論物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
我們當(dāng)今的時(shí)代飛速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算這些名詞在我們的生活中出現(xiàn)的越來(lái)越頻繁,看似高大上的三者其實(shí)卻和我們的生活息息相關(guān)。本篇文章就物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算對(duì)三者之間的關(guān)系以及應(yīng)用進(jìn)行描述。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也進(jìn)行了介紹。
1、什么是物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,簡(jiǎn)稱IoT)是指通過(guò)各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù),實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、
連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程,采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息,通過(guò)各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入,實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體,它讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。
2、物聯(lián)網(wǎng)的特征
物聯(lián)網(wǎng)的基本特征從通信對(duì)象和過(guò)程來(lái)看,物與物、人與物之間的信息交互是物聯(lián)網(wǎng)的核心。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為整體感知、可靠傳輸和智能處理。
整體感知—可以利用射頻識(shí)別、二維碼、智能傳感器等感知設(shè)備感知獲取物體的各類信息。
可靠傳輸—通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合,將物體的信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳送,以便信息交流、分享。
智能處理—使用各種智能技術(shù),對(duì)感知和傳送到的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行分析處理,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制的智能化。
3、物聯(lián)網(wǎng)處理信息的功能
(1)獲取信息的功能。主要是信息的感知、識(shí)別,信息的感知是指對(duì)事物屬性狀態(tài)及其變化方式的知覺(jué)和敏感;信息的識(shí)別指能把所感受到的事物狀態(tài)用一定方式表示出來(lái)。(2)傳送信息的功能。主要是信息發(fā)送、傳輸、接收等環(huán)節(jié),最后把獲取的事物狀態(tài)信息及其變化的方式從時(shí)間(或空間)上的一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)的任務(wù),這就是常說(shuō)的通信過(guò)程。(3)處理信息的功能。是指信息的加工過(guò)程,利用已有的信息或感知的信息產(chǎn)生新的信息,實(shí)際是制定決策的過(guò)程。(4)施效信息的功能。指信息最終發(fā)揮效用的過(guò)程,有很多的表現(xiàn)形式,比較重要的是通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)象事物的狀態(tài)及其變換方式,始終使對(duì)象處于預(yù)先設(shè)計(jì)的狀態(tài)。
4、關(guān)鍵技術(shù)
射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,簡(jiǎn)稱RFID)。RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng),由一個(gè)詢問(wèn)器(或閱讀器)和很多應(yīng)答器(或標(biāo)簽)組成。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成,每個(gè)標(biāo)簽具有擴(kuò)展詞條唯一的電子編碼,附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象,它通過(guò)天線將射頻信息傳遞給閱讀器,閱讀器就是讀取信息的設(shè)備。RFID技術(shù)讓物品能夠“開(kāi)口說(shuō)話”。
?。?)傳感網(wǎng)
MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)( Micro - Electro - Mechanical Systems)的英文縮寫(xiě)。它是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起,組成具有多功能的微型系統(tǒng),集成于大尺寸系統(tǒng)中,從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。
?。?)M2M系統(tǒng)框架
M2M是Machine-to-Machine/Man的簡(jiǎn)稱,是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它將使對(duì)象實(shí)現(xiàn)智能化的控制。M2M技術(shù)涉及5個(gè)重要的技術(shù)部分:機(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用?;谠朴?jì)算平臺(tái)和智能網(wǎng)絡(luò),可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策,改變對(duì)象的行為進(jìn)行控制和反饋。
?。?)應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到方方面面,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、交通、物流、安保等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用,有效的推動(dòng)了這些方面的智能化發(fā)展,使得有限的資源更加合理的使用分配,從而提高了行業(yè)效率、效益。
在家居、醫(yī)療健康、教育、金融與服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)等與生活息息相關(guān)的領(lǐng)域的應(yīng)用,從服務(wù)范圍、服務(wù)方式到服務(wù)的質(zhì)量等方面都有了極大的改進(jìn),大大的提高了人們的生活質(zhì)量。
?。?)存在的挑戰(zhàn)
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)
傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)并不適合物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)多源異構(gòu),不同的設(shè)備有不同的接口,不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層也由于使用的網(wǎng)絡(luò)類型不同、行業(yè)的應(yīng)用方向不同而存在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)。建立的統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu),統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是物聯(lián)網(wǎng)正在面對(duì)的難題。
