5、物联网：初步知识与基础架构

物联网：初步知识与基础架构

1. 物联网系统架构概述

物联网系统通常指的是大量异构设备和系统以多种通信模式相互连接，包括人对物、人对人以及物对物的通信。其结构设计是将物理对象集成到各种通信网络中，并配备多种计算资源，旨在为广泛分布的组织或个人开发智能应用和服务。

目前，物联网解决方案缺乏标准化和规范性，主要是由于兼容性、可控性和互操作性等问题。不同研究文献中，物联网系统的结构设计和分层也存在不一致性。例如，有的认为物联网系统通常包含感知层、网络层和应用层三个主要层次；有的则考虑增加语义层形成四层架构；还有的提出包含感知层、网络层、中间件层、应用层和业务层的五层架构。为了缓解这种不统一，可将物联网系统结构进一步细分为更精细的层次，以进行更直接和稳健的分析。

2. 感知/物理层

感知/物理层包含物理的物联网传感组件，主要负责感知、聚合和处理现实世界的信息，就像现实与数字环境之间的桥梁，能将模拟测量转换为数字格式，反之亦然。该层的物联网传感组件有以下几种形式：
- 传感器 ：小型或极小的设备，用于检测和测量周围环境中特定类型的信息，如温度、湿度、运动和加速度等。它们体积小、功耗低，且随着传感技术的进步，能检测多种环境或物理因素，并将其转换为数字信号。
- 执行器 ：负责在物联网系统中调节或执行某些操作，将传感器收集的数据转化为活动来控制系统。常见的执行器类型包括：
- 电气执行器：由小型电机驱动，将能量转换为机械扭矩，用于控制发动机中的各种阀门。
- 机械线性执行器：使用螺丝和链条等转换装置将旋转运动转换为线性运动。
- 液压执行器：带有