物联网技术怎么实现？

物联网的技术原理

事实上，物联网的原理是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信技术，构建覆盖全球数万座建筑的物联网。在这个网络中，建筑物（物品）之间可以在不需要人工干预的情况下进行通信。其实质是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品之间的自动识别和信息的互联与共享。

物联网的核心技术还在云计算中，云计算是物联网实现的核心。物联网的三个关键技术和领域包括：传感器技术、RFID标签技术、嵌入式系统技术。领域：公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公共社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展(能源电力、物流零售等)。

传感器技术是计算机应用中的一项关键技术，将传输线上的模拟信号转化为可由计算机处理的数字信号。

RFID，即射频识别，是一种集射频技术和嵌入式技术于一体的集成技术，在不久的将来将广泛应用于自动识别和货物物流管理。

嵌入式系统技术是集计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术和电子应用技术为一体的复杂技术。

物联网使用场景，主要体现在几个步骤：采集、传输、计算、展示

物联网终端采集数据，将数据传送给服务器，服务器存储和处理数据，并将数据显示给用户。

例如，自行车是共享的，前向过程是自行车获取GPS位置数据，通过2G网络向服务器报告，服务器记录自行车位置信息，用户在APP终端查看自行车位置。反向处理是用户向服务器发出解锁请求，服务器通过2G网络向自行车发送解锁指令，自行车执行解锁指令。

物联网的大大小小的应用都是基于正向数据采集和反向指令控制实现的。

传输模式的选择：取决于距离和功耗

物联网的联网方式：

近距离低功耗，带BLE或ZigBee。

远距离低功耗，NB-IoT或2G

近距离大数据，带WiFi

大数据远程，使用4G网络

关于网络布局：

远距离传输比短距离传输更昂贵，功耗更高。合理使用远距离和远距离配置可以有效降低物联网终端的成本。

例如，原始共享自行车被2G网络解锁，需要数据的长连接或下行短消息解锁，功耗高，下载的共享自行车丢弃了远程解锁，直接使用手机的蓝牙解锁自行车，节省数据流，降低功耗，本发明还可以提高解锁速度，剩余能量电动自行车智能充电站也是物联网的高科技产品，采用最新的窄带通信技术引领电动自行车充电设备的技术高度。

云服务设计

物联网的云服务器和应用程序设计与I互联网基本一致，Java、PHP和ASP可用于物联网的后台处理。

移动互联网是“人-服务器-人”的框架，物联网是"物-服务器-人"的框架，两者是相同的，物联网终端设备也采用TCP、>

总结简图

1、ActiveDirectory改进

在Windows2000引入的MicrosoftActiveDirectory服务简化了复杂网络目录的管理，并使用户即使在最大的网络上也能够很容易地查找资源。此企业级目录服务是可扩展的，完全是基于Internet标准技术创建的，并与WindowsNETServer2003标准版、WindowsNETServer2003企业版和WindowsNETServer2003Datacenter版中的 *** 作系统完全集成。

WindowsServer2003为ActiveDirectory提供许多简捷易用的改进和新增功能，包括跨森林信任、重命名域的功能以及使架构中的属性和类别禁用，以便能够更改其定义的功能。

2、组策略管理控制台

管理员可以使用组策略定义设置以及允许用户和计算机执行的 *** 作。与本地策略相比，企业用户可以使用组策略在ActiveDirectory中设置应用于指定站点、域或组织单位的策略。基于策略的管理简化了系统更新 *** 作、应用程序安装、用户配置文件和桌面系统锁定等任务。

组策略管理控制台(GPMC)预计可作为WindowsServer2003的附加程序组件使用，它为管理组策略提供了新的框架。有了GPMC，组策略使用起来将更简单，此优势将使更多的企业用户能够更好地使用ActiveDirectory并利用其强大的管理功能。

