物联网设计与开源实现

为了更好的实践物联网关键技术，设计一套满足 物联网体系结构 的开源框架。开源框架实现了物联网体系结构各层级的基础功能，如下图所示。

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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

BC35-G 是一款高性能、低功耗的多频段 NB-IoT 无线通信模块，支持 B1/B3/B8/B5/B20/B28 频段，在设计和AT指令上与BC95兼容。

小熊派开发板右上角的开关拨到AT-PC一端，则模组直接与PC相连，方便调试。

指令：AT

功能：测试AT指令功能是否正常

示例：

指令：AT+CSQ

功能：返回从 UE 接收到的信号强度指示 <rssi> 和信道误码率 <ber> ，其中第一个值rssi应当在0-31之间，如果为99则表示信号无法检测，第二个参数ber因为模组当前不支持，所以始终为99。

示例：

指令：AT+CEREG

功能：查询当前 EPS 网络注册状态，该指令返回的第一个参数为0则表示禁止网络注册URC，第二个参数表示网络注册状态，1表示已注册本地网，5表示已注册漫游网络，其余值则表示注册失败。

示例：

指令：AT+CGATT

功能：该命令用于查询当前是否将 UE 附着于 PS 域，返回值为1则表示已附着，即网络激活成功。

示例：

指令：AT+CGPADDR

功能：该命令用于查询模组当前的ip地址。

示例：

由于NB-IoT模组可以直接对接IoT平台，所以在单独测试使用UDP连接时，需要 在激活网络成功之后，在获取ip地址之前，关闭IoT平台注册功能 。

使用如下命令禁止该功能：

首先我们需要搭建一个UDP服务器，有两种方式：

因为 NB-IoT 模组直接注册的是公网ip地址，所以这里我们使用第一种方式，在Linux服务器上运行一个Python编写的UDP测试服务器：

这里的Python程序如下：

运行：

效果如下：

使用AT命令连接UDP服务器，首先需要创建一个 UDP 类型的 Socket，创建socket的指令如下：

其中第一个参数是socket类型，DGRAM表示UDP，STREAM表示UDP；第二个参数表示协议类型，UDP 为 17， UDP 为 6，最后一个参数指定socket使用的本地端口，如果为0则表示随机分配。

所以创建UDP socket的示例如下：

指令：

其中第一个参数是由 AT+NSOCR 返回的 Socket 编号，第二个参数是UDP服务器ip地址，也可以使用域名，第三个参数是UDP服务器开启监听的端口，第四个是发送数据的长度，最后一个是要发送的十六进制数据。

示例：

发送之后，在服务器端也可以看到：

模组发送数据到服务器后，服务器会自动发送消息，模组会打印出收到信息的提示：

该信息表示编号为1的socket收到了18字节的数据。

可以使用如下命令查看收到的数据，第一个参数是socket编号，第二个参数是查询的数据长度：

查看刚刚收到的数据：

其中收到的数据为倒数第二个参数，是十六进制格式：

使用 在线工具 将数据转化为字符串即可：

通信完毕之后，可以使用下面的命令关闭最开始创建的socket：

示例：

智能机器人可以接收周围环境的信息，所用到的物联网部件是传感器。传感器可以将感受到的外界信息（如温度、湿度、光照等）转换成电信号，然后发送给控制器，再由控制器发出相应的指令，实现对机器人的 *** 作。

物联网（TheInternetofThings，简称IOT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

通过以上可以了解，物联网有最基本的三层：

1、感知层：利用各种传感器采集数据。

2、传输层：将数据传输至服务端（应用层）。

3、应用层：将数据进行分析、存储、计算、分发等。

那么如何运作物联网？我想题主应该是想问物联网如何真正应用在日常生活和工作中。

举几个例子：

1、智慧农业，利用物联网技术实现定期灌溉或是按需灌溉；传感器采集现场温湿度、了解现场情况，如果发现湿度过低，会将信息反馈至服务器端，服务端接收后根据程序设置向淋喷系统下方指令一小时后进行一次灌溉，灌溉量是多少。

2、智慧工厂，利用传感器采集现场设备生产信息，例如：温度、压力、流量、振动等等，发现异常后，及时控制设备开关，避免发生故障。

3、智能家居，家中电器设备全部联网后，房屋主人或是被授权用户可以远程控制其开关，或是做好启用、停用机会。

实际上，生活和工作中有很多场景已经物联网化，大到视频天网工程、小到门禁打卡，还有实时公交、水电煤远程抄表控制等等，未来会有越来越多的场景用到物联网技术。

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