1.2 物聯網工程簡介

物聯網工程的規劃、設計和實施是一個復雜的系統工程，了解其主要過程、方法與要素，是完成物聯網工程的前提和基礎。

1.2.1 物聯網工程的概念

物聯網工程是研究物聯網系統的規劃、設計、實施與管理的工程科學，要求物聯網工程技術人員根據既定的目標，依照國家、行業或企業規范，制訂物聯網建設的方案，協助工程招投標，開展設計、實施、管理與維護等工程活動。物聯網工程除了具有一般工程所具有的特點，還需要掌握以下內容：

（1）了解物聯網系統的原理、技術、安全等知識，了解物聯網技術的現狀和發展趨勢。

（2）熟悉物聯網工程設計與實施的步驟、流程，熟悉物聯網系統設備及其發展趨勢，具有設備選型與集成的經驗和能力。

（3）掌握信息系統開發的主流技術，具有基于無線通信、Web服務、海量數據處理、信息發布與信息搜索等的綜合開發的經驗和能力。

（4）熟悉物聯網工程的實施過程，具有協調評審、監理、驗收等各環節的經驗和能力。

1.2.2 物聯網的架構

物聯網架構一般分為感知層、網絡層、平臺層和應用層，如圖1.4所示。

感知層：負責信息采集和物物之間的信息傳輸，信息采集的技術包括傳感器技術、自動化儀表技術、RFID技術、多媒體技術等，信息傳輸技術包括長/短距離無線通信技術、自組織網絡技術、協同信息處理技術、傳感器中間件技術等。感知層的功能是實現物聯網全面感知的核心能力，是物聯網中關鍵技術、標準化、產業化等方面亟待突破的部分，關鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本的問題。

網絡層：利用無線網絡和有線網絡對采集的信息進行編碼、認證和傳輸，廣泛覆蓋的移動通信網絡是實現物聯網的基礎設施。網絡層是物聯網中標準化程度最高、產業化能力最強、技術最成熟的部分，關鍵在于對物聯網進行優化和改進，形成協同感知的網絡。

平臺層：主要對信息進行處理，采用模式識別、數據融合、數據壓縮等技術提高信息的精度，降低信息冗余度，實現原始級、特征級、決策級的信息處理。

應用層：提供豐富的基于物聯網的應用，是物聯網發展的根本目標，將物聯網技術與行業信息化需求相結合，實現廣泛智能化應用的解決方案，關鍵在于行業融合、信息資源的開發利用、低成本高質量的解決方案、信息安全的保障，以及有效的開發模式。

1.2.3 物聯網工程的常用技術

物聯網工程涉及的眾多技術，常用的技術包括以下幾種。

（1）傳感器技術：這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數字信號，就需要把傳感器的模擬信號轉換成數字信號后計算機才能處理。

（2）射頻識別技術：射頻標簽是產品電子源代碼（EPC）的物理載體，附著于可跟蹤的物體上，可全球流通，并對其進行識別和讀寫。RFID（Radio Frequency Identification）技術作為構建物聯網的關鍵技術近年來受到人們的關注。

（3）無線傳感器網絡：無線傳感器網絡是集無線射頻技術和嵌入式技術于一體的綜合技術。

（4）嵌入式系統：嵌入式系統是計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物，這決定了它是技術密集、資金密集、知識高度分散、不斷創新的集成系統。同時，嵌入式系統又是針對特定應用需求而設計的專用計算機系統。

（5）物聯網云平臺：物聯網云平臺基于云計算、大數據技術，承載物聯網項目大數據的存儲、檢索、管理、實時分析處理等功能，同時為各種不同的物聯網應用提供統一的應用服務交付接口。

1.2.4 物聯網工程的內容

因具體應用的不同，不同物聯網工程的內容也不相同，但通常都包括以下內容：

（1）感知系統。感知系統是物聯網工程的最基本組成部分，感知系統可能是自動條碼識讀系統、RFID系統、無線傳感器網絡等。

（2）傳輸系統。將感知的信息接入Internet或數據中心，需要建設接入系統與傳輸系統。接入系統可能包括無線接入（如Wi-Fi、ZigBee和NB-IoT等）系統及有線接入系統。

（3）存儲系統。通常使用數據庫管理系統和高性能并行文件系統。

（4）處理系統。物聯網工程會收集大量的原始信息，各類信息的格式、含義、用途各不相同。為了有效處理、管理和利用這些信息，需要有通用的處理系統。處理系統通常采用模式識別、數據融合、數據壓縮等技術提高信息的精度，降低信息冗余度，實現原始級、特征級、決策級的信息處理。

（5）應用系統。應用系統是最頂層的內容，是用戶看到的物聯網功能的集中體現，如智慧家居、智慧電網、智慧農業和智慧交通等。

（6）機房。機房是信息匯聚、存儲、處理和分發的核心，任何物聯網工程都需要一個機房。

1.2.5 物聯網工程的組織

1.組織方式

物聯網工程通常有兩種組織方式：

（1）政府工程：由政府撥款，這類工程具有示范性質，一般通過招標或直接指定承擔單位和負責人，并組織工程管理機構，自上向下進行組織實施。

（2）普通工程：一般采用項目經理制，通過投標等方式獲取工程的承建權，組織施工隊伍按照合同組織項目實施。

2.組織機構

物聯網工程的組織機構如下：

（1）領導小組：負責協調各部門的工作、解決重大問題、進行重大決策、指導總體的工作、審批各類方案、組織項目驗收。

（2）項目小組：進行系統需求分析，制訂項目總體方案、工程實施方案，確定所使用的標準、規范，設計全局性的技術方案，對項目的實施進行宏觀管理和控制，進行質量管理。

（3）技術開發小組：根據制訂的總體方案，完成具體的設計、開發、安裝與測試工作，制作各種技術文檔，并進行技術培訓。

3.工程監理

工程監理的作用是指在物聯網工程的建設過程中，為論證建設方案、確定系統集成商、控制工程質量等提供服務，其核心作用是控制工程質量，包括工程材料的質量、設備的質量、施工的質量等。

工程監理通常是具有相關資質的第三方，可通過招標確定。工程監理的主要工作包括：

（1）審查建設方案是否合理、所選設備質量是否合格。

（2）審查基礎建設是否完成、通信線路敷設是否合理。

（3）審查信息硬件平臺是否合理、是否具有可擴展性，軟件平臺是否統一、合理。

（4）審查應用軟件的功能和使用方式是否滿足需求。

（5）審查培訓計劃是否完整、培訓效果是否達到預期目標。

（6）協助用戶進行測試和驗收。