物聯網層次結構分為三層，自下向上依次是：感知層、網絡層、應用層。感知層位于物聯網三層結構中的最底層，其功能為“感知”，即通過傳感網絡獲取環境信息。感知層是物聯網的核心，是信息采集的關鍵部分。

感知層包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、M2M終端、傳感器網關等，主要功能是識別物體、采集信息，與人體結構中皮膚和五官的作用類似。

對我們人類而言，是使用五官和皮膚，通過視覺、味覺、嗅覺、聽覺和觸覺感知外部世界。而感知層就是物聯網的五官和皮膚，用于識別外界物體和采集信息。感知層解決的是人類世界和物理世界的數據獲取問題。它首先通過傳感器、數碼相機等設備，采集外部物理世界的數據，然后通過RFID、條碼、工業現場總線、藍牙、紅外等短距離傳輸技術傳遞數據。感知層所需要的關鍵技術包括檢測技術、短距離無線通信技術等。

感知層由基本的感應器件（例如RFID標簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標簽和識讀器等基本標識和傳感器件組成）以及感應器組成的網絡（例如RFID網絡、傳感器網絡等）兩大部分組成。該層的核心技術包括射頻識別技術、新興傳感技術、無線網絡組網技術、現場總線控制技術（FCS）等，涉及的核心產品包括傳感器、電子標簽、傳感器節點、無線路由器、無線網關等。

一些感知層常見的關鍵技術如下：

傳感器技術

傳感器是物聯網中獲得信息的主要設備，它最大作用是幫助人們完成對物品的自動檢測和自動控制。目前，傳感器的相關技術已經相對成熟，常見的傳感器包括溫度、濕度、壓力、光電傳感器等，它被應用于多個領域，比如地質勘探、智慧農業、醫療診斷、商品質檢、交通安全、文物保護、機械工程等。作為一種檢測裝置，傳感器會先感知外界信息，然后將這些信息通過特定規則轉換為電信號，最后由傳感網傳輸到計算機上，供人們或人工智能分析和利用。

傳感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，轉換元件也叫傳感元件，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、管理的有用電信號。

射頻識別技術

射頻識別（RFID，Radio Frequency Identification），又稱為電子標簽技術，該技術是無線非接觸式的自動識別技術?？梢酝ㄟ^無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據。它主要用來為物聯網中的各物品建立唯一的身份標示。

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簽、讀寫器以及中央信息系統三部分組成。其中，電子標簽一般安裝在物品的表面或者內嵌在物品內層，標簽內存儲著物品的基本信息，以便于被物聯網設備識別；讀寫器有三個作用，一是讀取電子標簽中有關待識別物品的信息，二是修改電子標簽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簽中讀取的數據信息。

二維碼技術

二維碼（2-dimensional bar code）又稱二維條碼、二維條形碼，是一種信息識別技術。二維碼通過黑白相間的圖形記錄信息，這些黑白相間的圖形是按照特定的規律分布在二維平面上，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數據的識別和處理。

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，后者是以矩陣的形式組成。兩者雖然在形態上有所不同，但都采用了共同的原理：每一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。

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信息傳輸技術之一。藍牙技術既可在移動設備之間配對使用，也可在固定設備之間配對使用，還可在固定和移動設備之間配對使用。該技術將計算機技術與通信技術相結合，解決了在無電線、無電纜的情況下進行短距離信息傳輸的問題。

藍牙集合了時分多址、高頻跳段等多種先進技術，既能實現點對點的信息交流，又能實現點對多點的信息交流。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臺，例如，其傳輸頻段就采用了國際統一標準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，通信的距離有所不同，若功率為0dBm和20dBm，對應的通信距離分別是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信技術。根據這種技術的相關特性來看，它介于藍牙技術和無線標記技術之間，因此，它與藍牙技術并不等同。

ZigBee傳輸信息的距離較短、功率較低，因此，日常生活中的一些小型電子設備之間多采用這種低功耗的通信技術。與藍牙技術相同，ZigBee所采用的公共無線頻段也是2.4GHz，同時也采用了跳頻、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，低于藍牙的速率，但比藍牙成本低，也更簡單。ZigBee的速率與傳輸距離并不成正比，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處于該速率時的傳輸可靠性會變得更高。采用ZigBee技術的應用系統可以實現幾百個網絡節點相連，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精密儀器、消費電子、家居自動化等。然而，ZigBee只能完成短距離、小量級的數據流量傳輸，這是因為它的速率較低且通信范圍較小。

ZigBee元件可以嵌入多種電子設備，并能實現對這些電子設備的短距離信息傳輸和自動化控制。

責任編輯 LK