3、策略结果集

策略结果集(RSoP)工具允许管理员查看目标用户或计算机上的组策略效果。有了RSoP，企业用户将具有强大灵活的基本工具来计划、监控组策略和解决组策略问题。

RSoP是以一组Microsoft管理控制台(MMC)管理单元的形式提供的结构。这些管理单元让管理员以两种模式确定并分析当前的策略集：登录模式和计划模式。在登录模式中，管理员可以访问已应用到特定目标的信息。在计划模式中，管理员可以看到策略将如何应用到目标，然后在部署组策略的更改之前进行检查其结果。

4、卷影子副本恢复

作为卷影子副本服务的一部分，此功能使管理员能够在不中断服务的情况下配置关键数据卷的即时点副本。然后可使用这些副本进行服务还原或存档。用户可以检索他们文档的存档版本，服务器上保存的这些版本是不可见的。

5、InternetInformationServices60

InternetInformationServices(IIS)60是启用了Web应用程序和XMLWeb服务的全功能的Web服务器。IIS60是使用新的容错进程模型完全重新搭建的，此模型很大程度上提高了Web站点和应用程序的可靠性。

现在，IIS可以将单个的Web应用程序或多个站点分隔到一个独立的进程（称为应用程序池）中，该进程与 *** 作系统内核直接通信。当在服务器上提供更多的活动空间时，此功能将增加吞吐量和应用程序的容量，从而有效地降低硬件需求。这些独立的应用程序池将阻止某个应用程序或站点破坏服务器上的XMLWeb服务或其他Web应用程序。

IIS还提供状态监视功能以发现、恢复和防止Web应用程序故障。在WindowsServer2003上，MicrosoftASPNET本地使用新的IIS进程模型。这些高级应用程序状态和检测功能也可用于现有的在InternetInformationServer40和IIS50下运行的应用程序，其中大多数应用程序不需要任何修改。

6、集成的NET框架

MicrosoftNET框架是用于生成、部署和运行Web应用程序、智能客户应用程序和XMLWeb服务的MicrosoftNET连接的软件和技术的编程模型，这些应用程序和服务使用标准协议（例如SOAP、XML和>

NET框架为将现有的投资与新一代应用程序和服务集成起来而提供了高效率的基于标准的环境。

另外，它帮助企业用户解决部署和 *** 作Internet范围的应用程序所遇到的问题。

有了完全集成在WindowsServer2003 *** 作系统内的NET框架，开发人员可以从编写“管道”代码中解放出来，从而可以将他们的精力集中在实现真正的商业价值方面。NET框架兼顾了集成和管理细节，降低了编码复杂性并增加了一致性。

7、命令行管理

WindowsServer2003系列的命令行结构得到了显著增强，使管理员无须使用图形用户界面就能执行绝大多数的管理任务。最重要的是通过使用Windows管理规范(WMI)启用的信息存储来执行大多数任务的功能。此WMI命令行(WMIC)功能提供简单的命令行界面，与现有的外壳程序和实用工具命令交互 *** 作，并可以很容易地被脚本或其他面向管理的应用程序扩展。

总之，WindowsServer2003系列中更强大的命令行功能与现成的脚本相结合，可与其他通常具有更高所有权成本的 *** 作系统的功能相抗衡。习惯使用命令行管理UNIX或Linux系统的管理员可以继续从WindowsServer2003系列中的命令行进行管理。

8、集群（8节点支持）

此服务仅用于WindowsServer2003企业版和WindowsServer2003Datacenter版，它为任务关键型应用程序（例如数据库、消息系统以及文件和打印服务）提供高可用性和伸缩性。通过启用多服务器（节点）集中工作从而保持一致通讯。如果由于错误或维修使得集群中的某个节点不可用，另一个节点将立即开始提供服务，此过程称为故障转移。正在访问该服务的用户将继续他们的活动，而不会察觉到该服务现在是由另一台服务器（节点）提供。

WindowsServer2003企业版和WindowsServer2003Datacenter版都支持多达8个节点的服务器集群配置。

9、安全的无线LAN(8021X)

