物联网技术入门：传感器与数据采集

### 物联网基础知识及其关键技术 #### 一、物联网概述 物联网（IoT，Internet of Things）是指通过信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等各种装置与技术，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 **技术架构**：物联网通常分为三个层次：感知层、网络层和应用层。 1. **感知层**：由各类传感器和传感器网关组成，如二氧化碳浓度传感器、温度湿度传感器、二维码标签、RFID标签及读写器、摄像头、GPS等。这些设备负责收集和识别物体的信息。 2. **网络层**：包括各种私有网络、互联网、有线和无线通信网络、网络管理系统和云计算平台等，负责信息的传递和处理。 3. **应用层**：是物联网与用户之间的接口，结合具体行业需求实现智能应用。 #### 二、关键技术 ##### 1. 射频识别技术（RFID） - **定义**：RFID是一种非接触式的自动识别技术，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 - **作用**：RFID能够使物品“开口说话”，即通过RFID标签存储标准化信息并通过无线网络自动采集到中央信息系统，实现物品的识别和透明管理。 - **市场规模**：数据显示，2008年全球RFID市场规模达到52.9亿美元，预计2009年中国RFID市场规模将达到50亿元人民币。 - **发展趋势**：RFID技术的发展趋势是与现有网络技术、数据库技术、中间件技术等相结合，构建一个比Internet更大的物联网。 ##### 2. 微机电系统（MEMS） - **定义**：MEMS技术是在微米/纳米基础上建立起来的一项技术，其产品包括微型传感器和制动器等。 - **优势**：体积小、成本低（规模化生产后），应用场景广泛。 - **应用领域**：主要应用于汽车和消费电子两大领域。 - **市场规模**：预计2007年至2012年间，全球基于MEMS的半导体传感器和制动器的销售额将以19%的年均复合增长率增长，从2007年的41亿美元增长到2012年的97亿美元。 #### 三、物联网的应用模式 根据物联网的实际用途，可以归纳为以下三种基本应用模式： 1. **对象的智能标签**：通过二维码、RFID等技术为特定对象提供标识，以便区分不同对象。此外，智能标签还可以提供对象物品的扩展信息。 2. **环境监控和对象跟踪**：利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络来实现对特定对象的状态监控和跟踪。 3. **对象的智能控制**：基于云计算平台和智能网络，根据传感器网络获取的数据进行决策，实现对对象的智能控制。 #### 四、物联网的建设情况 物联网的实际应用需要各行各业的参与和支持，同时需要国家政府的引导以及相关法律法规的支持。技术问题是物联网发展的关键所在。 - **实施步骤**： - 对物体属性进行标识，包括静态和动态属性。 - 使用识别设备读取物体属性信息，并转换为适合网络传输的数据格式。 - 通过网络将物体信息传输至信息处理中心。 - **建设现状**：目前物联网的实际应用还局限于行业内部，需要跨行业合作和技术突破。 物联网是一个高度集成的复杂系统，涉及多个关键技术领域。随着技术的进步和应用范围的扩大，物联网将在更多行业中发挥重要作用。