物聯網的三層架構

物联中国

日期： 12:19: 5来源：物联中国 点击：569次 核心提示：人工智能真正发挥运用，还需要有了大量的传感设备，这些装备为智能提供大量的自动搜集的数据，才是智能真正发展的高峰 我们春节前介绍了物联的基本概念 三个关键词，原计划今天讲物联的发展趋势，在准备课程的时候，发现如果没有讲物联的三层架构介绍清楚，是讲不清楚物联发展趋势的，所以今天首先介绍一下物联的三层架构

关于IBM对物联技术架构的解释，最早用了8层架构，后来这八层架构解释不清楚，衍变成为了物联生态，技术上分了七层，如图

这个IBM的物联生态图非常经典，我用这张图预测了很多物联的趋势

但后来IBM的技术架构是分三层的：感知、连接、智能

而电信研究院对物联的架构如图

感知层对应与IBM的感知，络层对应与IBM的连接，运用层对应于IBM的智能以下我们分别讨论：感知层、络层和运用层

感知层：

看一下感知层，实现对物理世界的智能感知识别、信息收集处理和自动控制;包括了传感器、履行器，RFID，二维码和智能装置

传感器、执行器

学过自动化的朋友都了解最原始的控制系统包括：传感器、控制器、和履行器;而物联的架构在底层包括传感器、执行器，而控制器的功能是在更大的范围内实现的，比如在应用层的运用+智能是在更大的范围内实现控制闭环

传感器是一种检测装置，能够感受到被丈量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或者其他所需的信息形式输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求

传感器主要是感知环境的状态按照传感器的原理，有半导体传感器、激光传感器、机械传感器、视觉传感器、液位传感器、磁传感器等等不同类型的传感器

但是随着物联行业的发展，需要更多的装备使用传感器而随着使用量的增加，对传感器的尺寸、功耗有更高的要求，所以微机电系统(MEMS， Micro-Electro-Mechanical System)的使用愈来愈多，逐步成为物联时期传感器的主流产品

MEMS是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件

MEMS集微传感器、微履行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统

MEMS侧重于超精密机械加工，涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支

MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品

另外很多非接触式的传感方式也逐渐流行，比如通过图像分析，视频分析的方法，也可以实现传感

之前监测汽车是不是闯红灯，是不是压线，通过磁钉作为传感器而现在可以通过图像，利用图象处理方法，作为传感器

还有对语音的辨认，算不算传感器呢?

执行器是根据指令改变物体的状态，机电、开关、阀门等都属于执行器

RFID

物联，不言而喻就是要物物相连既然万物互联了，那末如何识别一个物体?对于有计算处理能力的装备，一般用ip辨认比如联的设备都有IP，可以通过IP地址找到并识别设备

宇宙万物中，没有处理能力的物体占了绝大多数，那末如何辨认这些物品呢?对这些物品的辨认通常用的是赋予ID，通过ID识别超市中，每个物品都有一个条形码(Bar code)，超市就是通过条形码来辨认商品的

但是条形码的问题是识别效力低，所以我们去超市的时候发现在收银台常常排很长的队，收银员大部分时间浪费在扫条形码上，首先需要找到条形码、如果条形码有污渍，辨认不出来还要再通过手工输入条形码的ID十分影响效率

而RFID实际上是另外一种区分于条形码的ID系统，英文名叫Radio Frequency Identification，中文翻译为射频识别

我们假想一个场景，如果我们在超市采购了很多商品之后，推着购物车，通过出口时，一个设备可以辨认所有商品的信息，并直接记入结账系统，那末超市的收银台将不需要再排队

而能够完成以上场景的技术，就是RFID技术在2005年的时候，沃尔玛曾要求所有供应商提供给沃尔玛的商品含有RFID标签，其目的就是为了解决这个问题

所以RFID最流行、最热是在2005年，2006年之后，而物联的起源之一也是由于RFID技术，但由于十年前，RFID的技术不成熟，一方面成本高，另外一方面识别率低，导致RFID的普及程度不高

随着RFID技术的发展，工艺上改变以后，一方面本钱下降，RFID的识别率提升以后，应用开始愈来愈广泛现在基本上服装行业已普遍使用RFID我门熟悉的公交卡，ETC都是RFID

