第二章
物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：怎樣掌握物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的熱門技術(shù)？

從專業(yè)意義上說，物聯(lián)網(wǎng)就是一種通過射頻識(shí)別裝置、無限傳感網(wǎng)絡(luò)、GPS、激光掃描儀等傳感設(shè)備，按照一定的規(guī)則和協(xié)議把任何物體與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信，以實(shí)現(xiàn)各種智能化識(shí)別、傳輸、監(jiān)控、定位和監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)。所以對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來說，最重要的是技術(shù)，離開了技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)難免會(huì)淪為無根之木、無源之水。

物聯(lián)網(wǎng)所涉及的技術(shù)種類繁多，跨越了多個(gè)領(lǐng)域。單論關(guān)乎其命脈的核心技術(shù)，就有應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、感知技術(shù)、識(shí)別技術(shù)四大類和識(shí)別和感知技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的皮膚和神經(jīng)，它們賦予世間萬物以名稱和屬性。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的傳輸通道，它用最先進(jìn)的協(xié)議和規(guī)則將數(shù)據(jù)壓縮優(yōu)化，是萬物連接的橋梁。而應(yīng)用技術(shù)和自然科學(xué)掛鉤，通過對信息和數(shù)據(jù)的運(yùn)算、推導(dǎo)，使物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)得到應(yīng)用和實(shí)踐。

物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)環(huán)環(huán)相扣，在促進(jìn)萬物互聯(lián)的同時(shí)，也加速了技術(shù)領(lǐng)域之前的融合。其中，一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，甚至是一個(gè)應(yīng)用部件、一項(xiàng)算法都是密切研究的對象。

1．三大熱門技術(shù)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)革命

推測物聯(lián)網(wǎng)的影響范圍非常困難，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)無處不在，并逐漸滲透到了我們意想不到的范圍和區(qū)域，但是要了解其革命發(fā)展的推動(dòng)力則相對容易，家居自動(dòng)化、工業(yè)物聯(lián)灣和無人駕駛汽車就是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最熱門的三大技術(shù)。

一．家居自動(dòng)化

在家居自動(dòng)化方面，谷歌的技術(shù)絕對居于世界前列，收購nest公司更是如虎添翼。在谷歌的帶領(lǐng)下，各大科技公司都開始把智能家居的研發(fā)和推廣當(dāng)成了一項(xiàng)核心戰(zhàn)略，而這項(xiàng)戰(zhàn)略的發(fā)展前景相當(dāng)之大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一個(gè)普通家庭，可以相互連接的物體就多達(dá)500個(gè)。家居智能化最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是環(huán)境控制系統(tǒng)，在服務(wù)器控制核心的作用下，由傳感器檢測室內(nèi)的空調(diào)和加濕器等設(shè)備，對室內(nèi)的溫度、濕度以及光照強(qiáng)度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，最終達(dá)到控制室內(nèi)環(huán)境的作用。環(huán)境控制系統(tǒng)主要由三部分組成：

（1）溫度控制。首先要配備測溫電路，一般采用單總線數(shù)字溫度傳感器對溫度的信息進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的智能控制。溫度控制系統(tǒng)將數(shù)字電路和傳感器集成在了一個(gè)芯片上，下圖為單總線數(shù)字溫度傳感器的原理圖：

如圖所示，傳感器有四部分組成，分別為配置寄存器、非揮發(fā)溫度報(bào)警觸發(fā)器、溫度傳感器和64位ROM(只讀存儲(chǔ)器)。

（2）濕度控制部分。這一系統(tǒng)主要由兩部分組成，非別為加濕器和排氣扇。一般采用濕度傳感器進(jìn)行濕度的檢測和分析，濕度傳感器內(nèi)部具有經(jīng)過激光調(diào)整的互換型集成電路，它的輸出電壓和RH值（溶液中氫壓的負(fù)對數(shù)值，是表示溶液氧化還原電位的一種方式）呈現(xiàn)一種線性關(guān)系，具有精確高、響應(yīng)迅速以及漂移小等特點(diǎn)。

（3）光照強(qiáng)度控制部分。在光照測量環(huán)節(jié)，一般選擇大電流和大勢能的硅光電池為光照傳感器的轉(zhuǎn)換元件，將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，再通過一定的數(shù)據(jù)運(yùn)算轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并輸出。通常，光照強(qiáng)度主要通過步進(jìn)電機(jī)和控制百葉窗的閉合來調(diào)整。

下面是智能家居系統(tǒng)的整體功能圖：

上圖幾乎涵蓋了智能家居系統(tǒng)的所有功能，當(dāng)然，大部分的家庭只安裝了部分功能。在智能家居的實(shí)際應(yīng)用中，無線網(wǎng)關(guān)和無線智能調(diào)控是最常用的。無線網(wǎng)關(guān)可以將無限傳感器以及無線探測器所檢測到的所有信息發(fā)送到控制服務(wù)器，再由控制服務(wù)器通過無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送到用戶的手機(jī)、電腦等設(shè)備上。例如，家里無人時(shí)，屋門被打開，門磁探測器就會(huì)將信息通過無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送到用戶的手機(jī)，用戶看到信息后自主選擇控制指令，包括屋門自動(dòng)上鎖和觸發(fā)報(bào)警器。

