センシング側にはどのような技術が含まれていますか?

知覚側の技術には次のものが含まれます: 1. 人々がアイテムの自動検出と自動制御を完了できるようにするセンサー技術; 2. 電磁結合の原理を通じてアイテムに関する関連情報を取得できる無線周波数識別技術3. QRコード技術、4. Bluetooth技術、5. ZigBee技術など

このチュートリアルの動作環境: Windows 10 システム、Dell G3 コンピューター。

IoT 認識層 (端) の主要技術には、センサー技術、無線周波数識別技術、QR コード技術、Bluetooth 技術、ZigBee 技術などが含まれます。 IoT知覚層の主な機能は、外部環境や物品の状態情報を収集および取得することであり、対応する情報を収集および取得する際には、無線周波数識別技術を使用して、まず物品を識別し、次に高度なセンシングによってそれらを感知します。物品に組み込まれたマイクロセンサーにより、物品が置かれている環境に関する情報と物品自体の状態に関する情報により、物品のリアルタイム監視と自動管理が可能になります。この機能の実現には、さまざまなテクノロジーの連携・協力が不可欠です。

センサー技術

モノのインターネットは、センサーなしではセンシング機能を実現できません。センサーの最大の役割は、人々のセンシング機能を支援することです。アイテムの自動検出と検出、自動制御。現在、センサー関連技術は比較的成熟しており、地質探査、航空宇宙探査、医療診断、商品品質検査、交通安全、文化財保護、機械工学などの多くの分野で使用されています。検出デバイスとしてのセンサーは、まず外部情報を感知し、次にその情報を特定のルールに従って電気信号に変換し、最終的にセンサーネットワークを介してコンピューターに送信し、人間や人工知能による分析と利用を可能にします。

センサーの物理的構成には、感応素子、変換素子、電子回路の 3 つの部分が含まれます。センシティブ コンポーネントは、対応するアイテムを直接感知できます。変換コンポーネントは、センシング コンポーネントとも呼ばれます。その主な機能は、他の形式のデータ信号を電気信号に変換することです。電子回路は、変換回路として、信号を調整し、電気信号を信号に変換できます。人やコンピュータによって使用され、有用な電気信号の処理と管理。

Radio Frequency Identification Technology

Radio Frequency Identificationの略称はRFIDであり、無線による自動識別技術の一つです。 、そして人々はそれを電子ラベル技術と呼びます。この技術を利用すると、電磁結合の原理により、物体に触れずに物品の情報を取得することができます。

モノのインターネットの認識層は通常、電子タグ、リーダーとライター、および中間情報システムで構成される無線周波数識別システムを構築します。このうち電子タグは、物品の表面や物品の内層に埋め込まれているのが一般的で、IoT機器による識別を容易にするために物品の基本情報をタグに格納しており、リーダーには3つの機能があります。 2つ目は電子タグ内の識別対象物品の情報を変更することであり、3つ目は取得した物品情報を中央情報システムに送信して処理することであり、中央情報システムの機能は以下の通りである。リーダーが電子タグから収集したデータ情報を解析・管理するシステムです。

QR コード技術

QR コード (2 次元バー コード)。2 次元バー コード、2 次元バーとも呼ばれます。コードは情報識別技術です。 QR コードは、白黒のグラフィックで情報を記録します。この白黒のグラフィックは、特定の規則に従って 2 次元平面上に配置されます。グラフィックは、コンピュータ内の 2 進数に対応します。人々は、対応する光電認識装置を使用して、QR コードを識別することができます。二次元コード コードは、データの識別と処理のためにコンピュータに入力されます。

QR コードには 2 種類あり、1 つはスタック/ライン QR コード、もう 1 つはマトリックス QR コードです。積層/ライン QR コードとマトリクス QR コードには形状の違いがあり、前者は 1 次元コードを積み重ねて構成され、後者はマトリクスで構成されます。この 2 つは形式は異なりますが、原理は同じで、それぞれの QR コードには特定の文字セットがあり、対応する幅の「黒いバー」と「空白」で異なる文字を置き換える、チェック コードなどが存在します。

QR コードには多くの利点があります:

まず、コーディング密度が高く、情報容量が大きいことです。一般に、QR コードには理論的には 1850 個の大文字または 2710 個の数字を含めることができます。バイトに変換すると 1108 個、漢字に変換すると 500 個以上含まれることがあります。

次に、コーディング範囲が広いです。 QR コードのエンコードの基礎となるのは、指紋、画像、テキスト、音声、署名などです。具体的な操作は、まずこれらの基礎をデジタル化し、次にバーコードに変換することです。 QRコードは文字情報だけでなく画像データも表現できます。

第三に、強力な耐障害性とエラー訂正機能を備えています。 QRコードの一部に油が付着してかすれたり、鋭利な物体が突き刺さってQRコードの一部が破損した場合でも、QRコードは正常に読み取ってご利用いただけます。つまり、QRコードの損傷領域が50％を超えない限り、技術的手段を使用して元の情報を復元することができます。

