物聯網架構：詳細解釋物聯網的 4 層

關於我們如何朝著更智能的明天前進，已經說了很多。 在這些陳述中，毫無疑問，物聯網被提到了很多次。 那麼關於物聯網的所有嗡嗡聲是什麼，實際上它是什麼？ 請繼續閱讀此博客以了解有關物聯網的更多信息。

物聯網概述

首先，物聯網代表物聯網，其中包含連接到互聯網的事物。 這些對象感知周圍的環境並收集用於進一步處理的數據。 這些大量生成的未經處理的數據被轉換為數字格式，然後進行預處理以供進一步分析。

然後是實際處理這些數據以從中獲得有價值的見解的設備。 最後，處理後的數據然後被發送到雲端或本地機器，在那裡它們被存儲和分析以執行操作。 物聯網是一個四步過程。

物聯網架構階段

涉及的步驟

物聯網架構有 4 個主要層，如上圖所示。 讓我們詳細介紹它們中的每一個。

傳感器

屬於 IOT 架構初級級別的傳感器負責捕獲現實世界中的物理參數。 參數可以是——溫度、煙霧、空氣、濕度等。

這些可以是嵌入式設備，即單個板上的多個傳感器，也可以是用於收集和測量它的獨立設備。 嵌入式傳感器的一個示例是同時測量甲烷含量、一氧化碳百分比和煙霧存在的傳感器。

而濕度傳感器將是獨立傳感器的一個示例。 借助傳感器，執行器在這一層中也發揮著重要作用。 他們的任務是將物聯網對像生成的數據轉換為物理動作。

例如，考慮一個智能風扇。 安裝合適的傳感器後，執行器將根據環境溫度（將由溫度傳感器測量）增加或降低風扇的速度。 而這一切都將在沒有人為乾預的情況下發生。 另一個例子可以是智能灌溉系統。

在測量土壤中的水分含量後，傳感器將觸發執行器，決定是否打開或關閉閥門。 目前，物聯網領域的大量研究都針對在給定板上集成盡可能多的傳感器。

數據採集系統

該層與傳感器和執行器密切合作。 但由於其獨特的功能，它應該在單獨的層中佔有一席之地。 它是連接傳感器層和分析層的連接層。

它的主要功能是收集、選擇數據並將其發送到進一步的處理層。 在進行處理之前，必須將來自傳感器的數據轉換為合適的格式。 一種易於使用且可傳輸的格式。 這是通過這一層實現的。

例如，考慮一個測量光強度的傳感器。 它需要以 10V、5V 等電壓的形式輸入光子或光，並產生數字輸出。 同樣，顏色強度作為輸入和輸出的顏色傳感器的 RGB 範圍為 0–255。

這些也稱為網關，它們為傳入傳感器數據的本地處理提供平台，以便為進一步處理做好準備。 為了提高這一層的安全性，使用適當的加密和解密算法來防止數據洩露等惡意活動。

該層中設備的一個很好的例子是模數轉換器或 ADC。 周圍的可測量參數，如光、聲音、溫度等，本質上是模擬的。 ADC 將這些模擬值轉換為數字值。

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分析

不是每個物聯網架構都可能有這一層。 它們的存在可以為整個過程帶來附加值，特別是對於大量生成數據的大型項目。 對於此類項目，數據傳輸率或分析率起著至關重要的作用。 這些基礎設施靠近數據源。

這使他們能夠對傳入的實時數據迅速採取行動，並以可操作信息的形式提供輸出。 在這種情況下，那些需要在雲端處理的數據被傳遞到這一層。 由於數據傳輸發生在這一層，因此必須通過最大限度地減少網絡暴露來提高安全性。

由於這一層只進行了一些預處理，因此它以最小的功率和帶寬工作。 一個示例可以是刪除數據中存在的異常值。 一百萬個數據點中可能有數千個異常值。 儘早擺脫它們意味著節省最終處理的時間。

數據中心

數據中心通常被視為物聯網架構的大腦。 它們旨在存儲、處理和分析大量數據。 隨著數據分析和機器學習算法的運行，這一層提供了一些關於數據的有用見解。

這種處理在計算上比在前一層中執行的分析要重。 如果部署和佈置得當，數據中心可以提供商業智能和建議，幫助用戶與系統交互。

這一層為企業提供了許多好處，從更高的生產率到降低能源消耗。 它們還以餅圖、直方圖或圖形的形式為客戶提供清晰的可視化，幫助他們做出有關業務的明智決策。

真實世界的例子

自動駕駛汽車一直在使用物聯網應用。 這些汽車是無人駕駛的，依靠其傳感器從一個點到另一個點進行安全導航。 這些汽車配備了數百個傳感器，如激光雷達、攝像頭、陀螺儀、雲架構、互聯網等，可以感知周圍環境並根據傳感器輸出做出快速智能的決策。

例如，在行人案例中，攝像頭不斷獲取輸入幀並將它們傳遞到雲端進行處理。 然後人類檢測算法檢測人類的存在。 如果有人，控制器就會向制動器發送信號。 通過這種方式，來自一個傳感器的信息被移動到雲端，然後在互聯網上被移動到執行器。

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結論

實際上，物聯網架構可能因解決方案而異。 但大多數情況下，這四個基本塊都存在。 人們還必須設計一種功能強大且可擴展的解決方案，並且在處理大量數據時不易崩潰。

在業務中部署物聯網解決方案使他們能夠從數據中提取更多價值並相應地迎合客戶，從而超越客戶。 重要的是不要被物聯網的技術術語所迷惑，不要忽視可以帶來完全自動化的無限可能性和變化。

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