無限智能調(diào)控用到上文提到過的溫度傳感器和濕度傳感，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和亮度，衍生出來的功能有調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量、門閥等。

二．業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

在信息時(shí)代，投資者多傾向于投資與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的項(xiàng)目，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將傳感器和軟件系統(tǒng)合二為一，使機(jī)器設(shè)備之間可以互相通信和傳輸數(shù)據(jù)。特別是生產(chǎn)和制造業(yè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以增加工作效率，減少停工時(shí)間，從而提高企業(yè)的利潤。據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)使全世界的GDP總值增長10~15萬億，通用電氣、英特爾以及德國寶馬都是推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的先行者。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密不可分，最簡單的體現(xiàn)就是生產(chǎn)的智能化。通過射頻識(shí)別和傳感技術(shù)，生產(chǎn)設(shè)備可以收到用戶對產(chǎn)品的個(gè)性化需求，然后按照一定的規(guī)則和特點(diǎn)進(jìn)行按需生產(chǎn)。要全面了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，需要明確其三大元素。

（1）智能機(jī)器。用顛覆性的方法將現(xiàn)實(shí)世界的機(jī)器、團(tuán)隊(duì)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備通過傳感器和軟件應(yīng)用程序連接在一起，其中也用到了智能機(jī)器人技術(shù)。

（2）高級(jí)分析。使用基于數(shù)學(xué)和物理的預(yù)測法、分析法和材料科學(xué)、電氣工程和其他關(guān)鍵學(xué)科，來研究智能系統(tǒng)和智能機(jī)器的融合與運(yùn)作方式。

（3）工作人員。主要是建立工作人員之間的實(shí)時(shí)連接，讓他們可以隨時(shí)傳輸各自所得到的數(shù)據(jù)和信息，以支持更加智能的服務(wù)、安全、設(shè)計(jì)和維護(hù)操作。

以上三大元素結(jié)合起來，將會(huì)為企業(yè)的發(fā)展贏得重大的機(jī)遇。例如，原始的統(tǒng)計(jì)方法主要是歷史數(shù)據(jù)收集技術(shù)，這種方法的缺點(diǎn)就是將數(shù)據(jù)的獲取、決策和分析分開進(jìn)行，導(dǎo)致效率得不到提高。伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理能力得到大幅度提升，高頻率的數(shù)據(jù)被找出后，可以立即利用智能機(jī)器進(jìn)行高級(jí)分析，再加上工作人員的協(xié)同合作，極大地提高了數(shù)據(jù)利用率。

三．無人駕駛技術(shù)

無人駕駛技術(shù)可以應(yīng)用于各種運(yùn)動(dòng)的載體，目前，發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮漠?dāng)屬無人駕駛汽車技術(shù)，該技術(shù)的目標(biāo)是完全取代駕駛員。無人駕駛汽車領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”依然是谷歌，據(jù)悉，谷歌無人駕駛車已經(jīng)獲得了加利福尼亞州立法獲批，而且在2012年5月8日，美國內(nèi)華達(dá)州為谷歌無人駕駛汽車頒發(fā)了一張合法的車牌，只不過，無人駕駛汽車的車牌是紅色的。此前，谷歌無人汽車只在內(nèi)華達(dá)州上路了三個(gè)月，這充分表明了無人駕駛技術(shù)的巨大前景和價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)表明，谷歌的無人駕駛汽車比普通汽車的安全系數(shù)更高，可安全行駛113萬公里，而普通汽車平均行駛100萬公里就會(huì)出現(xiàn)一次交通事故。除了幫助我們減少車禍死亡率，無人駕駛汽車還能幫助我們保護(hù)地球。由于無人駕駛汽車在節(jié)能、制動(dòng)以及加、變速等方面都進(jìn)行了優(yōu)化，其燃油利用效率、有害氣體控制效率都比傳統(tǒng)汽車要高很多。據(jù)麥肯錫咨詢公司統(tǒng)計(jì)，谷歌無人駕駛汽車每年可以幫助減少千萬噸有害氣體的排放。

谷歌無人駕駛汽車的技術(shù)原理是這樣的：在行駛開始時(shí)，車頂上的掃描器會(huì)發(fā)射64束激光射線，激光碰到車輛周圍的物體就會(huì)反射回來，這時(shí)，車內(nèi)的測距儀就會(huì)計(jì)算出物體與車子的距離。而另一套安裝在底部的系統(tǒng)會(huì)測量出車輛在多個(gè)方向上的加速度、角速度等數(shù)據(jù)，然后再結(jié)合定位系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出車輛的位置，所有計(jì)算出來的數(shù)據(jù)與車載攝像機(jī)捕獲的圖像最后一起輸入計(jì)算機(jī)，軟件就會(huì)以極高的速度處理這些數(shù)據(jù)。這樣，系統(tǒng)就可以非常迅速地對環(huán)境做出判斷。因此，無人駕駛技術(shù)絕對可以稱得上是物聯(lián)網(wǎng)的殺手級(jí)應(yīng)用。