跳到主要内容

物联网（IoT）开发名词解释

本文介绍物联网（IoT）领域的常见名词及其解释，包括一些基础概念、技术术语以及特定行业的名词缩写等等。

基础概念​

  • 物联网（IoT）：全称 Internet of Things，是一种将物理设备、传感器和其他物体通过互联网连接起来，实现数据交换和远程控制的技术和概念。IoT 的核心在于“万物互联”，通过传感器、网络和数据处理技术，让设备之间能够相互通信，从而实现智能化的应用场景，如智能家居、智能城市、工业自动化等。
  • 传感器（Sensor）：是一种能够检测物理量（如温度、湿度、压力、光照等）并将其转换为电信号的设备，是物联网系统中的“眼睛”和“耳朵”，负责收集物理世界中的环境数据，为后续的数据处理和决策提供基础信息。
  • 微控制器（MCU）：是一种集成了处理器核心、存储器和输入/输出接口的微型计算机芯片，用于处理传感器数据、执行控制逻辑，并通过通信模块将数据发送到云端或网关，是物联网设备的核心部件之一。
  • 嵌入式系统（Embedded System）：嵌入式系统是集成在其他设备中的计算机系统，用于执行特定的功能。在物联网中，许多设备都包含嵌入式系统。
  • 物联网设备（IoT Device）：连接到物联网的各种设备，例如智能家居设备、传感器、智能手表等。
  • 智能硬件（Smart Hardware）：是指具备联网和智能化功能的硬件设备，如智能灯泡、智能插座、智能手表等，通过物联网技术实现了设备之间的互联互通，为用户提供了便捷的控制和智能化的服务。
  • 网关（Gateway）：是一种设备或软件，用于在不同的网络协议或平台之间进行数据转换和传输，在物联网系统中，网关通常用于将本地设备的数据汇总后发送到云端，同时也接收云端的指令并转发给本地设备。
  • 通信协议（Communication Protocol）：是设备之间传输数据时遵循的规则和标准，它定义了物联网设备之间或设备与云之间如何进行通信和交换数据。物联网中常见的通信协议包括 MQTT、CoAP、HTTP/HTTPS 和 LoRaWAN 等。
  • 物联网云平台（IoT Cloud Platform）：基于云计算提供连接、管理和数据处理功能的软件平台，用于支持大规模的物联网设备连接、管理，并提供数据存储、处理、分析、可视化等功能，常见的云平台包括 AWS IoT、Azure IoT Hub、阿里云 IoT 等。
  • 云计算（Cloud Computing）：一种通过互联网提供计算服务的模式，用于存储和处理物联网设备产生的大量数据。
  • 边缘计算（Edge Computing）：一种将数据处理和分析靠近数据源（如传感器或设备）的技术，而不是将所有数据发送到云端，可以减少延迟，提高数据处理效率，适合对实时性要求较高的物联网应用，如工业自动化和智能交通。
  • 数据分析（Data Analytics）：对物联网设备产生的大量数据进行处理、分析和挖掘，以提取有价值的信息，通过数据分析，可以实现设备状态监测、故障预测、优化控制等功能，从而提高物联网系统的智能化水平。
  • 设备管理（Device Management）：是指对物联网设备进行监控、配置、更新和维护的过程，是物联网系统的重要组成部分，确保设备的正常运行和数据的准确传输，常见的设备管理功能包括设备注册、固件更新、远程配置等。
  • 物联网操作系统（IoT OS）：专门为物联网设备设计的实时操作系统（RTOS），用于管理设备的硬件资源和软件任务，通常具有低功耗、高安全性、可定制性强等特点，常见的物联网操作系统包括 FreeRTOS、Zephyr、RT-Thread 等。
  • 物联网安全（IoT Security）：为了保护物联网设备、网络和数据而采取的安全措施，以防止未经授权的访问和数据泄露。
  • 数字孪生（Digital Twin）：是物理实体在虚拟空间中的数字映射，用于模拟、分析和优化物理实体的行为，在物联网中，数字孪生可以用于设备的状态监测、故障预测和优化控制，提高系统的智能化水平。
  • M2M（Machine-to-Machine）：允许机器之间自动交换数据的一种技术，可实现设备的智能化操作。它涵盖了多种通信技术，包括机器对机器通信、人机交互和移动网络通信。M2M 是物联网的基础，广泛应用于工业自动化、远程监控、智能交通等领域。

