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物联网从低到高可分为四层：感知层、传输层、处理层和应用层，感知层相当于人体的皮肤和五官，进行信息获取；传输层相当于人体的血管和神经中枢，进行数据传递；处理层相当于人的大脑，进行智能处理；应用层相当于人的社会分工，参与不同的社会角色。
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感知层是位于物联网四层模型的最下面一层，是上面各层的基础。它的作用是用来采集各种物体设备的数据，采集设备主要有RFID阅读器，无线传感器、GPS定位系统和各种智能设备如智能手机、个人掌上电脑（PDA）、上网本、笔记本电脑等等。由于感知层的设备终端众多，因此采集到的数据是海量的。为了避免海量数据在网络中传输，造成网络负载过重，甚至在超大海量数据的时候造成网络传输层的堵塞，在进行网络传输之前，由各个感知系统对数据进行预处理，只传输预处理后的关键数据。这将大大减少网络层的传输负载。
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传输层是物联网的交通命脉。它在物联网四层模型中处于感知层和处理层之间，起到承上启下的作用，负责稳定、高效、实时、安全地传输上下层的数据。
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互联网是物联网的核心网络，新的IPv6技术扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。无线通信网络包括：无线局域网（WiFi），无线城域网（WiMAX），无线个域网（Bluetooth和zigBee），无线广域网（3G）。因为其无线的特点以及覆盖范围广，遍及城市的各种办公和娱乐场所，因而为物联网提供了可靠并且不受设备终端位置限制的互联手段。实现“全面、随时、随地”传输感知层数据的作用。
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处理层位于传输层和应用层之间，是物联网智能的源泉。物联网的各种应用之所以称为智能应用，其中的智能就来自于这一层。感知层生成的大量数据预处理后经过传输层传输到处理层，其数据量之巨大是令人惊叹的，如果不进行有效的整合、存储和检索使用，就无法驾驭，物联网系统就无法正常工作，更别谈什么智能。因此处理层必须完成数据的海量存储，对存储的海量数据还必须使用强大的搜索引擎进行检索。处理层应能设计合理的数据挖掘技术对用户需要使用的数据来进行提取使用，保证数据不被滥用，以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。在处理层，可以借助云计算平台来对海量数据进行存储和处理，云平台可以作为物联网数据处理层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。
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应用层是物联网的终极目标，物联网的各种关键技术最终落脚在智能应用。物联网应用以物理世界和信息世界为中心，涵盖各行各业。如智能物流、智能医疗、智能家居、智能农业、智能交通、智能电网等等。物联网应用正处于快速增长时期，具有多样化、规模化、行业化等特点。
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物联网应用层利用处理层存储的各种数据，为各行各业用户提供服务。物联网的应用可分为监管控制型（如污染监控），查询检索型（如智能电网远程抄表），智能控制型（智能交通路灯控制、智能家居控制等），智能扫描型（各种条码、RFID标签扫描、手机钱包、交通运输码ETC应用）等。
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