作者：爱踢民工
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过去的10年，在国家政策、资本加持的双轮驱动下，中国的民间创新能力空前提高，促使中国的民众思想进一步解放，生产力的得到了空前的提高，主要体现在科学技术上。在社会形态上，主要体现在中国的第一代互联网企业BAT得到了二次高潮发展，也诞生了以滴滴出行、今日头条、美团点评等超级互联网企业，同时基于智能硬件、电子商务、先进制造、生产服务、医疗健康、文化传媒等细分领域的创新公司此起彼伏。在生产力的推动下，大数据、人工智能、云计算已经成为这个时代的科学技术主题。
其实，如果去复盘过去互联网的发展，其实都是在做一件事：通过场景的数据化实现对社会资源的优化配置，从而达到整个社会降本增效的目的：①阿里巴巴是把万达广场、集贸市场搬到了线上，京东是把国美、苏宁等自营式商品搬到线上，电子商务优化了商品在社会资源的空间配置；②百度是把信息搬到网上，优化人们对信息的时间配置和空间配置；③腾讯是把交流搬到线上，使人与人之间的交流跨越了空间……因此，互联网使围绕着人解决问题，优化了人与商品、人与信息、人与人之间在空间和时间的配置问题。
互联网解决了人本身的基本问题，未来就要思考人与周围的物理世界的关系，让周围的物理世界不在冷冰冰，而是一个有感觉、有温度、与人自然融合的世界。物联网应运而生。
人们的工作、学习和生活场景的不同，物联网的应用场景也千变万化，如智能家庭、智慧办公、智能城市，智能零售等，即使一个大场景也会分为若干的小的场景，如智能家庭可以分成客厅、卧室、厨房、卫浴等；而智慧办公又分为企业的办公室、ERP、供应链等场景，关于具体场景的分析，会在后续系列**中重点介绍。‘
物联网的形式多样、技术复杂，甚至到目前都没有统一的定义。但个人觉得，物联网的本质应该是就是：从【端】经【管】到【云】，经过计算处理再经【管】反馈到【端】的过程：即，根据数据信息的生成、传输、处理和应用四个过程，可以把物联网分为感知识别、连接层、管理服务、综合应用四个层级。
一、 感知层
相当于人的皮肤和五官，是数据信息的生成端。
感知层，联系物理世界和信息世界的纽带，把物理世界各个维度的物理数据转化成电子数据，通过连接层层传输到管理层
我们所处的物理世界是丰富多样的，有看得见、摸得着的物理实体（桌子、椅子、凳子等），也有看不见、摸不着却实际存在（温度、湿度等）；有本身可以产生、记录、存储数据信息的各种电子设备，也有本身有数据却需要改造、记录、存储的气候信息、土地理化信息等，甚至还包括各种各样的交易数据、音频数据、健康数据、行为数据等等。感知层的作用就是把传统的物理世界数据化。根据场景的不同，把传统物理世界数据化有三种基本的技术手段：
【一】射频识别技术【RFID】，Radio frequency IDentification]，又称电子标签，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。它是产品电子代码（EPC）的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。RFID技术的应用很广泛，如图书馆磁卡、门禁系统、以及药品、食品上面的条形码等。
RFID主要有三部分组成：读写标签、阅读器和天线。其中，电子标签芯片具有数据存储器，用于存储待识别物品的标识信息；阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号后发泄内部存储的标识信息，阅读器再通过天线接收并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识别结果发送给主机。
【二】传感器
传感器，能够探测、感受外界的信号、物理条件或化学组成，对物体的物理性质、环境状况、行为模式等数据信息进行大规模长期、实时的获取。
传感器的种类又很多，也有不同的分类方法：①按照用途可以分为：压力传感器、位置传感器、速度传感器等；②按照原理可以分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等；③按照输出信号可以分为模拟传感器、数字传感器等。
【三】智能终端
智能终端，就是嵌入计算机系统的设备。在产生数据信息的同时，又可以对数据信息进行存储、加工，甚至能够能力输出。
近年来，随着移动互联网的普及，各种可以联网的智能终端层出不穷，普及速度也很快，在方便人的同时，也使得更多的物理世界可以数据化。
