感知端的技術包括哪些

感知端的技術包括：1、感測器技術，可以幫助人們完成對物品的自動偵測與自動控制；2、射頻辨識技術，無需接觸物體就能透過電磁耦合原理取得物品的相關資訊； 3、二維碼技術；4、藍牙技術；5、ZigBee技術等。

本教學操作環境：windows10系統、Dell G3電腦。

物聯網感知層（端）的關鍵技術包括感測器技術、無線射頻識別技術、二維碼技術、藍牙技術以及 ZigBee技術等。物聯網感知層的主要功能是採集和捕獲外界環境或物品的狀態信息，在採集和捕獲相應信息時，會利用射頻識別技術先識別物品，然後通過安裝在物品上的高度集成微型傳感器來感知物品所處環境資訊以及物品本身狀態資訊等，實現物品的即時監控與自動管理。而這種功能得以實現，離不開各種技術的協調合作。

感測器技術

　　物聯網實現感知功能離不開感測器，感測器的最大作用是幫助人們完成對物品的自動偵測和自動控制。目前，感測器的相關技術已經相對成熟，被應用於多個領域，例如地質勘探、航太探索、醫療診斷、商品質檢、交通安全、文物保護、機械工程等。作為一種偵測裝置，感測器會先感知外界訊息，然後將這些資訊透過特定規則轉換為電訊號，最後由感測網傳輸到電腦上，供人們或人工智慧分析和利用。

　　感測器的物理組成包括敏感元件、轉換元件以及電子線路三部分。敏感元件可以直接感受對應的物品，轉換元件也叫感測元件，主要作用是將其他形式的數據信號轉換為電信號；電子線路作為轉換電路可以調節信號，將電信號轉換為可供人和計算機處理、管理的有用電訊號。

無線射頻辨識技術

　　射頻辨識的簡稱為RFID，該技術是無線自動辨識技術之一，人們又將其稱為電子標籤技術。利用此技術，無需接觸物體就能透過電磁耦合原理取得物品的相關資訊。

　　物聯網中的感知層通常都要建立一個射頻識別系統，該識別系統由電子標籤、讀寫器以及中間資訊系統三部分組成。其中，電子標籤一般安裝在物品的表面或內嵌在物品內層，標籤內存儲著物品的基本信息，以便於被物聯網設備識別；讀寫器有三個作用，一是讀取電子標籤中有關待識別物品的信息，二是修改電子標籤中待識別物品的信息，三是將所獲取的物品信息傳輸到中央信息系統中進行處理；中央信息系統的作用是分析和管理讀寫器從電子標籤中讀取的資料資訊。

二維碼技術

　　二維碼（2-dimensional bar code）又稱二維條碼、二維條碼，是一種資訊識別技術。二維碼透過黑白相間的圖形記錄訊息，這些黑白相間的圖形是按照特定的規律分佈在二維平面上，圖形與計算機中的二進制數相對應，人們通過對應的光電識別設備就能將二維碼輸入計算機進行資料的識別和處理。

　　二維碼有兩類，第一類是堆疊式/行排式二維碼，另一類是矩陣式二維碼。堆疊式/行排式二維碼與矩陣式二維碼在形態上有所區別，前者是由一維碼堆疊而成，後者是以矩陣的形式組成。兩者雖然在形態上有所不同，但都採用了共同的原理：每個二維碼都有特定的字符集，都有相應寬度的“黑條”和“空白”來代替不同的字符，都有校驗碼等。

二維碼有較多的優點：

　　第一，編碼的密度較高，訊息容量很大。一般來說，一個二維碼理論上能容納1850個大寫字母，或2710個數字。如果換算成位元組的話，可包含1108個；換算成漢字，能包含500多個。

　　第二，編碼範圍廣。二維碼編碼的依據可以是指紋、圖片、文字、聲音、簽名等，具體操作是將這些依據先進行數位化處理，再轉換成條碼的形式呈現。二維碼不僅能表示文字訊息，還能表示影像資料。

　　第三，容錯能力強，具有糾錯功能。二維碼局部沾染了油污，變得模糊不清；或者由於二維碼被利器穿透導致局部損壞，在這些極端情況下，二維碼都可以正常識讀和使用。也就是說，只要二維碼損毀面積不超過50%，都可以利用技術手段恢復原有資訊。