根据WindowsServer2003系列对8021X的支持，公司可以寻求一种安全模型，该模型将确保所有物理访问都是已授权和加密的。使用基于8021X的无线访问点或选项，公司可以确保只有受信任的系统才能与受保护的网络连接并交换数据包。因为是由8021X决定动态密钥，因此通过解决与有线设备隐私(WEP)（由IEEE80211网络使用）相关联的许多已知问题将会显著改善8021X无线网络加密。

此功能为无线局域网(LAN)提供了安全和性能方面的改进，如访问LAN之前的自动密钥管理、用户身份验证和授权。当有线以太网在公共场所使用时，它还提供对以太网络的访问控制。

10、紧急管理服务：无外设服务器支持

“无外设服务器”功能使IT管理员在没有监视器、VGA显示适配器、键盘或鼠标的情况下也能安装和管理计算机。紧急管理服务是一种新增功能，它使IT管理员在无法使用服务器时通过网络或其他标准的远程管理工具和机制，执行远程管理和系统恢复任务。

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

需要以下技术功底：数字电路、模拟电路、电路原理与分析、电磁波、集成电路IC设计、VHDL硬件描述语言和电路板制图工具的熟练使用（比如Protel、AutoCAD等）。硬件设计开发需要经验，长期积累，越老越吃香。

物联网就是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”，它包含两层含义：
第一，物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网；
第二，物联网的用户端不仅包括人，还包括物品，物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。

一股来说，构建物联网体系结构模型，应该遵循以下原则(或者说评价标准) : (1)多样性原则。物联网体系结构应根据物联网服务类型和结点的不同，分别设计多种类型的体系结构，不能也没有必要建立统一的标准体系结构。 (2)时空性原则。物联网尚在发展之中，其体系结构应满足物联网在时间、空间和能源方面的需求，可以集成不同的通信、传输和信息处理技术，应用于不同的领域。 (3)互联性原则。物联网体系结构需要平滑地与互联网实现互联互通，试图另行设计一套互联通信协议及其描述语言将是不现实的。 (4)互 *** 作性原则。对于不同的物联网系统，可以按照约定的规则互相访问、执行任务和共享资源。 (5)扩展性原则。对于物联网体系结构，应该具有一定的扩展性，以便最大限度地利用现有的网络通信基础设施，保护已投资利益。 (6)安全性原则。物联网系统可以保证信息的私密性，具有访问控制和抗攻击能力，具备相当好的健壮性和可靠性。物物互联之后，物联网的安全性将比计算机互联网的安全性更为重要，因此物联网的体系结构应具有防御大范围网络攻击的能力。讯维

大数据数量庞大，格式多样化。大量数据由家庭、制造工厂和办公场所的各种设备、互联网事务交易、社交网络的活动、自动化传感器、移动设备以及科研仪器等生成。它的爆炸式增长已超出了传统IT基础架构的处理能力，给企业和社会带来严峻的数据管理问题。因此必须开发新的数据架构，围绕“数据收集、数据管理、数据分析、知识形成、智慧行动”的全过程，开发使用这些数据，释放出更多数据的隐藏价值。

一、大数据建设思路

1）数据的获得

大数据产生的根本原因在于感知式系统的广泛使用。随着技术的发展，人们已经有能力制造极其微小的带有处理功能的传感器，并开始将这些设备广泛的布置于社会的各个角落，通过这些设备来对整个社会的运转进行监控。这些设备会源源不断的产生新数据，这种数据的产生方式是自动的。因此在数据收集方面，要对来自网络包括物联网、社交网络和机构信息系统的数据附上时空标志，去伪存真，尽可能收集异源甚至是异构的数据，必要时还可与历史数据对照，多角度验证数据的全面性和可信性。

2）数据的汇集和存储

互联网是个神奇的大网，大数据开发和软件定制也是一种模式，这里提供最详细的报价，如果你真的想做，可以来这里，这个手机的开始数字是一八七中间的是三儿零最后的是一四二五零，按照顺序组合起来就可以找到，我想说的是，除非你想做或者了解这方面的内容，如果只是凑热闹的话，就不要来了

