1.2.1 感知层
感知层的主要功能是识别物体、采集信息和自动控制,是物联网识别物体、采集信息的来源[4];它由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。数据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界中发生的物理事件和数据信息,例如各种物理量、标识、音视频多媒体数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理,以提高信息的精度,降低信息冗余度,并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。感知层中间件技术旨在解决感知层数据与多种应用平台间的兼容性问题,包括代码管理、服务管理、状态管理、设备管理、时间同步、定位等。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出反应,实现智能控制。该部分除RFID、短距离通信、工业总线等技术较为成熟外,尚需研制大量的物联网特有的技术标准。
感知层由现场设备和控制设备组成,主要进行工业机器信息的感知以及控制指令的下发。现场设备主要包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、RFID、电动阀门、变送器等,这些设备直接与工业机器相连,担当着感知控制过程的末梢机构。控制设备主要指PLC等控制器,在工业系统中,PLC等控制器用于实现较低层的高速实时的控制功能,这对于工业控制尤为重要。控制设备与现场设备组成了现场总线控制网络,如常用的CAN总线网络、Profibus总线网络等。值得一提的是,工业无线传感器网络(industrial wireless sensor networks,IWSN)作为物联网技术的重要组成部分,通过网关可与现有的现场总线网络并存。IWSN以其高可靠、低成本、易扩展等优势被广泛应用于感知层的实现中,在环境数据感知、工业过程控制等领域发挥着巨大作用。