智能手机，可以说使第一个大规模普及的智能终端，而现在各种可穿戴设备（手表、手环）、智能家庭设备（智能门锁、智能音箱、空气净化器）、智能办公设备（考勤机、会议盒子、智能前台）、车载设备（后视镜、导航仪），以及机器人、智能玩具等各种形式、各种用途的智能设备得到了迅速普及。
其实，智能设备也融合了RFID技术和传感器技术，在保留原有形态设备功能的同时，是设备更多的接入互联网，从而能够更好的为人服务。
物理世界数据的多样性导致数据信息生成方式的多样化，这也是物联网的重要特征之一。感知层，处在物联网架构的最底层，是实现大数据、人只能智能的先觉层。基于目前的技术手段和应用场景，企业推动的一般是建立的是以人为中心的（半）封闭场景的物理世界数据化，如家庭、办公、园区等；国家推动的是宏观世界数据化，如资源、生态、气候变化等
二、连接层
相当于人体的神经，是数据信息的传输渠道，把感知层产生的数据信息传输到互联网，供管理层使用。
互联网，是数据信息的最大存储平台和核心计算平台，也是物联网的核心网络平台。而处在边缘的无线广域网、无线个域网、无线局域网、无线城域网，只有把数据信息更好的接入互联网，与互联网数据交互、融合，才能使数据信息产生更大的价值，更好的为人类服务。
根据距离、数据量、连接数等条件的不同，需要为不同的场景配备不同的连接方式，即使是同一场景中的不同属性的终端连接，也可能需要不同的连接方式。如图所示（摘自网络），根据有线\无线，距离远近、传输率大小，连接方式可以分为四种：
【1】移动空中网，也称蜂窝网络，属于无线广域网络，是全面、实时、传输信息的有效平台，高速度、高覆盖率，为物品触网创造条件。
① 3G/4G/5G技术，即第三代/第四代/第五代移动通信技术，也就是我们常用的智能手机/儿童手表等移动设备的常用连接方式。特点是覆盖范围广、传输数据量大、安全性高。
② GPRS，全称通用无线服务技术，介于2G/3G之间的通信技术，也被称为2.5G,为实现2G向3G的平滑过渡奠定了基础。由于其永远在线、按量计费、高速传送、安全可靠等特点，被广泛应用在工业和行业领域，如楼宇自动化控制，交通控制等。目前的物联网无线连接，大部分都是基于GPRS连接实现的。
③ NB-IOT，基于蜂窝网络的窄带物联网，具有成本低、功耗低、覆盖广、容量大的特点，被广泛应用在许多垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、空气检测等。同时，其可直接部署在GSM网络，支持运营商快速建网。
【2】传统互联网
① Wi-Fi，也就是我们常说的“行动热点”，可以看作是有线局域网的短距离无线延申，是一种无线局域网。布置简单，只需要一个APP或者路由器就可以完成，常应用在封闭或者半封闭的场景内，如家庭、办公室、机场\车站等。我们常用的智能手机、平板电脑、笔记本电脑几乎都支持WIFI上网。
目前，很多物联网设备也都可以实现WIFI连接：如家庭里的智能锁、智能音箱、空调等，办公室的打印机、空气净化器等。
由于人们对网速的需求和使用空间的扩大，wifi也可以实现了无线连接和无线组网。
【3】近距离无线传输，属于无线个域网。特点是：低速率、低通信半径、低计算能力、低功耗，并且可以面向指定群体。
① 蓝牙技术，是基于数据包的、有着主从架构的无线连接形式，可以实现固定设备、移动设备和楼宇个域网之间的短距离数据传输。在物联网中，常用在一些智能穿戴设备中，如智能手环、智能手表和一些家庭硬件中，如智能门锁等场景中。
② Zigbee技术，其特点是双向传输、近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率。并且具有大规模组网能力，每个网络65000个节点。可以应用在家庭中的智能门锁、烟感报警、窗帘控制及工业中的自动控制、批量抄表等应用。
③ LoRa技术，是易于建设和部署的低功耗广域物联技术，特点是传输距离远、工作功耗低、组网节点多等。LoRa网络主要有终端（内置LoRa模块）、网关（基*）、服务器和云四部分组成，应用数据可双向传输，距离达15到20公里。
2017年，中国LoRa应用联盟成立，成员单位包含网络、芯片、模组、终端、应用等产业链各个环节，旨在建设多业务共享、低成本、广覆盖、可运营的LoRa物联网。但国内运营商已经发力NB-iot，LoRa应用前景堪忧。
【4】有线传输，设备与设备之间直接用物理线直接相连：如①开会时、电脑与投影仪的连接属于串口连接；②鼠标、无线网卡、扫描仪等与电脑的连接时USB连接等。
