物聯網生態系統的 5 個組成部分

今天，物聯網 (IoT) 已不再是一種新興趨勢，而是已經確立並持續上升。

物聯網現在是每個垂直領域和每個細分市場的一部分，預計到 2025 年將有 215 億台設備連接。它清楚地標誌著 IT 領域的範式轉變。 從高端工業設備到兒童玩具，數十億台設備現已連接到互聯網並共享數據以指導他們的行動。

作為互聯網主導世界的一部分，消費者的需求也在轉向智能產品。 看看智能手錶、機器人吸塵器、高科技寵物項圈、智能追踪器等等。 我們都希望我們的設備和“事物”能夠連接到網絡以智能地執行並可以遠程訪問。 這極大地提高了我們產品的效率。

物聯網圍繞著一個龐大的網絡運行。 涉及各種組件，它們一起工作以形成一個有凝聚力的系統。 根據從連接產品收集的數據，設備執行自主操作。 參與整個過程的多個實體共同構成了複雜的物聯網生態系統。

了解什麼是物聯網生態系統及其各種組件，有助於了解物聯網的工作原理。

什麼是物聯網生態系統？

物聯網有兩個主要組成部分。 第一個是您打算通過提供連接來使其變得智能的對像或“事物”。 另一個是提供這種連接的嵌入式系統。 雖然這聽起來很簡單，但後面的部分實際上涉及一個複雜的系統，它可能由多個傳感器、執行器、協議、數據管理層等組成。 所有這些的互連性負責使對象可編程、智能並且能夠與彼此以及人類進行交互。

讓我們以連接的門鈴為例。 為了能夠檢測到有人在門口，即使門鈴沒有響，並以視頻或語音的形式向用戶顯示此數據，涉及多個組件。 需要進行檢測，並且需要將信息發送、解密並傳達給最終用戶。 此外，遠程開鎖還涉及物聯網生態系統的進一步參與。

物聯網生態系統正在迅速擴展，這使其難以定義。 將企業和用戶連接到他們的設備所涉及的每個組件都構成了這個生態系統的一部分。 這些可以是可見的組件，例如用戶界面或硬件，也可以是軟件和處理組件，例如網絡和存儲。

物聯網生態系統的組成部分

以下是物聯網生態系統運作的主要組成部分。

1. 傳感和嵌入組件

這是物聯網生態系統的第一層，它構成了整個物聯網網絡的骨幹。 物聯網離不開數據，傳感器是保證數據準確性和可信度的重要因素。 這一基本層由嵌入物聯網設備中的物理微型設備組成，負責收集數據或控制機制。

傳感器

傳感器用於從周圍環境中收集微小的數據。 它們有時也被稱為“檢測器”，因為傳感器的主要功能是檢測周圍環境中最輕微的變化。 這允許物聯網設備捕獲相關數據以進行實時或後處理。

根據傳感器的類型，這個小硬件絕對可以測量任何東西。 這可能是煙霧、運動甚至血壓。 雖然高級傳感器可以測量一系列複雜性，但一些物聯網設備捆綁了多個傳感器，以便能夠收集一系列數據或執行多種功能。 例如，我們的智能手機將 GPS、指紋、攝像頭、傾斜、運動和眾多其他傳感器捆綁在一個中。

智能空調或恆溫器能夠同時感應室溫和濕度水平。 根據設備和用例，不同的應用需要不同類型的傳感器。

傳感器對於基於某些觸發器實現自動化是不可或缺的。 以智能空調為例，使用自動模式功能的人可以將室溫偏好設置在 73 到 77 華氏度之間。 一旦檢測到室溫高於 77 度，設備就會向空調單元發送命令，使其在指定設置下運行。 一旦房間溫度低於 73 度，就會檢測到溫度變化，並將信號傳輸到空調以關閉。

在下圖中，支持物聯網的智能空調控制器用於使傳統空調變得智能。 它由一個檢測室溫條件的傳感器以及一個發送信號和接收響應的發射器組成。 整個物聯網生態系統都在發揮作用來指導自動化行動。

由於技術的進步，今天的傳感器非常小巧、智能且便宜！ 傳感器的選擇取決於您希望達到的目的。 您可能希望傳感器能夠檢測運動、溫度、壓力、煙霧或任何其他此類觸發器。 傳感器的選擇還取決於它們的準確性、結果的可靠性、它們應該工作的範圍、分辨率和智能水平，換句話說，這意味著它們處理噪聲和乾擾的能力。

執行器

執行器的工作方式與傳感器相反。 同時傳感器，感知； 執行器動作。 他們收到一個信號或一個命令，並在此基礎上引起一個動作。 它們與傳感器一樣重要，因為一旦傳感器檢測到環境發生變化，就需要執行器根據觸發器使某些事情發生。

例如，執行器可以控制智能空調中的加熱和冷卻或智能水龍頭中的閥門。 一旦傳感器檢測到有人離開某個區域，執行器就會被觸發以停止空調的流動或水龍頭的水流。

根據垂直和用途，有多種類型的執行器。 它們可能需要打開或關閉某些東西，但它們還可以控制閥門並執行諸如轉動或抓取之類的動作，這在工業應用中具有很大的有益價值。

2. 連接性

物聯網是一個涉及設備、傳感器、雲和執行器的網絡，所有這些都需要相互連接才能解密數據並執行操作。 連接性構成了物聯網生態系統複雜世界中的第二塊拼圖。

協議

一旦傳感器收集到數據，就需要一種傳輸介質。 換句話說，傳感器和雲之間需要一個通信通道。 物聯網協議負責在網絡世界中傳輸數據，並且只有在兩個設備安全連接的情況下才能進行這種傳輸。 物聯網標準和協議涉及一種隱形語言，允許物理對象相互通信。