成本問(wèn)題
各國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)都積極支持,在看似百花齊放的背后,能夠真正投入并大規(guī)模使用的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目少之又少。譬如,實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)最基本的電子標(biāo)簽及讀卡器,其成本價(jià)格一直無(wú)法達(dá)到企業(yè)的預(yù)期,性價(jià)比不高;傳感網(wǎng)絡(luò)是一種多跳自組織網(wǎng)絡(luò),極易遭到環(huán)境因素或人為因素的破壞,若要保證網(wǎng)絡(luò)通暢,并能實(shí)時(shí)安全傳送可靠信息,網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本高。
管理平臺(tái)問(wèn)題
物聯(lián)網(wǎng)自身就是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系,加之應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè),不可避免的存在很大的交叉性。如果這個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系沒(méi)有一個(gè)專門的綜合平臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行分類管理,就會(huì)出現(xiàn)大量信息冗余、重復(fù)工作、重復(fù)建設(shè)造成資源浪費(fèi)的狀況。每個(gè)行業(yè)的應(yīng)用各自獨(dú)立,成本高、效率低,體現(xiàn)不出物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),勢(shì)必會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)的推廣。
物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)急需要一個(gè)能整合各行業(yè)資源的統(tǒng)一管理平臺(tái),使其能形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈模式。
安全性問(wèn)題
傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟、應(yīng)用廣泛,尚存在安全漏洞。物聯(lián)網(wǎng)作為新興產(chǎn)物,體系結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各方面的安全問(wèn)題更加突出。其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)是傳感網(wǎng)絡(luò),傳感器暴露的自然環(huán)境下,特別是一些放置在惡劣環(huán)境中的傳感器,如何長(zhǎng)期維持網(wǎng)絡(luò)的完整性對(duì)傳感技術(shù)提出了新的要求,傳感網(wǎng)絡(luò)必須有自愈的功能。
這不僅僅受環(huán)境因素影響,人為因素的影響更嚴(yán)峻。RFID是其另一關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù),就是事先將電子標(biāo)簽置入物品中以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài),這對(duì)于部分標(biāo)簽物的所有者勢(shì)必會(huì)造成一些個(gè)人隱私的暴露,個(gè)人信息的安全性存在問(wèn)題。不僅僅是個(gè)人信息安全,如今企業(yè)之間、國(guó)家之間合作都相當(dāng)普遍,一旦網(wǎng)絡(luò)遭到攻擊,后果將更不敢想象。
如何在使用物聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程做到信息化和安全化的平衡至關(guān)重要。
1、什么是大數(shù)據(jù)
大數(shù)據(jù)(bigdata),就是指種類多、流量大、容量大、價(jià)值高、處理和分析速度快的真實(shí)數(shù)據(jù)匯聚的產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)或稱巨量資料或海量數(shù)據(jù)資源,指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無(wú)法透過(guò)目前主流軟件工具,在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策更積好目的的資訊。
2、大數(shù)據(jù)的4V特點(diǎn)
即:數(shù)量Volume、多樣性Variety、速度Velocity、和真實(shí)性Veracity。
?。?)數(shù)據(jù)量大
數(shù)據(jù)一直都在以每年50%的速度增長(zhǎng),也就是說(shuō)每?jī)赡昃驮鲩L(zhǎng)一倍(大數(shù)據(jù)摩爾定律)
(2)數(shù)據(jù)類型繁多
大數(shù)據(jù)是由結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)組成的:
10%的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中
90%的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),它們與人類信息密切相關(guān)
(3)處理速度快
?。?)價(jià)值密度低,商業(yè)價(jià)值高
3、大數(shù)據(jù)發(fā)展的三個(gè)階段
4、大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)
5、大數(shù)據(jù)計(jì)算模式
三、云計(jì)算
1、什么是云計(jì)算
云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的、廉價(jià)的分布式計(jì)算能力,用戶只需要在具備網(wǎng)絡(luò)接入條件的地方,就可以隨時(shí)隨地獲得所需的各種IT資源。
2、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)
云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)包括:虛擬化、分布式存儲(chǔ)、分布式計(jì)算、多租戶等。
3、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心
云計(jì)算數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施,包括刀片服務(wù)器、寬帶網(wǎng)絡(luò)連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置等。
數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的重要載體,為云計(jì)算提供計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬等各種硬件資源,為各種平臺(tái)和應(yīng)用提供運(yùn)行支撐環(huán)境。