为不同的场景、不同的终端提供不同的网络连接服务，合理的提供适合的网络连接服务，也是实现万物互联的重要基础设施。
连接层层具有强大的纽带作用，可以完成实时的、海量的、不同类型的数据信息传输，把感知层得到的数据信息安全、快速的传输到管理层及其他需求方，实现物体、终端可以远距离、大范围的通信。
三、 管理层
管理层，相当于人的大脑，是物联网智慧的源泉。
近几年来，大数据成为炙手可热的词汇，学术界和工业界都在探索和实现对超大规模数据的应用。物联网是大数据的重要来源之一。
管理层，需要解决数据信息的存储、检索、利用、安全等问题。需要用到的技术有数据库与海量存储技术、搜索引擎技术、数据挖掘与机器学习、数据安全与隐私保护。
在物联网的模型中：Iot、云计算、人工智能是三驾马车。互联网是基础设施，数据是生产资料，Iot实时地提供数据，云计算提供源源不断的计算能力，人工智能是大脑，希望数据能够通过云计算等算法、深度学习来输出最优决策。发生的这一切，都在管理层。
为了实现对数据的有效存储、检索、利用和安全，需要有强大的技术来支持管理层
【1】数据库技术，解决海量数据的存储问题。
物联网数据的特点：多种形态、超级海量、语义丰富。
① 多种形态，如上所讲，物联网的应用多样、连接方式多样，即使同一应用，也涉及到不同形态的数据。如人体数据，即有人本身的物理数据、又有人的行为爱好、人和人之间还会产生社交数据；
② 超级海量，物联网数据是由数十亿甚至数万亿个物理实体组成的动态网络，物体与物体之间还有连接、交互而产生的数据；如单个人的数据包括运营轨迹、兴趣爱好、行为习惯等，数十亿人呢？不同时间维度呢？不同空间维度呢？将会产生数以万亿级别的数据。
③ 语义丰富，物联网所涉及的应用从底层的设备到高层的控制和决策系统，包含大量显性的、隐藏的、甚至多层计算后的数据。
物联网数据这些特点，要求贴近物联网应用的数据库必须不断更新技术，发展新的方向。
【2】数据压缩技术，留存有用数据。在物联网中，连接数以亿计的物体，物联网应用数以亿计，在不同时间、不同空间上堆积数据。为了合理最有效的存储数据，就需要数据压缩技术。压缩存储，可以减少冗余数据和无用数据。
【3】搜索引擎技术，让搜索更高效、更智能。
传统的网页搜索是基于关键词查询，对相同的关键词会有相同的查询结果。物联网时代，需要从两个维度思考搜索引擎：①从人的角度，让信息更精准、更定制化；②从智能物体角度，让信息更匹配智能物体，如智能冰箱对内部食品管理等
【4】数据挖掘，让数据产生更大价值。
分析数据的目的是为智慧决策做指导。人工智能技术，可以代替人对利用现有的数据模型去创造价值。但尚未存在的数据模型，就需要人类通过数据挖掘机技术去不断的拓展数据模型，从大量的数据中获取潜在有用且被人理解的模式，如关联分析、聚类分析、演化分析等。
【5】物联网数据安全，不止于技术
移动互联网带动了智能终端的普及，也为数据的安全敲响了警钟。预计到2015年，接入互联网的设备将会达到800亿。庞大的连接设备，也为如何保护用户隐私、如何保护数据安全提出了严峻的挑战。
针对物联网的安全，由多种举措，如：多维度使用物联网安全分析、使用公钥匙基础结构、确保使用认证的设备等。
物联网的数据安全，既要通过技术手段来保护，也要通过法律去约束，更需要每个人能够用善良的心态去使用物联网、使用大数据。
四、应用层
科学技术的进步实现了解放生产力、发展生产力，推动了生产资料的的变革。PC互联网的出现实现了计算机之间的通信，移动互联网的出现丰富人与世界的联系，而物联网的出现将会催生更多应用，丰富人—人之间、人—物之间、物—物之间的联系和交互。
【1】 消费物联网，包括智慧家庭、智能办公、车联网等以人为中心的智慧化应用；
【2】 生产性物联网，包括智能制造、智能农业、智慧物流等以为社会降本增效为目的，成为行业转型的必须要素；
【3】 智慧城市，融合消费物联网和生产物联网，为物联网的应用集成提供新的平台。
网络应用数量激增，呈现出多样化、规模化、行业化等特点。物联网各层之间即相互独立又联系紧密。在感知层、网络层、管理层，同一层级的不同技术互为补充，适用于不同环境；不同层次，提供各种技术的配置和组合，根据应用需求，构成完整的解决方案。技术的选择应以具体的应用为向导，根据具体的需求和环境，选择合适的感知技术，联网技术和数据信息技术
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