数据只有不断流动和充分共享，才有生命力。应在各专用数据库建设的基础上，通过数据集成，实现各级各类信息系统的数据交换和数据共享。 数据存储要达到低成本、低能耗、高可靠性目标，通常要用到冗余配置、分布化和云计算技术，在存储时要按照一定规则对数据进行分类，通过过滤和去重，减少存储量，同时加入便于日后检索的标签。

3）数据的管理

大数据管理的技术也层出不穷。在众多技术中，有6种数据管理技术普遍被关注，即分布式存储与计算、内存数据库技术、列式数据库技术、云数据库、非关系型的数据库、移动数据库技术。其中分布式存储与计算受关注度最高。上图是一个图书数据管理系统。

4）数据的分析

数据分析处理：有些行业的数据涉及上百个参数，其复杂性不仅体现在数据样本本身，更体现在多源异构、多实体和多空间之间的交互动态性，难以用传统的方法描述与度量，处理的复杂度很大，需要将高维图像等多媒体数据降维后度量与处理，利用上下文关联进行语义分析，从大量动态而且可能是模棱两可的数据中综合信息，并导出可理解的内容。大数据的处理类型很多，主要的处理模式可以分为流处理和批处理两种。批处理是先存储后处理，而流处理则是直接处理数据。挖掘的任务主要是关联分析、聚类分析、分类、预测、时序模式和偏差分析等。

5）大数据的价值：决策支持系统

大数据的神奇之处就是通过对过去和现在的数据进行分析，它能够精确预测未来；通过对组织内部的和外部的数据整合，它能够洞察事物之间的相关关系；通过对海量数据的挖掘，它能够代替人脑，承担起企业和社会管理的职责。

6）数据的使用

大数据有三层内涵：一是数据量巨大、来源多样和类型多样的数据集；二是新型的数据处理和分析技术；三是运用数据分析形成价值。大数据对科学研究、经济建设、社会发展和文化生活等各个领域正在产生革命性的影响。大数据应用的关键，也是其必要条件，就在于"IT"与"经营"的融合，当然，这里的经营的内涵可以非常广泛，小至一个零售门店的经营，大至一个城市的经营。

二、大数据基本架构

基于上述大数据的特征，通过传统IT技术存储和处理大数据成本高昂。一个企业要大力发展大数据应用首先需要解决两个问题：一是低成本、快速地对海量、多类别的数据进行抽取和存储；二是使用新的技术对数据进行分析和挖掘，为企业创造价值。因此，大数据的存储和处理与云计算技术密不可分，在当前的技术条件下，基于廉价硬件的分布式系统（如Hadoop等）被认为是最适合处理大数据的技术平台。

Hadoop是一个分布式的基础架构，能够让用户方便高效地利用运算资源和处理海量数据，目前已在很多大型互联网企业得到了广泛应用，如亚马逊、Facebook和Yahoo等。其是一个开放式的架构，架构成员也在不断扩充完善中，通常架构如图2所示：

Hadoop体系架构

（1）Hadoop最底层是一个HDFS（Hadoop Distributed File System，分布式文件系统），存储在HDFS中的文件先被分成块，然后再将这些块复制到多个主机中（DataNode，数据节点）。

（2）Hadoop的核心是MapReduce（映射和化简编程模型）引擎，Map意为将单个任务分解为多个，而Reduce则意为将分解后的多任务结果汇总，该引擎由JobTrackers（工作追踪，对应命名节点）和TaskTrackers（任务追踪，对应数据节点）组成。当处理大数据查询时，MapReduce会将任务分解在多个节点处理，从而提高了数据处理的效率，避免了单机性能瓶颈限制。

（3）Hive是Hadoop架构中的数据仓库，主要用于静态的结构以及需要经常分析的工作。Hbase主要作为面向列的数据库运行在HDFS上，可存储PB级的数据。Hbase利用MapReduce来处理内部的海量数据，并能在海量数据中定位所需的数据且访问它。

