1.2 移动物联网结构

结合当前国内外移动物联网领域发展现状分析，移动物联网及其相关产业在市场上的受重视程度已经远远超出人们的想象，近几年，特别是在移动化理念上的应用受到社会各界的追捧，是现阶段产业发展热潮之一。

在物联网产业发展基础上，移动物联网正逐渐顺应着移动化的无线网络趋势持续发展。如图1-24所示为无线网络标志。

移动物联网技术是一种由多种技术、系统构成的综合性技术，具备互联化、智能化与设备化三大主要特征，技术发展是推动移动物联网及其相关领域发展进程的决定性因素。图1-25为移动物联网分层结构。

1.2.1 感知

移动物联网感知层位于整体结构的最底层，是构成整体系统的核心部分，同时也是信息采集的关键。感知层最大的作用就是进行各类有效信息的采集。

移动物联网感知层技术主要包括以下三个部分，如图1-26所示。

1．RFID射频识别技术

RFID射频识别技术是构成移动物联网系统的关键技术，也是扩展移动物联网行业应用的核心。

移动物联网技术的最终目标是为实现物与物之间的无线连接，而感知层是信息通道，实现移动物联网感知层技术必须满足无线、可靠、自动化等需求，RFID一直被视为是最适合实现感知层技术的自动识别系统，因此将它应用到移动物联网系统中，是必然趋势。图1-27为RFID射频识别技术的应用。

随着射频识别技术的大范围推广与应用，一定程度上也给某些不法分子提供了可乘之机，部分射频标签依附在个人衣服、财物，以及人体中，给人们生命财产安全带来了隐私忧患。如图1-28所示为RFID系统中存在的安全隐患。

2．GPS定位技术

GPS是一种新型定位技术，应用范围广、功能强，它的出现除了应用于军事、科学领域，很大程度上为人们日常生活提供了方便，利于车辆定位、线路导航、手机定位等在内的日常实际应用。图1-29为GPS设备。

1）GPS监控平台

GPS监控平台作为GPS系统的核心，承担着远程监控与管理工作。以车载GPS定位系统为例，GPS监控设备会通过GPS模块会通过无线网络向监控中心实时传递被监控的车辆信息，这时监控中心相关人员就可在电子地图上查看到车辆行驶信息，对其进行跟踪与远程监控。图1-30为GPS监控平台。

2）GPS系统特征

GPS系统涵盖六大主要特征，如图1-31所示。

3）GPS定位技术的应用

移动设备GPS定位：随着移动设备领域的兴起，GPS定位技术也开始谋求更多的发展机遇，移动设备上的GPS导航应用，必定将受到大范围追捧。移动设备GPS定位是智能手机与GPS技术的有效融合，如图1-32所示。

移动设备定位APP：2010年苹果公司IOS应用平台推出“查找我的iPhone”应用程序，该程序的推出在很大程度上解决了用户对遗失手机的担忧。用户只要在iPhone设备上免费下载该程序，并使用私人Apple ID账号进行登录，并将设备自带的定位功能打开，便可以无所顾虑的使用iPhone。

当用户发现移动设备，例如，iPhone、iPad丢失时，即可通过个人Apple ID进入“查找我的iPhone”对设备进行追踪，查找设备下落，如图1-33所示。

例如，由Nike推出的辅助运动应用的功能，主要是在没有传感设备的情况下，通过智能手机与GPS定位技术对用户跑步线路、进度进行追踪与标识，在一定程度上能够起到激励的作用，如图1-34所示。

移动设备定位产品：市场上有专为老人设计的智能定位手表，主要以智能传感技术为核心，并且结合云计算、大数据等先进技术，涵盖多种功能，例如，定位查询、自动报警、语音通话等，为老人的安全与健康提供了重要保障，如图1-35所示。

另外，只要利用智能设备与该产品进行无线连接，就可以随时随地对老人的所处位置、状态进行实时追踪，还可设置电子围栏，老人一旦跨出安全区域，该产品就会自动报警，并将信息及时反馈给与其相连接的智能设备终端。老人在遇到紧急情况时，只要按下手表上的报警键，家人会及时收到反馈信息，十分方便。

3．智能嵌入技术

嵌入式技术是移动物联网感知层中较为成熟的技术之一，两者之间的互联，是移动物联网在嵌入式系统中的拓展与继承。

智能嵌入式系统是一款能实现软硬件剪裁的以计算机技术为核心的应用系统。满足应用系统对计算机系统的低成本、可靠性、功能性需求。同时，还可以实现对其他智能设备的监视、管理目的。图1-36为智能嵌入系统示意图。