二维码

刚才讲到了沃尔玛曾经对RFID寄寓了很高的期望，实际生活中，需要对ID的识别，而条形码识别率低，早期RFID识别率低，本钱高这个时候二维码作为中间过渡技术，有了很多的应用，所以二维码也是传感技术之一

而随着移动互联的发展，输入链接非常麻烦，二维码作为链接的一个输入工具，有非常广泛的运用

另外RFID有液体或金属的环境，识别率也会降低，在一些金属产品、或液体容器上，也会应用二维码

简单介绍了感知层在物联的感知层，主要是解决了一个辨认物体、感知物体状态、并控制物体状态等几方面的作用

连接(或者络层)

物联是万物互联，如果物体要连接，一定需要络层而物联需要各种通讯技术融会

物联时代，需要联的装备种类差异非常大，有需要快速连接，数据传输量大的连接设备，比如电脑、视频装备的连接，就需要高速高可靠性的通讯方式

也有很多数据量不大，及时响应性要求不高的设备，而这些设备通畅需要连接便捷，无线这些设备未来可能连接的量非常大，那么需要自动连接，无线，非常低的功耗

所以通讯的要求非常不一致

在物联发展的早期，针对物的连接，有针对高端装备的自动化总线而更多的通讯协议是为了传输电脑，等大数据量设备的所以物联发展早期，物联通讯协议更多的是借用了针对这些装备的通讯，比如wifi是最不合适做智能家居的通讯协议，功耗高，连接数量多了以后，稳定性差但由于wifi络的普及度高，Ipad让很多家里都有了WIFI信号，所以智能家居最开始是使用wifi协议的通讯初期占据了主流

我常常讲，从技术角度讲zigbee可能比wifi更合适智能家居，但zigbee协议本身其实不兼容这个是瓶颈以外，wifi不需要组，就可以直接使用，是最根本的缘由

所以未来连接，高端装备，需要高速、稳定的连接通讯的速率、稳定性、可靠性是关键而低端装备，连接的便捷性、低成本、低功耗是关键

不同的目的，需要不同的连接方式

根据我的观察，虽然物联三层架构感知、连接、智能三层，从架构上感知是最底层但依照发展顺序看，是连接、感知、智能三个趋势发展

物联发展的早期瓶颈是连接，随着nb-iot协议的推出，随着通讯技术的完善，连接的瓶颈将有望在18年突破

运用层(智能)

IBM的第三层是智能，更多的是强调智能而电信研究院的三层架构的第三层是应用层应用层中，包涵应用基础设施/中间件，和物联应用而在物联的运用中，包涵传统的一些应用、和新兴的运用，在这些运用中，更多的是利用数据创造智慧

初期的物联架构中，应用、智能都是集中在云平台上，智能体现在物联的PaaS平台上但是最近几年，随着应用的普及，运用、智能全部在云计算平台上也产生了一些问题

比如，智能家居所有的智能如果都是通过云平台实现的话，家里所有的设备的控制都是通过云计算实现，如果络断了，家里的设备如何控制?这样的话智能全部在云平台上实现是有缺点的

所以最近一段时间以来，物联行业讨论热门，逐步从云平台，专向了边缘计算，需要局部数据就可以智能控制的部份，在边沿计算层;而需要多方数据融合形成的智能才在云计算中心

有几方面因素可以创造智能：

1、传统已构成理论的智能(比如自动化理论应用于生产制造，就是一种智能)

2、人本身的经验，通过系统表达出来

、利用大数据的关联性，通过大数据识别出的智慧

在未来的物联系统中，各种智能都需要在物联的应用中能够体现

按照我推断的物联发展的三个瓶颈，先是连接，其次是感知、最后才是智能而人工智能现在这么热，我认为还是偏早了人工智能真正发挥应用，还需要有了大量的传感设备，这些设备为智能提供大量的自动搜集的数据，才是智能真正发展的高峰

但是现在在感知层，很多技术也需要人工智能技术

李徳毅院士就提出来了，人工智能最早是在交互上，而无论是通过图像实现的人工智能交互、还是动作的人工智能交互、或者语音的人工智能交互都可以算作是感知层的智能 而更大范围的智能，会实在感知层的瓶颈突破以后

今天为大家分享了物联的三层架构：感知、连接和智能

下次为大家分享物联的发展趋势(共分三讲)，分别用三种趋势判断的方法，讲授物联发展趋势

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