全國(guó)各地推進(jìn)數(shù)據(jù)中心建設(shè)。
4、云計(jì)算應(yīng)用
政務(wù)云上可以部署公共安全管理、容災(zāi)備份、城市管理、應(yīng)急管理、智能交通、社會(huì)保障等應(yīng)用,通過(guò)集約化建設(shè)、管理和運(yùn)行,可以實(shí)現(xiàn)信息資源整合和政務(wù)資源共享,推動(dòng)政務(wù)管理創(chuàng)新,加快向服務(wù)型政府轉(zhuǎn)型。
教育云可以有效整合幼兒教育、中小學(xué)教育、高等教育以及繼續(xù)教育等優(yōu)質(zhì)教育資源,逐步實(shí)現(xiàn)教育信息共享、教育資源共享及教育資源深度挖掘等目標(biāo)。
中小企業(yè)云能夠讓企業(yè)以低廉的成本建立財(cái)務(wù)、供應(yīng)鏈、客戶關(guān)系等管理應(yīng)用系統(tǒng),大大降低企業(yè)信息化門檻,迅速提升企業(yè)信息化水平,增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
醫(yī)療云可以推動(dòng)醫(yī)院與醫(yī)院、醫(yī)院與社區(qū)、醫(yī)院與急救中心、醫(yī)院與家庭之間的服務(wù)共享,并形成一套全新的醫(yī)療健康服務(wù)系統(tǒng),從而有效地提高醫(yī)療保健的質(zhì)量。
5、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)
云計(jì)算產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),近些年得到了迅速發(fā)展,形成了成熟的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu),產(chǎn)業(yè)涵蓋硬件與設(shè)備制造、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)、軟件與解決方案供應(yīng)商、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)、軟件即服務(wù)(SaaS)、終端設(shè)備、云安全、云計(jì)算交付/咨詢/認(rèn)證等環(huán)節(jié)。
大數(shù)據(jù)與云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系
云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)代表了IT領(lǐng)域最新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),三者既有區(qū)別又有聯(lián)系。
四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以定義為“機(jī)器、計(jì)算機(jī)和人員使用業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型所取得的先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析成果來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的工業(yè)操作。
在這個(gè)工業(yè)4.0(Industry 4.0)或者“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的大背景下,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為(IIoT)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中心舞臺(tái)的一部分。數(shù)據(jù)是相關(guān)產(chǎn)品中的關(guān)鍵資產(chǎn)和生產(chǎn)資料,且在全球連接的產(chǎn)品(在整個(gè)生命周期中)的應(yīng)用分析中是必不可少的功能。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)中最大的和最重要的組成部分,雖然從支出的角度來(lái)看現(xiàn)在消費(fèi)者應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域,而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要是從2018年開(kāi)始的,盡管如此,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用圖景中仍然在變得更加重要和先進(jìn)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)指的是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)的應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涵蓋了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),但進(jìn)一步延伸到企業(yè)的信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程和人員。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)具體方向的應(yīng)用,是物聯(lián)網(wǎng)的一部分,劃分的應(yīng)用也更加具體。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有兩層意思,一是在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備(生產(chǎn)設(shè)備、物流裝備、能源計(jì)量、質(zhì)量檢驗(yàn)、車輛等)、信息系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程、企業(yè)的產(chǎn)品與服務(wù)、人員之間的互聯(lián),實(shí)現(xiàn)企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)與工控網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián),實(shí)現(xiàn)從車間到?jīng)Q策層的縱向互聯(lián)。二是在企業(yè)間實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)(供應(yīng)商、經(jīng)銷商、客戶、合作伙伴)之間的橫向互聯(lián);從產(chǎn)品生命周期的維度,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到服役,再到報(bào)廢回收再利用整個(gè)生命周期的互聯(lián)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)更多的是關(guān)注在設(shè)計(jì),研發(fā),制造,營(yíng)銷和服務(wù)等方面,通過(guò)充分的融合,來(lái)提高整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)和運(yùn)行效率,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最重要的是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的數(shù)字化。
(來(lái)源:科工網(wǎng))