物联网体系硬件平台的搭建

　　移动互联网促进了世界范围内的经济全球化、信息全球化，利用互联网可以将不同国家、不同肤色、不同文化、不同语言的人紧密联系在一起。以物联网为基础，人类又试图通过另一种概念来规划和控制我们赖以生存的地球，这个全新的概念将带来一场前所未有的科技革命，其影响力将超越互联网，成为名副其实的联系世界万事万物的网络系统。这个系统就是以互联网技术、感知识别技术以及无线通讯技术为基础的物联网系统，物联网系统不仅能将不同的人联系起来，还能将世界上各个角落的物品联系起来，形成一个物物信息交互的数据网络。物联网时代到来后，人类将步入智能社会，真正成为掌控世界的主人。

　　从不同的角度看，物联网的类型也将不同，但无论何种类型的物联网，都必须由相关的硬件组成。从体系构建上来看，物联网体系硬件平台的搭建至关重要。

　　物联网的核心是数据，并且这种数据的量还要足够大，才能真正实现物联网。物联网是实用性网络的一种，它最终的应用群体是普通民众。搭建物联网体系需要几个核心组成部分，如信息服务系统、核心承载网、互联网以及传感网等。利用这些核心组成部分，物联网可以实现多种功能，比如感知物品信息、接受和反馈感知信息、处理和分析物品数据、根据大数据对生产生活进行决策等。传感网中存在很多感知节点和末梢网络，其中，感知节点的作用是对数据进行采集和控制，末梢网络是由汇聚节点和接入网关组成。进行物联网通讯时，需要用到核心承载网，而物联网信息的处理和决策需要利用信息服务系统的硬件设施来完成。

　　具体来说，搭建物联网体系硬件平台需要从以下几方面着手：

　　（1）感知节点

　　感知节点主要由两个模块组成，分别是采集模块和控制模块。日常生活中，人们常见的多种传感器，如视觉传感器、温度传感器、压力传感器、振动传感器、二维码识读器、RFID读写器等都属于感知节点的有关模块。在物联网领域，感知节点的作用是采集物品数据以及控制某些感知设备等。

　　传感单元、处理单元、通信单元以及电源是感知节点的基本单元，缺少任何一个单元，感知节点都不能正常工作。这四个单元的构成模块以及对应功能分别是：

　　第一，传感单元。

　　该单元有两个组成部分，分别是模数转换功能模块和传感器，包括温度感应设备、RFID读写器、二维码识读设备等。

　　第二，处理单元。

　　该单元的主要组成部分是嵌入式系统，日常生活中，CPU微处理器是最常见的处理单元之一。另外，人们十分熟悉的存储器也属于处理单元，嵌入式操作系统是嵌入式系统的主要分支之一。

　　第三，通信单元。

　　物联网的通信方式大多为无线通信，因此，无线通讯模块是其通信单元的主要组成部分。通信单元一方面连接汇聚节点，实现与汇聚节点间的通信；另一方面连接末梢节点，实现与末梢节点间的通信。

　　第四，电源。

　　电源是感知节点的供电部分，为感知节点提供能量，保障感知节点的各个单元能够正常工作。

　　感知节点综合运用了多种技术，它不仅包含了传感器等感知技术，也包含了智能组网、嵌入式计算等互联网相关技术，还包含了分布式信息处理、无线通讯等信息通讯等技术。对于不同环境中的不同对象，感知节点可以利用传感器对它们进行感知、监控以及信息采集。这些传感器具有高度集成化的特点，不仅可以单独工作，还能协作工作，大大提高了环境适应性和组织灵活性。感知节点的嵌入式系统就像一个微型“大脑”，可以对获取的信息进行实时的处理。这些信息要想被送到物联网的信息应用服务系统，还需要经过无线通讯网络传输到接入层，之后，物品相关信息经由接入层中的基站节点以及接入网关处理，最后才能达到最终的目的地—信息应用服务系统。信息的传输以多跳中继方式为主，结合随机自组织无线传输模式共同完成信息的高效传输。

　　（2）末梢网络

　　末梢网络又称接入网络，接入网关和汇聚节点是末梢网络的两个重要组成单元。末梢网络有多方面的作用，它可以利用末梢感知节点对海量的数据进行汇聚，从而方便数据的整合和调配；也可以利用末梢感知节点对不同的组网方式进行控制。另外，末梢网络还可以利用数据转发功能，对感知节点转发数据。具体来说，建立末梢网络的目的是实现承载网络和感知节点的数据交互以及数据转发。为实现这目的，第一步要进行组网工作，也就是在感知节点之间组建网络，使众多的感知节点不再是单一的个体，而是相互关联的一个网络整体。在上传数据时，需要将感知节点的数据先传输到汇聚节点，或者说传送到基站内，然后，接收到数据的汇聚节点（基站）会在接入网关的帮助下连接下一级的网络——承载网络。这是感知节点向承载网络发送数据信息的过程，而将用户下达的控制信息由用户应用系统发送到感知节点则需要经过以下过程：先将数据控制信息由用户应用系统发出，然后经由承载网络，传达到接入网关，接入网关再将数据发送给汇聚节点，最后汇聚节点将数据传给感知节点。通过这两种相反的传输过程，末梢网络便可实现感知节点与承载网络间的数据交互。

　　（3）核心承载网

　　核心承载网不是一个固定的网络，它是一类网络的统称。人们对物联网的应用需求不同，承载网所指的网络也会不同。如果物联网用于家庭应用，那么承载网就可以是家庭互联网、家庭WiFi或者是WiMAX；如果是物联网用于公共应用，那么承载网就可以是2G移动通信网、3G移动通讯网、4G移动通讯网；如果物联网用于企业应用，那么承载网就可以是企业专用网。另外，核心承载网也可以是专门为物联网搭建的通信网络。

　　（4）信息服务系统硬件设施

　　用户设备、客户端和服务器是构成物联网信息服务系统硬件的三大部分。其中，用户设备包括智能手机、个人电脑、平板电脑、智能电视等；服务器指的是各种应用服务器，比如数据库服务器等；客户端一般指的是公共客户端。信息服务系统硬件设施的主要作用一方面是适配用户、触发需求事件，另一方面是对感知节点所采集的数据进行汇聚、融合、转换、分析等。在采集信息时，不是所有的数据都是有价值的数据，要使从感知节点采集来的海量数据具有价值，就必须利用物联网的内部设施对这些数据进行融合、转换、分析以及处理等。信息呈现的适配需要由服务器实时掌控，还需要用户端设备时时配合才能完成，在此过程中，用户端设备用于触发通知信息。要控制末端节点，需要信息服务系统硬件设施先产生控制指令，然后再将这些控制指令以数据信息的形式传输到末端节点。在信息服务系统中，对于不同应用，应用服务器的选择种类也会不同。