　　第四，譯碼可靠性高。二維碼的錯誤率低於千萬分之一，比一般條碼錯誤率低了十幾倍。

　　第五，安全性高，保密性好。

　　第六，製作簡單，成本較低，持久耐用。

　　第七，可隨意縮小和放大比例。

　　第八，能用多種設備讀，如光電掃描器、CCD設想設備等。方便好用，效率高。

藍牙技術

　　藍牙技術是典型的短距離無線通訊技術，在物聯網感知層得到了廣泛應用，是物聯網感知層重要的短距離資訊傳輸技術之一。藍牙技術既可在行動裝置之間配對使用，也可在固定裝置之間配對使用，也可在固定裝置和行動裝置之間配對使用。該技術將電腦技術與通訊技術結合，解決了在無電線、無電纜的情況下進行短距離資訊傳輸的問題。

　　藍牙集合了時分多址、高頻跳段等多種先進技術，既能實現點對點的資訊交流，又能實現點對多點的資訊交流。藍牙在技術標準化方面已經相對成熟，相關的國際標準已經出台，例如，其傳輸頻段就採用了國際統一標準2.4GHz頻段。另外，該頻段之外還有間隔為1MHz的特殊頻段。藍牙設備在使用不同功率時，通訊的距離有所不同，若功率為0dBm和20dBm，對應的通訊距離分別為10m和100m。

ZigBee技術

　　ZigBee指的是IEEE802.15.4協議，它與藍牙技術一樣，也是一種短距離無限通訊技術。根據這種技術的相關特性來看，它介於藍牙技術和無線標記技術之間，因此，它與藍牙技術並不等同。

　　ZigBee傳輸訊息的距離較短、功率較低，因此，日常生活中的一些小型電子設備之間多採用這種低功耗的通訊技術。與藍牙技術相同，ZigBee所採用的公共無線頻段也是2.4GHz，同時也採用了跳頻、分組等技術。但ZigBee的可使用頻段只有三個，分別是2.4GHz（公共無線頻段）、868MHz（歐洲使用頻段）、915MHz（美國使用頻段）。 ZigBee的基本速率是250Kbit/s，低於藍牙的速率，但比藍牙成本低，也更簡單。 ZigBee的速率與傳輸距離並不成正比，當傳輸距離擴大到134m時，其速率只有28Kbit/s，不過，值得一提的是，ZigBee處於該速率時的傳輸可靠性會變得更高。採用ZigBee技術的應用系統可實現數百個網路節點相連，最高可達254個之多。這些特性決定了ZigBee技術能夠在一些特定領域比藍牙技術表現得更好，這些特定領域包括消費性精密儀器、消費性電子、居家自動化等。然而，ZigBee只能完成短距離、小量級的資料流量傳輸，這是因為它的速率較低且通訊範圍較小。

　　ZigBee元件可以嵌入多種電子設備，並能實現這些電子設備的短距離資訊傳輸和自動化控制。具體來說，它具備了以下幾個特點：

       ①網路容量大。由於ZigBee設備可實現與254個網路節點相連，在加上其本身設備的基礎，每個ZigBee網路能同時服務255設備ZigBee網路不僅支援星形、簇形等網路結構，也支援其他複雜的網狀網絡結構。

　　②速率低，近距離。其通訊速率最低為10 Kbit/s，最高為250Kbit/s，傳輸範圍在10m與134m之間。若相鄰節點間的RF發射功率增加，其資訊傳輸範圍最遠可達3km左右，在利用路由的情況下，其節點間的通訊範圍將會更大。

　　③成本低。 ZigBee的協定比較簡單，功率低至藍牙的十分之一，因此，ZigBee對通訊控制器的效能要求較低，這樣一來，只需利用效能不高的8位元微控制器就能實現資料計算。另外，ZigBee的子功能節點代碼只有4KB，在使用ZigBee協定時不需要支付專利費用，因此，成本較低。

　　④低功耗。 ZigBee網路工作週期短，通訊循環次數少，以該種網路連接成的設備一般只有兩種狀態，即睡眠狀態和啟動狀態。舉例來說，要讓ZigBee設備工作半年以上，只需消耗兩顆普通五號乾電池的電量。

　　⑤可靠性高。 ZigBee網路擁有資訊碰撞避免機制，此機制預留了專用資料間隙，可以避免資料衝突和碰撞，提高了ZigBee網路的整體可靠性。

　　⑥短延時。一般情況下，ZigBee網路的延遲範圍為15～30ms，有些對延時比較敏感的應用軟體可以在這樣的延時內進行正常運作。

　　⑦安全性高。 ZigBee傳輸網路之所以具備較高的安全性，是因為該技術採用了三級安全模式。第一級安全模式為無安全設定，第二層安全模式是基於控制清單的防資料外洩機制，第三層安全模式是高階對稱密碼設置，如AES-128加密演算法。為了確保資料的完整性，ZigBee還具有鑑定和檢查資料的功能。

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