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二、工业物联网体系架构

　2.1物联网的原理

　2.1.1物联网的定义

　物联网是通过RFID 技术、无线传感器技术以及定位技术等自动识别、采集和感知获取物品的标识信息、物品自身的属性信息和周边环境信息，借助各种电子信息 传输技术将物品相关信息聚合到统一的信息网络中，并利用云计算、模糊识别、数据挖掘以及语义分析等各种智能计算技术对物品相关信息进行分析融合处理，最终实现对物理世界的高度认知和智能化的决策控制。

　目前物联网的传输技术非常丰富，包括：蓝牙、Zigbee、WIFI、超短波数传电台、GPRS 等等。主要可以概括为以太网终端、WIFI 终端、2G / 3G 终端等，当然有些智能终端具有上述两种或两种以上的接口。

　（1）以太网终端

　该类终端一般应用在数据量传输较大、以太网条件较好的场合，现场很容易布线并具有连接互联网的条件。一般应用在工厂的固定设备检测、智能楼宇、智能家居等环境中。

　（2）WIFI 终端

　该类终端一般应用在数据量传输较大、以太网条件较好，但终端部分布线不容易或不能布线的场合，在终端周围架设WIFI 路由或WIFI 网关等设备实现。一般应用在无线城市、智能交通等需要大数据无线传输的场合或其他应用中终端周围不适合布线但需要高数据量传输的场合。

  （3）2G 终端

　该类终端应用在小数据量移动传输的场合或小数据量传输的野外工作场合，如车载GPS 定位、物流RFID 手持终端、水库水质监测等。该类终端因具有移动中或野外条件下的联网功能，所以为物联网的深层次应用提供了更加广阔的市场。

　（4）3G 终端

　该类终端是在上面终端基础上的升级，增加了上下行的通讯速度，以满足移动图像监控，下发视频等应用场合，如：警车巡警图像的回传、动态实时交通信息的监控等，在一些大数据量的传感应用，如震动量的采集或电力信号实施监测中也可以用到该类终端。

　2.2.2物联网体系结构

　在物联网体系架构中，三层的关系可以这样理解：感知层相当于人体的皮肤和五官；网络层相当于人体的神经中枢和大脑；应用层相当于人的社会分工，具体描述如下： 

　感知层是物联网的皮肤和五官—识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等，主要作用是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。 

　网络层是物联网的神经中枢和大脑—信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。 

　应用层是物联网的“社会分工”—与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。 

　在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，这其中关键是物品的信息，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。

　2.2 工业物联网关键技术

　2.2.1传感器技术

　信息的泛在化对工业的传感器和传感装置提出了更高的要求。

　微型化：元器件的微小型化，节约资源与能源。

　智能化：自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术。

　低功耗与能量获取技术：电池供电，用阳光、风、温度、振动。

　2.2.2通信技术

　其中具体包括：调制与编码技术、自适应跳频技术、信道调度技术、通信协议多样性、多标准有线及无线技术。

　2.2.3网络技术

　组网技术：网络路由技术、互联技术、共存技术、跨层设计与优化技术。

　网络管理与基础服务技术：低开销高精度的时间同步技术、快速节点定位技术、实时网络性能监视与预警技术、工业数据的分布式管理技术。

　2.2.4信息处理技术

　海量信息处理：工业信息出现爆炸式增长，构建集海量感知信息，获取、高效融合、特征提取和内容理解为一体。

　实时信息处理：工业流程监视与控制需求。

　新型制造模式：多源异构感知信息融合。

　泛在信息处理服务与协同平台： 设计、制造、管理过程中人-人之间、人-机之间和机-机之间的行为感知、环境感知、状态感知的综合性感知能力。

　2.2.5安全技术

　其中具体包括：工业设备控制、网络安全和数据安全，阻止非授权实体的识别、跟踪和访问，非集中式的认证和信任模型，能量高效的加密和数据保护，异构设备间的隐私保护技术。
 

2.3 工业物联网核心技术

　2.3.1 RFID

　RFID和WSN融合：

　RFID侧重于识别，能够实现对目标的标识和管理，同时RFID系统具有读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；WSN侧重于组网，实现数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但一般WSN并不具有节点标识功能。RFID与WSN的结合存在很大的契机。

　RFID与WSN可以在两个不同的层面进行融合：物联网架构下RFID与WSN的融合，传感器网络架构下RFID与WSN的融合。

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