感知层是物联网的基础,由多种具有感知、识别、控制和执行功能的设备组成。它通过收集各种环境数据信息,将物理世界与信息世界联系起来。实现这一点的主要途径是通过不同类型的传感器来感知物品及其周围环境的信息。感知层应用的技术包括传感器技术、RFID技术、定位技术、图像采集技术等。
在感知物理世界的过程中,不仅要完成数据采集、传输、转发和存储的功能,还要完成数据分析和处理的功能。数据处理:对收集的数据进行分析处理,提取有用的数据。数据处理功能包括协同处理、特征提取、数据融合、数据聚合等。还要完成设备之间的通信和控制管理,实现传感器和RFID采集的数据向数据处理设备的传输。

一.传感器
传感器网络是由传感器、执行器、通信单元、存储单元、处理单元和供能单元等组成的信息收集网络。,其目的在于信息的收集、传输、处理和控制。传感网络结构示意图如图1所示。
图1传感器网络结构示意图
传感器是对物理、化学、空、时间、生物等非电参数信息进行监测,并按照一定的规则将监测结果转换成电信号或其他需要的信号的单元。主要负责物理世界参数信息的采集和数据转换。
执行器主要用于实现决策信息对环境的反馈控制。执行器并不是传感器网络的必要模块,对于只监测不反馈控制的传感器网络来说也是不必要的。
处理单元是传感器的核心单元。它通过运行各种程序处理感测到的数据,通过命令设置将数据发送到通信单元,并将接收到的数据传输到致动器以执行命令。

存储单元主要实现数据和代码的存储功能。存储器主要分为四类:随机存取存储器、只读存储器、电可擦除可编程只读存储器和闪存。RAM用于存储临时数据和接收其他节点发送的数据包。当电源关闭时,数据不会被保存。只读存储器、电可擦除可编程只读存储器和闪存用于存储非临时数据,例如程序源代码。
通信单元主要实现各节点的数据交换,通信模块可分为有线通信和无线通信。有线通信包括Profibus、LONWorks、CAN等。无线通信主要包括射频、大气光通信和超声波。
电源主要为传感器网络各模块的可靠运行提供电能。
上述模块的交互可以实现物理世界的信息采集、传输和处理,为万物互联的实现奠定基础。
传感器软硬件结合,采用嵌入式微处理器和嵌入式软件,传感器一般具有低功耗、小体积、高集成度、高效率和高可靠性等优点,促进了物联网的实现。该传感器还具有以下特性。

1.有限的电源能量
该传感器尺寸小,携带的能量有限。但是传感器数量庞大,成本低廉,分布区域广,部署环境复杂,有些区域甚至人无法到达。因此,在大量的应用中,更换电池来补充传感器节点的电量几乎是不现实的,成本太高。传感器的能量主要消耗在无线通信模块中。无线通信模块在发送信号时能耗最大,在空空闲状态和接收状态下能耗较低。还可以让传感器休眠,然后能耗最少。
2.有限的沟通能力
无线能量消耗和通信距离之间的关系是
E=kdn
式中,E是消耗的能量;k是常数;d是通信距离;参数n满足关系2


