、红外感应器、视频监控、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备,通过无线传感网、无线通信网络(如Wi—Fi、WLAN等)把物体与互联网连接起来,实现物与物、人与物之间实时的信息交换和通讯,以达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的目的。

物联网的概念最初来源于美国麻省理工学院(MIT)在1999年建立的自动识别中心(Auto—IDhbs),提出的网络无线射频识别(RFID)系统——把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上确定了“物联网”的概念。

1、系统解析

1.1 物联网的业务应用与需求

物联网是未来网络的整合部分,它是以标准、互通的通信协议为基础,具有自我配置能力的全球性动态网络设施。在这个网络中,所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性,通过智能界面无缝链接,实现信息共享。由具有标识、虚拟个性的物体,对象所组成的网络,这些标识和个性运行在智能空间,使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

虽然只是物联网应用的很小一部分,但物联网应用的丰富多彩也能窥其一斑。当然物联网的推广和普及还有待于人们不断开发加以实现。随着物联网络的逐步完善,人们的生活方式将会有很多意想不到的改变。物联网的应用必将遍及大家的日常生活,例如:智能家居、智能交通、公共安全等等。因此可预见,物联网市场必将拥有巨大潜力。

从体系架构角度可以将物联网支持的业务应用可分为3类:

1)信息采集与物理认知的应用。即对物理世界的相关信息的感知和运用,如用户意图、事物状态、环境信息等,以提供相应业务。

2)基于网络融合的泛在化应用。从网络的业务提供方式划分,强调泛在网络区别于现有网络的业务提供方式。如异构网络环境的无缝接人,协同异构网络的宽带业务提供,面向应用的终端能力协同等。

3)基于应用目标的综合信息服务应用。包括基于应用目标的信息收集、分发、分析、网络和用户行为决策和执行。如以儿童安全为目标的定位、识别、监控、跟踪、预警,交互式的GPS导航等

从信息处理的对象和角度来看,物联网的基本特征也可分为3类:

1)全面感知:利用各种测量技术和感知器件实时、定时或随机的对物体进行信息采集和获取。

2)可靠传送:将感知器件获取的感知信息接入信息网络,以各种通信网络为依托,进行可靠的信息传递、交互和共享。

3)智能处理:利用各种算法和智能技术。对海量的感知信息进行数据分析和处理,实现智能的决策和控制。

为了更清晰地描述物联网的关键环节,按照信息科学的视点,围绕信息的流动过程,抽象出物联网的信息功能模型。

2、智能物联终端

2.1 功能定制

1)多种远程网络兼容的入网功能:由于目前互联网络存在多种硬件形式,所以智能物联终端应提供可选的多种远程网络入网接口。

2)局域网络兼容功能:由于目前局域网络与现场通信有多种标准、多种形式、以及互不相容的解决方案,所以智能物联终端应具有多种网络可选接入的功能。

3)标准信号输入接口:由于物联网需具备感知能力,在物联网感知层将接入各种各样的传感器件。为了做到最大化兼容。智能物联终端应具有各类标准化信号接口。例如:开关量输入接口。模拟量输入接口以及数字输入接口。

4)控制输出接口:为了满足控制需求,智能物联终端应具有各类标准化控制信号速出接口。例如:开关量输出接口、模拟量输出等。

5)配置与扩展功能:由于涉及对象过于复杂,很难统一定制功能。所以应将各种功能进行模块化定制,实际使用时再按需组态。

6)本地程式设置功能:由于物联网构成复杂,所以在数据传输过程中会产生延迟,甚至会有网络中断等情况发生,所以智能物联终端应具备一定的现场程式设置功能,用以应对一些紧急事件。和满足本地控制逻辑需求,实现智能管控功能。例如:对某些报警作出及时处理,对某些事件进行自动行。

2.2 系统框图

如下图所示系统框图,该智能物联终端由主体和扩展功能块组成。主体带有一定数量的标准配置接口,上端连接互联网。下端连接各种现场传感器件和执行器件。主体带有总线扩展口。可连接具有不同功能的扩展模块,以适应不同的应用需求。主体中央控制单元除了实现数据处理功能外,还能通过互联网远程编制控制程序,实现本地智能控制需求。

由上述知,该系统具有如下优点:

1)兼容性好。由于该终端为模块化结构,可以随机进行功能组合,以适合不同标准的网络接人和实际应用。

2)节省地址资源。终端为集散结构。能对成百上千的传感器统一管理。而每个终端在互联网上仅占用一个地址。

3)安全性能好。由于智能终端本身具有较复杂的软硬件系统,可有效加密而成本不会增加。且由于该终端具有本地智能管控功能,现场信息可以只是对上层网络半公开,甚至不公开。

4)稳定性好。由于终端具有本地智能管控功能。大量的传感器数据不必进入互联网,就可根据事先的约定程式在本地得到处理,有效的降低了数据流量,避免通信拥堵。且在互联网故障时。本地管控程式运行不受影响,传感程序任可在本地得到记录、存储和管控。

5)易实现。由于终端集成了信号处理功能,对现场传感器的技术要求大大降低,甚至可以直接使用现在已经形成批量的工业用传感器件,可有效控制成本。

2.3 程序流程

利用集数据采集、逻辑运算、网络通信等功能为一体的智能终端作为物联网组网的主要器件,有效的降低了物联网组网难度。模块化结构具有良好的复用能力。也便于标准化生产。有效的解决了目前发展物联网所面对的部分难题。具有兼容性好、节省地址资源、安全性能好、稳定性好、易实现等优点。

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