物联网生态系统的 5 个组成部分

今天，物联网 (IoT) 已不再是一种新兴趋势，而是已经确立并持续上升。

物联网现在是每个垂直领域和每个细分市场的一部分，预计到 2025 年将有 215 亿台设备连接。它清楚地标志着 IT 领域的范式转变。 从高端工业设备到儿童玩具，数十亿台设备现已连接到互联网并共享数据以指导他们的行动。

作为互联网主导世界的一部分，消费者的需求也在转向智能产品。 看看智能手表、机器人吸尘器、高科技宠物项圈、智能追踪器等等。 我们都希望我们的设备和“事物”能够连接到网络以智能地执行并可以远程访问。 这极大地提高了我们产品的效率。

物联网围绕着一个庞大的网络运行。 涉及各种组件，它们一起工作以形成一个有凝聚力的系统。 根据从连接产品收集的数据，设备执行自主操作。 参与整个过程的多个实体共同构成了复杂的物联网生态系统。

了解什么是物联网生态系统及其各种组件，有助于了解物联网的工作原理。

什么是物联网生态系统？

物联网有两个主要组成部分。 第一个是您打算通过提供连接来使其变得智能的对象或“事物”。 另一个是提供这种连接的嵌入式系统。 虽然这听起来很简单，但后面的部分实际上涉及一个复杂的系统，它可能由多个传感器、执行器、协议、数据管理层等组成。 所有这些的互连性负责使对象可编程、智能并且能够与彼此以及人类进行交互。

让我们以连接的门铃为例。 为了能够检测到有人在门口，即使门铃没有响，并以视频或语音的形式向用户显示此数据，涉及多个组件。 需要进行检测，并且需要将信息发送、解密并传达给最终用户。 此外，远程开锁还涉及物联网生态系统的进一步参与。

物联网生态系统正在迅速扩展，这使其难以定义。 将企业和用户连接到他们的设备所涉及的每个组件都构成了这个生态系统的一部分。 这些可以是可见的组件，例如用户界面或硬件，也可以是软件和处理组件，例如网络和存储。

物联网生态系统的组成部分

以下是物联网生态系统运作的主要组成部分。

1. 传感和嵌入组件

这是物联网生态系统的第一层，它构成了整个物联网网络的骨干。 物联网离不开数据，传感器是保证数据准确性和可信度的重要因素。 这一基本层由嵌入物联网设备中的物理微型设备组成，负责收集数据或控制机制。

传感器

传感器用于从周围环境中收集微小的数据。 它们有时也被称为“检测器”，因为传感器的主要功能是检测周围环境中最轻微的变化。 这允许物联网设备捕获相关数据以进行实时或后处理。

根据传感器的类型，这个小硬件绝对可以测量任何东西。 这可能是烟雾、运动甚至血压。 虽然高级传感器可以测量一系列复杂性，但一些物联网设备捆绑了多个传感器，以便能够收集一系列数据或执行多种功能。 例如，我们的智能手机将 GPS、指纹、摄像头、倾斜、运动和众多其他传感器捆绑在一个中。

智能空调或恒温器能够同时感应室温和湿度水平。 根据设备和用例，不同的应用需要不同类型的传感器。

传感器对于基于某些触发器实现自动化是不可或缺的。 以智能空调为例，使用自动模式功能的人可以将室温偏好设置在 73 到 77 华氏度之间。 一旦检测到室温高于 77 度，设备就会向空调单元发送命令，使其在指定设置下运行。 一旦房间温度低于 73 度，就会检测到温度变化，并将信号传输到空调以关闭。

在下图中，支持物联网的智能空调控制器用于使传统空调变得智能。 它由一个检测室温条件的传感器以及一个发送信号和接收响应的发射器组成。 整个物联网生态系统都在发挥作用来指导自动化行动。

由于技术的进步，今天的传感器非常小巧、智能且便宜！ 传感器的选择取决于您希望达到的目的。 您可能希望传感器能够检测运动、温度、压力、烟雾或任何其他此类触发器。 传感器的选择还取决于它们的准确性、结果的可靠性、它们应该工作的范围、分辨率和智能水平，换句话说，这意味着它们处理噪声和干扰的能力。

执行器

执行器的工作方式与传感器相反。 同时传感器，感知； 执行器动作。 他们收到一个信号或一个命令，并在此基础上引起一个动作。 它们与传感器一样重要，因为一旦传感器检测到环境发生变化，就需要执行器根据触发器使某些事情发生。

例如，执行器可以控制智能空调中的加热和冷却或智能水龙头中的阀门。 一旦传感器检测到有人离开某个区域，执行器就会被触发以停止空调的流动或水龙头的水流。

根据垂直和用途，有多种类型的执行器。 它们可能需要打开或关闭某些东西，但它们也可以控制阀门并执行诸如转动或抓取之类的动作，这在工业应用中具有很大的有益价值。

2. 连接性

物联网是一个涉及设备、传感器、云和执行器的网络，所有这些都需要相互连接才能解密数据并执行操作。 连接性构成了物联网生态系统复杂世界中的第二块拼图。

协议

一旦传感器收集到数据，就需要一种传输介质。 换句话说，传感器和云之间需要一个通信通道。 物联网协议负责在网络世界中传输数据，并且只有在两个设备安全连接的情况下才能进行这种传输。 物联网标准和协议涉及一种隐形语言，允许物理对象相互通信。