第四に、復号の信頼性が高い。 QR コードのエラー率は 1,000 万分の 1 未満で、通常のバーコードのエラー率の 10 分の 1 以上です。

5 番目に、高いセキュリティと優れた機密性。

第六に、製造が簡単で、低コストで耐久性があります。

7 番目に、スケールを自由に縮小したり拡大したりできます。

8番目に、光電スキャナやCCD設計装置など、さまざまなデバイスで読み取ることができます。便利で使いやすく、効率的です。

Bluetooth 技術

Bluetooth 技術は代表的な近距離無線通信技術であり、インターネットの認識層で広く使用されています。モノのインターネット（Internet of Things） 知覚層における重要な近距離情報伝送技術の 1 つ。 Bluetooth テクノロジーは、モバイル デバイス、固定デバイス、または固定デバイスとモバイル デバイスの間でペアリングできます。この技術は、コンピュータ技術と通信技術を組み合わせて、ワイヤーやケーブルを使用しない短距離情報伝送の問題を解決します。

Bluetooth は、時分割多重アクセスや高周波セグメント ホッピングなどのさまざまな先進技術を統合しており、ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイントの両方の情報交換を実現できます。 Bluetoothは技術標準化が比較的成熟しており、送信周波数帯域には国際統一規格の2.4GHz帯が採用されるなど、関連する国際規格が導入されています。また、この周波数帯の外側には1MHz間隔の特殊な周波数帯が存在します。 Bluetooth 機器の使用電力が異なると通信距離も異なり、電力が 0dBm の場合は 10m、20dBm の場合は通信距離は 100m となります。

ZigBee テクノロジー

ZigBee は IEEE802.15.4 プロトコルを指し、Bluetooth 技術と同様に近距離無線通信技術です。この技術の関連特性によれば、Bluetooth 技術と無線タグ技術の中間の技術であり、Bluetooth 技術と同等ではありません。

ZigBee は、短距離かつ低電力で情報を送信できるため、日常生活の一部の小型電子機器間で頻繁に使用される低電力通信技術です。 Bluetooth テクノロジーと同様に、ZigBee で使用される公衆無線周波数帯域も 2.4 GHz であり、周波数ホッピング、グループ化、その他のテクノロジーも使用されます。ただし、ZigBee で使用できる周波数帯域は、2.4GHz (公衆無線周波数帯域)、868MHz (ヨーロッパで使用されている周波数帯域)、および 915MHz (米国で使用されている周波数帯域) の 3 つだけです。 ZigBee の基本速度は 250Kbit/s であり、Bluetooth の速度よりも低いですが、Bluetooth よりも低コストで簡単です。 ZigBeeの速度は伝送距離に比例せず、伝送距離を134mに延長しても28Kbit/sに過ぎませんが、この速度になるとZigBeeの伝送信頼性が高くなるという点は特筆すべきです。 。 ZigBee テクノロジーを使用したアプリケーション システムは、最大 254 の数百のネットワーク ノードを接続できます。これらの特性により、ZigBee テクノロジーは、民生用精密機器、家庭用電化製品、ホーム オートメーションなどの特定の分野で Bluetooth テクノロジーよりも優れたパフォーマンスを発揮できることが決まります。しかし、ZigBeeは低速かつ通信範囲が狭いため、短距離で小規模なデータトラフィックの伝送しか実現できません。

ZigBee コンポーネントはさまざまな電子機器に組み込むことができ、電子機器の近距離情報伝達や自動制御を実現できます。具体的には以下のような特徴があります。

①ネットワーク容量が大きい。 ZigBee デバイスは 254 のネットワーク ノードに接続でき、独自の機器に基づいて、各 ZigBee ネットワークは同時に 255 のデバイスにサービスを提供できます。ZigBee ネットワークは、スター、クラスター、その他のネットワーク構造をサポートするだけでなく、他の複雑なネットワークもサポートします。ネットワーク構造。

②低速、近距離。通信速度は最低10Kbit/s、最高250Kbit/sで、伝送距離は10m～134mです。隣接ノード間のRF送信電力が増加すると、情報伝送距離は最大約3kmに達し、ルーティングを利用すればノード間の通信距離はさらに広がります。

③低コスト。 ZigBeeはプロトコルが比較的シンプルで消費電力がBluetoothの10分の1と低いため、通信コントローラに要求される性能が低く、性能の低い8ビットマイコンだけでデータ演算を実現できます。 。また、ZigBeeサブファンクションノードのコードはわずか4KBであり、ZigBeeプロトコルを使用する際に特許料を支払う必要がないため、コストが低くなります。

④低消費電力。 ZigBee ネットワークの動作サイクルは短く、通信サイクルの数も少ないため、このネットワークに接続されているデバイスの状態は通常、スリープ状態とアクティブ状態の 2 つだけです。たとえば、ZigBee デバイスを半年以上動作させるには、通常の単 3 形乾電池 2 本分の電力しか消費しません。

⑤高い信頼性。 ZigBee ネットワークには情報衝突回避メカニズムがあり、データの競合や衝突を回避するために専用のデータ ギャップを予約し、ZigBee ネットワーク全体の信頼性を向上させます。

⑥少し遅れます。通常の状況では、ZigBee ネットワークの遅延範囲は 15 ～ 30 ミリ秒であり、遅延に敏感な一部のアプリケーション ソフトウェアはこの遅延内で正常に動作します。

⑦高い安全性。 ZigBee伝送ネットワークが高いセキュリティを誇る理由は、3段階のセキュリティモードを採用しているためです。第 1 レベルのセキュリティ モードはセキュリティ設定なし、第 2 レベルのセキュリティ モードは制御リストに基づくデータ漏洩防止メカニズム、第 3 レベルのセキュリティ モードは AES-128 暗号化アルゴリズムなどの高度な対称パスワード設定です。 。データの整合性を確保するために、ZigBee にはデータを識別してチェックする機能もあります。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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