嵌入式微处理器是构成智能嵌入体系的核心，那么嵌入式微处理器分为哪几种呢？图1-37为嵌入式微处理器的分类。

智能嵌入式技术与智能家居：随着嵌入式技术与新兴信息技术的不断发展，智能化概念应运而生，智能家居深入人心。早前，智能家居是基于嵌入式技术基础上结合有线技术实现的，后来为了解决有线技术布线困难、高成本这一难题，基于无线环境下形成的智能嵌入式家居诞生。图1-38为嵌入式智能家居系统。

将嵌入式技术应用到智能家居系统中，又能起到哪些作用呢？图1-39为嵌入式智能家居系统的作用。

嵌入式智能家居产品：欧洲是嵌入式家居产品的发源地，虽然嵌入式智能家居产品进入中国已有一段时间，但在近几年，才逐渐走向成熟，广为人知，深受人们追捧。在国内，现阶段智能嵌入式家电正引领着未来智能家电发展，如图1-40所示。

嵌入式冰箱与普通冰箱不一样的是，它能够与其他嵌入式家电，乃至橱柜融为一体，这样可以保障厨房的整体性和一致性，是当前注重美观性消费群体的首选，如图1-41所示。

另外，由于嵌入式冰箱对空间面积与尺寸的要求相对较高，此外，为了避免冰箱出现潮湿等情况，务必将其放置到离水槽与煤气较远的地方，因此并非所有的家庭都可以选择嵌入式冰箱，所以在购买前一定要仔细核对厨房面积。

嵌入式燃气灶的安装需要将橱柜表面做成凹字形，同时将灶柜与橱柜置于同一平面上，如图1-42所示。

不锈钢、搪瓷、玻璃以及特氟隆是嵌入式燃气灶的四种主要材质，其中特氟隆以不沾油为卖点，深受市场以及消费者的喜爱。此外，还以嵌入式灶具外观纤薄、美观、可以有效地节省空间、容易清洗，保证了厨房的完整性，很多家庭在装修新房时都选用了这一类型的燃气灶具。图1-43为嵌入式燃气灶结构图。

国内嵌入式智能家电产品面临的难题：当前国内嵌入式家电市场仍然处于初步发展阶段，市场认知度普遍较低。另外，尽管嵌入式家电凭借其实用性与美观性特点，在国内市场的上升空间巨大，但在当前鱼龙混杂的家电市场中，大量产品缺乏标准化管理，价格昂贵，还存在一定的安全隐患，使消费者不敢轻易购买。

综上所述，想要实现嵌入式家电这一外来产品在国内市场的生根发芽，需要解决的问题还有很多。图1-44为国内嵌入式家电面临的难题。

（1）价格昂贵：与普通家居设备相比，嵌入式家电无论是在制造技术还是工艺上都更加高端，并且目前国内市场上售卖的大部分嵌入式家电均是国外品牌，因此商品价格与外置式普通家电相比差距甚大，如图1-45所示。

（2）安装繁杂：针对当前国内嵌入式家居市场应用家电的安装问题，提出了两种建议，一是消费者向产商提供电器尺寸、风格等信息，由厂家直接进行配货，最终由消费者自行完成组装；二是直接由电器厂商提供产品并安装。

但事实上，无论是哪种方案，最终的产品安装还是需要找专业的装修公司完成，既浪费时间，又浪费金钱。

（3）缺乏统一：在国外，嵌入式家电市场都成立了专门的产商协会，特别应对产品标准定制。因此，消费者想要购买家电时，只需要告诉产品设计师自己的需求，包括型号、大小、品牌等，设计师就可以通过软件设计系统，根据消费者需求为他们筛选与其要求最相符合的嵌入式产品，并按照嵌入式家电市场制定的尺寸公认标准量身定制嵌入式橱柜。

这样既能满足消费者需求，保障产品尺寸，还能监督产品质量，在国外市场十分常见。

（4）外企盛行：当前国内嵌入式家居市场，普遍都是外来企业，其中包括西门子、伊莱克斯、博世、三星等国外知名家电厂商，这些外企凭借高新的嵌入式技术打入中国市场。比如，西门子冰箱，伊莱克斯的多功能组合灶具等，如图1-46所示。

1.2.2 网络

移动物联网网络层涵盖各种互联网与通信网络技术，是一个整合网络。此外，网络层通过与感知层和应用层的上下连接，为系统提供基础设施服务。

1．无线网络技术

无线网络技术是实现无线移动通信的基础与前提。无线网络的应用既能为用户提供近距离的语音和信息连接，也能保障远距离的跨越国家与地域的互联。无线网络系统主要涵盖包括红外线及射频识别等在内的技术，除了在传媒介质上的应用外，与有线网络的用途近乎相同，如图1-49所示。

1）无线网络技术原理

传统的有线网络是通过网线实现与计算机设备的连接，无线网络则是通过电波完成网络连接。现阶段，无线路由器是最为常见的无线网络载体，因此在无线路由器电波覆盖范围内都可以使用无线网络进行设备联网。