網絡的選擇取決於諸如功耗、數據傳輸速度、範圍、帶寬和整體效率等因素。 一些最流行的物聯網無線協議和標準包括藍牙、Wi-Fi、ZigBee、LoRaWAN、DDS、MQTT、蜂窩等。這些和其他通道使向下一個物聯網層傳輸和交換數據變得容易和安全用於處理。

物聯網網關

來自傳感器的原始數據必須通過網關才能到達雲端。 網關轉換網絡協議，確保網絡內所有設備的無縫通信。 從本質上講，這使網關成為關鍵的通信點，並負責輕鬆管理數據流量。

此外，網關通過保護系統免受未經授權的訪問和惡意攻擊來提供安全性。 它也可以被視為一個安全層，因為流經它的數據受到最新加密實踐的保護。

網關還可以在將傳感器數據發送到雲端之前對其進行預處理。 換句話說，它們最大限度地減少了前一階段“感知”的大量數據。 不是全部，但一些智能物聯網網關還能夠分析和平均數據，僅將相關數據傳輸到雲端。

3.物聯網雲

一旦收集到數據並將其傳輸到雲端，就需要對其進行處理。 雲是“智能事物”發生的地方！ 這種高性能設施主要將組件與物聯網生態系統聯繫在一起。 它處理數據、存儲數據並做出達成或終止交易的決定。 所有這些都是在不到幾毫秒的時間內針對海量數據執行的——時間對於物聯網來說至關重要，尤其是在健康和安全等關鍵問題上，延遲不能受到影響。

雖然物聯網解決方案的主要目的是提供實時信息並對其採取行動，但需要一個能夠處理大量數據的組件來滿足物聯網模型的時間敏感性。 這就是雲系統發揮作用的地方。 它們構成了物聯網生態系統的大腦，因為它們通常負責處理、指揮或考慮對收集的數據進行分析。 設備、協議、網關和存儲相結合，可實現高效的實時數據分析。

憑藉其強大的計算能力、存儲能力、網絡選項、分析和其他服務組件，雲可以有效地為消費者提供信息。

雖然雲對於物聯網來說不是必需的，但由於邊緣或霧計算的本地處理也是一種選擇，雲可能是一種高性能設施，可提供巨大的可擴展性並降低運營成本。 另一方面，當需要在本地進行大量數據處理和存儲時，首選邊緣計算。

4. 物聯網分析和數據管理

數據可能是一個小詞，但它擁有巨大的力量，可以對任何企業產生巨大的影響。 物聯網分析用於理解大量模擬數據。 例如，這可以包括確定某個應用程序中的關鍵性能指標，在該應用程序中，人們可能對實時查看錯誤或異常情況感興趣。

一旦確定，就需要立即採取行動，以防止出現任何不良情況。 換句話說，分析涉及將原始數據轉換為有用的洞察力，這些洞察力隨後被解釋或分析以推動決策制定。

智能分析在多種情況下都很有用。 基本作用是分析情況，並據此制定決策。 這可以是基本的，例如分析房間的溫度是否在可接受的範圍內，也可以是複雜的，例如汽車即將撞車。 數據分析有助於確定重要的業務洞察力。 深度學習模型可用於預測分析。 可以從數據中獲得各種學習信息，以預測趨勢、提前計劃並做出有用的業務決策。

分析需要存儲能力和智能計算才能理解任何數據。 諸如此類的任務可以託管在雲上，具體取決於物聯網架構。

5. 最終用戶設備和用戶界面

用戶界面是物聯網用戶易於訪問和控制的可見組件。 用戶可以在這裡控制系統並設置他們的偏好。 物聯網生態系統的這個組件越用戶友好，用戶的交互就越容易。

用戶可以通過設備本身與系統交互，或者這種交互可以通過智能手機、平板電腦和筆記本電腦遠程進行。 Amazon Alexa 或 Google Home 等智能家居系統也允許用戶與他們的“事物”進行通信。

在當今快節奏的世界中，設計是一個主要考慮因素，一個物聯網設備可以在強大的設計基礎上將自己與競爭對手區分開來。 觸摸界面、顏色的使用、字體、語音等是這裡發揮作用的一些因素。 雖然一個有吸引力的設計是必要的，但界面應該足夠友好，以避免給用戶帶來任何困難。

結論

觀察物聯網的發展令人興奮。 隨著時間的推移，這個遠非無聊的領域正在不斷進一步發展，並被引入各種垂直領域，分佈在基本和關鍵用例中。

雖然物聯網多年來取得了長足的進步，但物聯網生態系統的定義是一個不斷發展的研究領域。 系統的組件保持不變，但機制因用例、行業和預算而異。 物聯網生態系統將供應商和公司聯繫起來，並且進一步簡化了解決方案規劃，以實現高效、可靠和安全的物聯網系統。

使用此信息和 IoT 安全軟件可確保您的 IoT 生態系統保持出色的可靠性和安全性。