（4）Sqoop是为数据的互 *** 作性而设计，可以从关系数据库导入数据到Hadoop，并能直接导入到HDFS或Hive。

（5）Zookeeper在Hadoop架构中负责应用程序的协调工作，以保持Hadoop集群内的同步工作。

（6）Thrift是一个软件框架，用来进行可扩展且跨语言的服务的开发，最初由Facebook开发，是构建在各种编程语言间无缝结合的、高效的服务。

Hadoop核心设计

Hbase——分布式数据存储系统

Client：使用HBase RPC机制与HMaster和HRegionServer进行通信

Zookeeper：协同服务管理，HMaster通过Zookeepe可以随时感知各个HRegionServer的健康状况

HMaster: 管理用户对表的增删改查 *** 作

HRegionServer：HBase中最核心的模块，主要负责响应用户I/O请求，向HDFS文件系统中读写数据

HRegion:Hbase中分布式存储的最小单元，可以理解成一个Table

HStore：HBase存储的核心。由MemStore和StoreFile组成。

HLog：每次用户 *** 作写入Memstore的同时，也会写一份数据到HLog文件

结合上述Hadoop架构功能，大数据平台系统功能建议如图所示：

应用系统：对于大多数企业而言，运营领域的应用是大数据最核心的应用，之前企业主要使用来自生产经营中的各种报表数据，但随着大数据时代的到来，来自于互联网、物联网、各种传感器的海量数据扑面而至。于是，一些企业开始挖掘和利用这些数据，来推动运营效率的提升。

数据平台：借助大数据平台，未来的互联网络将可以让商家更了解消费者的使用惯，从而改进使用体验。基于大数据基础上的相应分析，能够更有针对性的改进用户体验，同时挖掘新的商业机会。

数据源：数据源是指数据库应用程序所使用的数据库或者数据库服务器。丰富的数据源是大数据产业发展的前提。数据源在不断拓展，越来越多样化。如：智能汽车可以把动态行驶过程变成数据，嵌入到生产设备里的物联网可以把生产过程和设备动态状况变成数据。对数据源的不断拓展不仅能带来采集设备的发展，而且可以通过控制新的数据源更好地控制数据的价值。然而我国数字化的数据资源总量远远低于美欧，就已有有限的数据资源来说，还存在标准化、准确性、完整性低，利用价值不高的情况，这降低了数据的价值。

三、大数据的目标效果

通过大数据的引入和部署，可以达到如下效果：

1）数据整合

·统一数据模型：承载企业数据模型，促进企业各域数据逻辑模型的统一；

·统一数据标准：统一建立标准的数据编码目录，实现企业数据的标准化与统一存储；

·统一数据视图：实现统一数据视图，使企业在客户、产品和资源等视角获取到一致的信息。

2）数据质量管控

·数据质量校验：根据规则对所存储的数据进行一致性、完整性和准确性的校验，保证数据的一致性、完整性和准确性；

·数据质量管控：通过建立企业数据的质量标准、数据管控的组织、数据管控的流程，对数据质量进行统一管控，以达到数据质量逐步完善。

3）数据共享

·消除网状接口，建立大数据共享中心，为各业务系统提供共享数据，降低接口复杂度，提高系统间接口效率与质量；

·以实时或准实时的方式将整合或计算好的数据向外系统提供。

4）数据应用

·查询应用：平台实现条件不固定、不可预见、格式灵活的按需查询功能；

·固定报表应用：视统计维度和指标固定的分析结果的展示，可根据业务系统的需求，分析产生各种业务报表数据等；

·动态分析应用：按关心的维度和指标对数据进行主题性的分析，动态分析应用中维度和指标不固定。

四、总结

基于分布式技术构建的大数据平台能够有效降低数据存储成本，提升数据分析处理效率，并具备海量数据、高并发场景的支撑能力，可大幅缩短数据查询响应时间，满足企业各上层应用的数据需求。

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