通信技术​

  • RFID（Radio Frequency Identification）：一种使用射频信号（无线电波）进行非接触式识别的技术，通过标签和读取器之间的通信实现数据的传输和识别。它广泛应用于物流、零售、医疗等领域，用于资产追踪、身份识别和库存管理等。
  • NFC（Near Field Communication，近场通信）：一种短距离的高频无线通信技术，允许两个设备在相距几厘米的范围内进行数据传输。NFC 是一种特殊的 RFID 技术，它基于 ISO/IEC 14443 标准，通常工作在 13.56 MHz 的频率上，传输速率可达到 106 kbps 到 424 kbps，更适合近距离通信。
  • LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗广域网）：一种用于长距离、低带宽的物联网通信技术，具有覆盖范围广、功耗低、成本低的特点，适合大规模物联网部署，例如 LoRa 和 NB-IoT 都是常见的 LPWAN 技术。
  • LoRa：一种基于扩频技术的 LPWAN 通信技术，旨在实现低功耗设备在长距离内的数据传输。LoRa 技术通过牺牲数据速率（0.3-50kbps）来换取更高的通信距离（城市环境中可达3公里，郊区可达15公里）和低功耗特性，适合大规模物联网应用。LoRa 网络由终端节点、网关、网络服务器和应用服务器组成，支持大量设备的广域连接。
  • NB-IoT（Narrowband IoT）：另一种 LPWAN 技术，基于蜂窝网络实现物联网设备的连接，具有覆盖范围广、功耗低、连接数量多的特点，适合大规模物联网部署，如智能抄表、智能停车等。
  • WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）：一种基于 IEEE 802.11 标准的无线局域网（WLAN）技术，用于在短距离内实现设备之间的无线网络连接。它允许设备（如笔记本电脑、智能手机、平板电脑等）通过无线信号接入互联网或本地网络。
  • Bluetooth（蓝牙）：一种短距离无线通信技术，主要用于设备之间的点对点或点对多点连接。它工作在 2.4GHz 频段，支持音频、数据和控制信号的传输。
  • 蓝牙 BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙）：是蓝牙技术联盟在蓝牙4.0版本中引入的一种低功耗无线通信技术。BLE 专为物联网设计，具有低功耗、快速连接和远距离通信的特点，适合传感器、智能手表、健康医疗设备等对功耗敏感的应用。
  • UWB（Ultra-Wideband，超宽带）：一种无线通信技术，使用超宽带宽的无线电频谱（通常为 500MHz 以上）进行数据传输。它通过发送超短脉冲信号实现高速数据传输和高精度定位。
  • HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）：TCP/IP 协议栈中的一种应用层协议，通常用于在客户端（如浏览器）和服务器之间传输数据，在物联网系统中也可用于设备与云端的通信。
  • MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）：一种轻量级的消息传输协议，适用于物联网设备之间的通信，通过发布/订阅模式实现设备之间的数据传输，具有低带宽、低功耗、高可靠性等特点。
  • CoAP（Constrained Application Protocol）：一种基于 UDP 的协议，用于资源受限的物联网设备之间的通信，类似于 HTTP，但更适合低功耗、低带宽的物联网环境，支持设备之间的简单交互。
  • Zigbee：一种低功耗、短距离无线通信协议，常用于传感器网络和智能家居，支持多跳通信，具有低功耗、低成本、高可靠性等特点，适合大规模设备的组网。
  • Matter：是一种基于 IPv6 的应用层协议，旨在解决智能家居设备之间的互操作性问题。它允许不同品牌和协议的设备（如 WiFi、Thread、以太网）通过统一的应用层标准进行通信，通过蓝牙进行设备配网，支持多管理员（Multi-Admin）特性，使得设备可以同时加入多个生态系统。目前，Matter 由连接标准联盟（CSA）维护，并得到了苹果、谷歌、亚马逊等巨头的支持。
  • OpenThread：由谷歌发布的一个开源项目，实现了 Thread 网络协议。Thread 是一种基于 IEEE 802.15.4 标准的低功耗物联网协议，支持 IPv6，适用于智能家居设备的组网。它通过网状网络架构提高可靠性，并支持设备之间的安全通信。

工业物联网​

  • HMI（Human Machine Interface，人机界面）：指人与机器之间进行信息交互和通信的界面。它允许用户通过图形化界面与机器或系统进行交互，实现控制、监测和操作等功能。HMI 设备通常具备触觉（按钮、触摸屏）、视觉（屏幕显示）和听觉（报警提示）交互功能，广泛应用于工业自动化场景。
  • PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）：专为工业自动化设计，用于监控和控制生产过程中的机械、电气设备。它通过输入/输出接口与传感器、执行器等设备连接，实现自动化控制逻辑。
  • PLM：Product Lifecycle Management，产品生命周期管理。
  • MES：Manufacturing Execution System，生产执行系统。
  • MOM：Manufacturing Operation Management，生产运营系统。
  • PROFINET：是由 PROFIBUS 国际组织（PROFIBUS International，PI）推出的新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。