龙源期刊网
物联网体系架构及应用
作者：王明月
来源：《科学与财富》2018年第18期
摘 要：物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、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。
关键词：物联网
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币。构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物联网感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。
1.物联网的组成
物联网宏观上包含三个层次，分别是：底层—用来感知世界的感知层，中间层—用来传输数据的网络层，上层—用来处理数据的应用层。
（1）感知层：感知层的作用是感知和采集信息。从仿生学来看，感知层为“感觉器官”，可以感知自然界的各种信息。感知层包含传感器、全球定位系统、气体感应器、激光扫描器、红外感应器和射频识别技术等各种设备和技术传感器及其相关装置是物联网的底层，它们是整个产业链中最基础和需求最多的组件。在中国，大量的企业和高校研究机构在从事相关芯片、通信协议、材料、智能节点供电等领域的研究和开发工作。
（2）网络层：网络层的任务是将感知层的数据进行传输。网络层是根据现在已经建设好的通信网和互联网建立的。网络层将感知层获得的数据通过移动通信网、企业内部网、各类专网、小型局域网、各种无线网络进行传输，尤其是互联网、有线电视网和电信网三网融合之后，有线电视网也提供廉价的宽带数据传输功能，这极大地推进了物联网的发展。网络层的实现涉及了现有的通信技术，如移动通信技术、下一代网络技术、有线宽带技术等。
２０１０年６月第３３卷第３期北京邮电大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＪｕｎ．２０１０Ｖ０１．３３Ｎｏ．３
文章编号：１００７－５３２１（２０１０）０３－０００１－０９
物联网：概念、架构与关键技术研究综述
孙其博１，刘杰２，黎葬２，范春晓２，孙娟娟２
（１．北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京１００８７６；２．北京邮电大学电子工程学院，北京１００８７６）
摘要：物联网涉及众多领域，首先解析了物联网的基本概念和特征，对比分析了物联网与传感器网络、泛在网络、机器对机器通信以及计算物理系统等概念的关系；其次介绍了国际电信联盟（ＩＴＵ）提出的泛在传感器网络（ＵＳＮ）体系结构，提出了物联网体系架构的研究建议；然后归纳了物联网涉及的关键技术，给出了物联网技术体系模型；最
后总结了物联网标准化发展现状，并提出了物联网标准化发展建议．关键词：物联网；泛在网络；传感器网络；机器对机器；无线射频识别中图分类号：ＴＰ３９３文献标志码：Ａ
ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ：ＳｕｍｍａｒｉｚｅｏｎＣｏｎｃｅｐｔｓ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄ
ＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｂｌｅｍ
ＳＵＮＱｉ．ｂ０１，ＬＩＵＪｉｅ２，ＬＩＳｈａｎ２，ＦＡＮＣｈｕｎ．ｘｉａ０２，ＳＵＮＪｕａｎ．ｊｕａｎ２（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇａｎｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ￥。Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７６，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｎｕｍｅｒｏｕｓｆｉｅｌｄｓ．Ｗｅｆｉｒｓｔａｎａｌｙｚｅｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｓａｎｄ
物联网智慧农业架构及关键技术
第一节 物联网智慧农业的架构
根据信息生成、传输、处理、应用的原则，可以把物联网智慧农业分成感知层、传输层、处理层和应用层，如下图。
物联网智慧农业架构示意图
1.感知层
这是让物品对话的先决条件，即以传感器、RFID（射频识别）、GPS（全球定位系统）、RS（遥感）、条码技术，采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量身份标识、情境信息、音频、视频等数据，实现“物”的识别。
2.传输层
具有完成大范围的信息传输与广泛的互联功能，即借助于现有的广域网技术（如SMDS网络、3G/4G、LTE移动通信网、Internet等）与感知层的传感网技术相融合，把感知到的农业生产信息无障碍、快速、高安全、高可靠地传送到所需的各个地方，使物品在全球范围内实现远距离、大范围的通信。
3.处理层
通过云计算、数据挖掘、知识本体、模式识别、预测，预警、决策等智能信息处理平台，最终实现信息技术与行业的深度融合，完成物品信息的汇总、协同、共享、互通、分析、预测、决策等功能。
4.应用层
应用层是农业物联网体系结构的最高层，是面向终端用户的，可以根据用户需求搭建不同的操作平台。农业物联网的应用主要实现大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖以及农产品流通过程等环节信息的实时获取和数据共享，从而保证产前正确规划以提高资源利用效率，产中精细管理以提高生产效率，产后高效流通实现安全溯源等多个方面，促进农业的高产、优质、高效、生态、安全。
第二节 物联网智慧农业的关键技术
一、农业信息感知技术
农业信息感知技术是指利用农业传感器、RF1D、条码、GPS等在任何时间与任何地点对农业领域物体进行信息采集和获取。
1.农业传感器技术
农业传感器技术是农业物联网的核心，农业传感器主要用于采集各个农业要素信息，包括种植业中的光、温、水、肥、气等参数；畜禽养殖业中的二氧化碳、氨气、二氧化硫等有害气体含量，空气中尘埃、飞沫及温、湿度等环境指标或参数；水产养殖业中的溶解氧、酸碱度、氨氮、电导率、浊度等参数，如左图。
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。在这一类物联网中被检测的信息是RFID 标签内容，高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统等都是基于这一类结构的物联网。
