系统架构设计笔记（21）—— 物联网

物联网就是物物相连的互联网。其定义有两层意思 :

1. 物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；
2. 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

物联网通过智能感知 、 识别技术与普适计算 、 广泛在网络的融合中应用，被称为继计算机 、 互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新 2.0 是物联网发展的灵魂 。

1 物联网分层

物联网可以分为三个层次 : 感知层 、 网络层和应用层 。

（1）感知层

用于识别物体 、 采集信息，就好比人通过视觉 、嗅觉 、 听觉 、 触觉来感受事物，采集各类信息。如二维码 、 RFID 、 摄像头 、 传感器 。

（2）网络层

传递信息和处理信息。通信网与互联网的融合网络 、 网络管理中心 、 信息中心和智能处理中心等 。

（3）应用层

解决信息处理和人机交互的问题。

2 物联网关键技术

物联网涉及的技术非常多，其中常见且比较重要的包括 : 传感器技术 、 RFID 、 二维码等 。

（1）传感器技术

到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。传感器技术成为物联网关键技术，主要是因为物联网中经常要用到大量的传感器，如温度传感器 、 光敏传感器等 。

（2）RFID

射频识别技术 ( Radio Frequency Identification ， RFID ) 又称电子标签，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。该技术是物联网的一项核心技术，很多物联网应用都离不开它 。

（3）二维码

二维码是一种使用特定几何图形按一定规律在平面 ( 二维方向 ) 上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的技术。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的 “0” 、 “1” 比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

（4）嵌入式系统技术

嵌入式系统技术是一种综合了计算机软硬件 、 传感器技术 、 集成电路技术 、 电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见 ; 小到人们身边的 MP3 ，大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛 、 鼻子 、 皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个比喻很形象地描述了传感器嵌入式系统在物联网中的位置与作用 。

3 物联网应用

物联网技术目前可应用于众多的领域，如智能交通 、 环境保护 、 政府工作 、 公共安全 、 平安家居 、 智能消防 、 工业监测 、 环境监测 、 路灯照明管控 、 景观照明管控 、 楼宇照明管控 、 广场照明管控 、 老人护理 、 个人健康 、 花卉栽培 、 水系监测 、 食品溯源 、 敌情侦查 。

下面介绍几个具体的应用场景

（1）门禁系统

一个完整的门禁系统由读卡器 、 控制器 、 电锁 、 出门开关 、 门磁 、 电源 、 处理中心这8个模块组成，无线物联网门禁将门点的设备简化到了极致 : 一把电池供电的锁具 ( 锁具通过无线与主控设备通信，当通信受阻时，还可用离线模式刷卡开门 )。 除了门上面要开孔装锁外，门的四周不需要设备任何辅助设备。整个系统简洁明了，施工工期大幅缩短，也能降低后期维护的资金。

（2） Zigbee 路灯控制系统

目前 Zigbee 无线路灯照明节能环保技术已广泛应用到了实际生活中。采用了 ZigBee 技术的无线路灯控制系统，不仅能根据需要调节路灯的亮度，还可以独立控制单个路灯。例如，在晚上6点钟，将马路上的单号或者双号路灯开启，到晚上8点钟，将全部路灯开启，晚上 12 点钟调节到半亮度，早上6点全部关闭。经相关部门测试，相对传统的控制方式可实现节能 50%。 每个路段的路灯都通过内置的 Zigbee 模块组成一个无线通信子网，而每个子网都通过一个 ZigBee -GPRS 网关连接到监控中心，而监控室的服务器只需连接到互联网，即可监控市区内的每一盏路灯的状态。