当无线路由器与ADSL线路连接时，我们可以将该线路称为网络热点，如图1-50所示。

2）无线网络技术优势

无线网络技术是实现移动化通信与个性化通信的决定性因素，是互联网与无线通信技术融合的产物，与传统不可移动网络相比较，具有一定的优势。如图1-52所示为无线网络的优势。

3）无线网络技术应用

（1）日常休闲：2010年以来，国内无线网络应用范围日益广泛，无论是公共场所，还是私人区域，大到机场，小到公交，随处可见的无线网络成为当下的潮流指标，深受年轻人追捧的同时，也逐渐吸引着大量中老年用户。

例如，餐厅为顾客提供无线网络，成为吸引用户的一种销售策略，一定程度上无线网络的覆盖，可以带动餐厅营业额增加，如图1-53所示。

（2）客运列车：2014年，我国国内首列具备Wi-Fi服务功能的客运列车T809开通，从广州到香港九龙，乘客可以全程享受无线网络带来的便捷。无线网络T809的投入运行标志着其在铁路领域的首次应用取得成功，中国铁路无线时代来临。

无线列车开通后，乘客可以通过移动设备连接网络，在车厢内不仅可以观看各类电影、电视，还能玩游戏、刷微博、发邮件，十分方便，如图1-54所示。

（3）智能家居：智能家居是智能家庭的分支，是将各种智能化技术与家电设备相结合的结果，与普通家居结构相比，智能家居具备网络连接功能，是实现智能化、信息化、自动化家庭的最佳途径。

另一方面，智能家居还能有效提升人们的日常生活质量。传统家居网络布局一般采用有线网络，但随着居民经济水平的提升与智能产业的不断发展，无线网络应用开始进入家居网络布局中，不仅美观，还提升了家居网络的灵活性，是智能家居的必然趋势。图1-55为无线智能家居布局。

随着新兴产业与先进技术的不断涌现，与无线网络技术相关联的领域也随着增多，无线网络逐渐成为现代化社会日常生活与工作都不可或缺的一部分。该技术彻底改变了早前的网络格局，特别是智能移动设备的加入，使得网络从室内走向户外，大大提升了应用范围，技术价值得到了充分展现。

2．无线数据通信技术

无线数据通信技术是一种利用电磁波信号进行数据自由传输与交换的新型通信形式。在与移动终端设备连接时，实现的无线通信又可称为移动通信技术或者无线移动技术，如图1-57所示。

需要了解的是，无线数据通信技术是基于有限数据通信技术上的延伸，数据交换与传输是互联网与计算机相结合的交互方式，最终目的是满足人与设备、设备与设备之间的通信需求。

1.2.3 应用

移动物联网架构的应用层实现了现代移动物联网技术与专业领域的结合，为智能化产业应用提供了完善的解决方案。图1-57为移动物联网应用层结构。

（1）智能数据传输：移动物联网的智能信息传输是指利用互联网与电信网络之间的有效融合，实现系统各数据间的自由传输，以达到信息交互与共享的目的。智能数据传输过程中，无线网是关键技术支持，特别是以3G为首的移动网络更是数据传输的载体与有力支撑。

移动物联网与移动3G网络的连接，将彻底改变人们的生活方式，将为人类社会创造更为便捷的智能系统。例如，台湾艺人林志颖的智能豪宅，由他亲自参与设计，该豪宅也被外界称为能与比尔·盖茨豪华别墅相媲美的“全球化最智能的未来私宅”。

据了解，远程控制是该智能豪宅的核心所在，这一技术可以帮助长期在外工作的林志颖，通过智能手机进行远程连接，实现对家中所有智能设备的控制。图1-59为手机远程控制示意图。

通过智能远程监控系统，无论在多远的地方，都可以随时随地掌握家中的一切信息，进行实时监控。图1-60为智能监控功能示意图。

（2）智能数据处理：移动物联网是一个智能网络体系，面对大量数据信息，想要实现智能化就需务必对其进行智能分析与处理，而移动物联网应用层就是提供智能服务的主要场所。图1-61为智能处理的结构。

智能处理工作是指通过云计算、模糊模式识别等先进技术对系统内部接收到的数据信息进行智能分析与处理的过程。通过RFID射频识别技术与感应芯片，使移动物联网系统具备信息感知与识别能力，通过这些海量信息人们可以进行更深层次的系统、软件开发，实现人与网络的互联。

例如，使用传感器可以有效降低交通事故发生概率。通过在道路上安装传感器节点，并将其与移动智能设备连接，当车辆在桥面上行驶时，司机有可能无法掌握桥对面的情况，这时候传感器设备会通过感知功能向驾驶者传递路面信息，驾驶者接收到信息就会降速，以免事故发生。另外，传感器还能监测实时车流数量，实时路况等信息，为驾驶者提供了安全、智能的驾驶环境。传感技术的投入使用，是智能交通的重要体现。图1-62为智能交通管理示意图。