物联网体系结构详解：感知控制层、网络层、平台层与应用层的功能与应用

1.1 物联网架构

物联网涉及多种技术，在不同行业有不同的应用需求和形式。为了梳理物联网的架构、关键技术和应用特点，需要建立统一的架构和标准技术体系。本书简单地将物联网的架构分为感知控制层、网络层、平台层、应用层。

1．感知控制层

感知控制层是实现物联网综合感知的核心层，也是物联网架构中最基本的层。其主要功能是实现信息的采集、识别和控制。感知控制层由各种具有感知、识别、控制和执行能力的设备组成。它负责获取和识别物质属性、行为情况、设备状态等各类数据，完成对真实物理世界的识别和识别。 。感知控制层还可以控制设备状态等。

在感知控制层中，最常见的设备是各类传感器，它们在信息采集和识别方面发挥着重要作用。传感器就像人的感觉器官，比如光敏传感器就像人的视觉，声敏传感器就像人的听觉，气敏传感器就像人的嗅觉，而压力敏感、温度敏感等传感器就像触觉。具有“感觉”的物体逐渐变得“活”起来，实现对物理世界的智能感知、识别和操作。

2.网络层

网络层的主要功能是实现信息的传输和通信。它不仅负责将从感知控制层获得的数据传输到指定的地方，还负责将应用层下发的控制命令传输到感知控制层。它是感知控制层和感知控制层之间的连接。以及平台层与平台层之间的重要沟通桥梁。物联网中的“网”字有以下两个含义：接入互联网和互联网传输。

1) 连接到互联网的事物

互联网实现了人与人之间的互联，但人与物之间、物与物之间在互联网上却没有互联。在物联网出现之前，大多数东西都不具备连接互联网的能力。随着技术的不断发展，物联网将物与互联网连接起来，实现了人与物、物与物的互联。目前，物联网通常有两种方式：一是有线网络接入；二是有线网络接入。另一个是无线网络接入。

有线网络接入方式包括以太网、串行通信（如RS-232、RS-485）和USB。无线网络接入方式采用无线通信，分为短距离无线通信和远距离无线通信。

短距离无线通信主要包括ZigBee、Bluetooth®、Wi-Fi、NFC（近场通信）、RFID（射频识别）等。长距离无线通信主要包括eMTC（增强型机器类型通信）、LoRa、 NB-IoT（窄带物联网）、2G、3G、4G、5G等

2）互联网传输

确定事物连接互联网的方式就相当于确定数据的物理传输链路。之后，您还需要确定使用哪些通信协议来传输数据。与互联网终端相比，目前大多数物联网终端的可用资源较少，如处理性能、存储容量、网络速度等，因此在物联网应用中需要选择占用资源较少的通信协议。现在有两种广泛使用的通信协议：MQTT（消息队列遥测传输）和CoAP（约束应用协议）。

3.平台层

平台层主要指物联网云平台。当所有物联网终端接入互联网后，需要将数据汇聚到物联网云平台上，计算并存储终端状态数据。平台层主要为物联网应用提供支撑，提供海量设备的接入和管理能力。它可以将物联网终端连接到物联网云平台，支持终端数据采集并上传到云端，并从云端向终端下发命令，从而进行远程控制。平台层作为承担设备和行业应用的中介服务，在整个物联网架构中起着承上启下的作用。它承载了抽象的业务逻辑和标准化的核心数据模型，不仅能够实现设备的快速接入，还提供强大的模块化能力，满足行业应用场景的各种需求。平台层主要包括设备接入、设备管理、安全管理、消息通信、监控运维、数据应用等功能模块。

●设备接入：实现终端与物联网云平台的连接和通信。

●设备管理：包括设备创建、设备维护、数据转换、数据同步、设备分发等功能。

●安全管理：从安全认证和通信安全两个方面保障物联网数据传输的安全。

●消息通信：包括终端向物联网云平台发送数据、物联网云平台向服务器或其他物联网云平台发送数据、服务器端远程控制设备3种信息传输方式。

●监控运维：涉及监控诊断、固件更新、在线调试、日志服务等。

●数据应用：涉及数据的存储、分析和应用。

4．应用层

应用层使用平台层处理后的信息来管理应用程序。应用层利用数据库、分析软件等工具对来自平台层的数据进行过滤和处理。应用层的结果和数据可以用于真正的物联网应用，例如智能医疗、智能农业、智能家居和智能城市。

当然，物联网的架构可以细分为更多层次，但无论分为多少层次，其背后的原理都是一样的。了解物联网的架构有助于加深对物联网技术的理解，构建功能齐全的物联网项目。