IoT的工作原理是什么
時間：2023-09-09 來源：華清遠見
IoT即物聯網,英文全稱為Internet of Things。是指通過射頻識別技術、條碼技術、各種傳感器技術、全球定位系統等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的網絡。
說起IoT經典的三層架構——感知層、網絡層和應用層，大家已經不陌生了。這里和大家用一個生活中的例子說一說IoT的工作原理。
比如，我們從網上商城購買了一盞智能床頭燈，到手后可以按下面的步驟進行聯網配置。
第一步：掃描說明書的二維碼下載APP，并進行用戶身份注冊；
第二步：為床頭燈上電；
第三步：按照說明，將床頭燈加入APP中，并通過APP和燈進行交互使設備聯網；
第四步：設備連網后設備請求接入服務，后臺應用層會根據鑒權規則確認設備是否可以接入，允許接入后設備即可成功使用服務。（如果成功，用戶無法感知）
第五步：這時我們就可以在APP上控制燈的顏色、燈的亮度、燈的開關。
第六步：如果家里有同品牌的智能音箱，還能通過音箱進行聲控。
下面從物聯網的角度分析一下工作原理。傳統的感知層是通過RFID技術、條碼技術等讓可以聯網的設備具備一個自身的入網識別碼，然后，通過傳感器等感知周圍環境，將環境中的被測量通過網絡上傳到平臺。后來，隨著物聯網技術的發展，位于感知層的設備，也逐步添加了受控執行機構，由功能單一的感知設備向可感知、可執行的綜合設備演化。
上面示例中的床頭燈，內置了具備可以入網的唯一識別碼，可以聯網的WiFi模組，當然還有可以控制燈開關、顏色、亮度的控制單元。其內部雖然沒有傳感器和RFID標簽等，但新增了執行控制單元，且用于身份識別的唯一ID也提前固化到床頭燈內部的智能芯片中。配網成功后，平臺根據上傳的唯一ID確認了智能床頭燈的身份，并允許其加入平臺，為其提供服務，同時，平臺將這盞床頭燈與用戶身份綁定，這樣用戶可以通過手機APP來玩轉床頭燈。
再說說物聯網架構中的網絡層。這一層，提供了豐富的聯網方式，允許感知層設備與應用層平臺進行數據交互。常見的可以直接接入互聯網的方式有WiFi,移動蜂窩網絡等，其他無線聯網方式，如藍牙、Zigbee、LoRa等可以通過各自的網關接入互聯網。設備具備了入網能力后，可以通過既定的通信協議，如常見的MQTT、CoAP等與平臺進行數據交互。這盞智能床頭燈內置了WiFi模組，可以很輕松的通過家庭中的WiFi路由器（別告訴我現在誰家還沒有WiFi路由器😂）連接到互聯網，其與后臺交互的協議未知，但很可能是主流的物聯網通信協議——MQTT。
最后說說應用層。當下，物聯網衍生出來的很多方便人們生活的服務，都可以歸功于應用層的奇花異彩。試問，再倒退5年，誰能想到簡單的一個床頭燈還有那么多的花樣？誰又能想到手機就是一個功能豐富的遙控器，掌控著家里的一切智能設備。回到咱們上面舉的例子，手機運行的APP因為進行了用戶注冊，與臺燈確定了綁定關系，當手機通過APP上的觸控開關打開臺燈時，實際上，是手機通過APP向平臺發出了一個命令，要求打開與之綁定的那盞床頭燈，平臺收到命令后，通過網絡找到位于您我是床頭柜的床頭燈，并對其下發了開燈的命令，燈通過WiFi網絡收到這條命令后，隨即通過控制單元，按之前關燈前的顏色、亮度等參數重新打開臺燈。這里，可以想想，咱們的床頭燈平時雖然在熄滅的狀態，但暗地里，一定是偷偷的連接著家里的WiFi，并通過協議定時上報心跳包，好讓咱們的平臺，在需要的時候能找到自己。
這個模式，如今已經擴展到很多智能家電上，比如智能空調，智能洗衣機，智能電飯鍋等。智能家居只是物聯網龐大應用中的一個分支，其他的如智能交通領域、智能零售領域、智能物流領域、智慧城市領域、智能農業領域、智能制造工業領域等等，無一不是感知層設備、網絡層和應用層綜合應有的結果。層出不窮的物聯網應用，豐富著我們的生活，提高了資源配置效率，也提高了工作效率。