网络的选择取决于诸如功耗、数据传输速度、范围、带宽和整体效率等因素。 一些最流行的物联网无线协议和标准包括蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、LoRaWAN、DDS、MQTT、蜂窝等。这些和其他通道使向下一个物联网层传输和交换数据变得容易和安全用于处理。

物联网网关

来自传感器的原始数据必须通过网关才能到达云端。 网关转换网络协议，确保网络内所有设备的无缝通信。 从本质上讲，这使网关成为关键的通信点，并负责轻松管理数据流量。

此外，网关通过保护系统免受未经授权的访问和恶意攻击来提供安全性。 它也可以被视为一个安全层，因为流经它的数据受到最新加密实践的保护。

网关还可以在将传感器数据发送到云端之前对其进行预处理。 换句话说，它们最大限度地减少了前一阶段“感知”的大量数据。 不是全部，但一些智能物联网网关还能够分析和平均数据，仅将相关数据传输到云端。

3.物联网云

一旦收集到数据并将其传输到云端，就​​需要对其进行处理。 云是“智能事物”发生的地方！ 这种高性能设施主要将组件与物联网生态系统联系在一起。 它处理数据、存储数据并做出达成或终止交易的决定。 所有这些都是在不到几毫秒的时间内针对海量数据执行的——时间对于物联网来说至关重要，尤其是在健康和安全等关键问题上，延迟不能受到影响。

虽然物联网解决方案的主要目的是提供实时信息并对其采取行动，但需要一个能够处理大量数据的组件来满足物联网模型的时间敏感性。 这就是云系统发挥作用的地方。 它们构成了物联网生态系统的大脑，因为它们通常负责处理、指挥或考虑对收集的数据进行分析。 设备、协议、网关和存储相结合，可实现高效的实时数据分析。

凭借其强大的计算能力、存储能力、网络选项、分析和其他服务组件，云可以有效地为消费者提供信息。

虽然物联网不需要云，但由于边缘或雾计算的本地处理也是一种选择，云可能是一种高性能设施，可提供巨大的可扩展性并降低运营成本。 另一方面，当需要在本地进行大量数据处理和存储时，首选边缘计算。

4. 物联网分析和数据管理

数据可能是一个小词，但它拥有巨大的力量，可以对任何企业产生巨大的影响。 物联网分析用于理解大量模拟数据。 例如，这可以包括确定某个应用程序中的关键性能指标，在该应用程序中，人们可能对实时查看错误或异常情况感兴趣。

一旦确定，就需要立即采取行动，以防止出现任何不良情况。 换句话说，分析涉及将原始数据转换为有用的洞察力，这些洞察力随后被解释或分析以推动决策制定。

智能分析在多种情况下都很有用。 基本作用是分析情况，并据此制定决策。 这可以是基本的，例如分析房间的温度是否在可接受的范围内，也可以是复杂的，例如汽车即将撞车。 数据分析有助于确定重要的业务洞察力。 深度学习模型可用于预测分析。 可以从数据中获得各种学习信息，以预测趋势、提前计划并做出有用的业务决策。

分析需要存储能力和智能计算才能理解任何数据。 诸如此类的任务可以托管在云上，具体取决于物联网架构。

5. 最终用户设备和用户界面

用户界面是物联网用户易于访问和控制的可见组件。 用户可以在这里控制系统并设置他们的偏好。 物联网生态系统的这个组件越用户友好，用户的交互就越容易。

用户可以通过设备本身与系统交互，或者这种交互可以通过智能手机、平板电脑和笔记本电脑远程进行。 Amazon Alexa 或 Google Home 等智能家居系统也允许用户与他们的“事物”进行通信。

在当今快节奏的世界中，设计是一个主要考虑因素，一个物联网设备可以在强大的设计基础上将自己与竞争对手区分开来。 触摸界面、颜色的使用、字体、语音等是这里发挥作用的一些因素。 虽然一个有吸引力的设计是必要的，但界面应该足够友好，以避免给用户带来任何困难。

结论

观察物联网的发展令人兴奋。 随着时间的推移，这个远非无聊的领域正在不断进一步发展，并被引入各种垂直领域，分布在基本和关键用例中。

虽然物联网多年来取得了长足的进步，但物联网生态系统的定义是一个不断发展的研究领域。 系统的组件保持不变，但机制因用例、行业和预算而异。 物联网生态系统将供应商和公司联系起来，并且进一步简化了解决方案规划，以实现高效、可靠和安全的物联网系统。

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