物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供不同类型的特定服务，其主要功能包括对采集数据的汇集、转换、分析，以及用户层呈现的适配和事件触发等。网络层传送过来的数据在这一层进入各 类信息系统进行处理，通过各种设备解决数据处理和人机交互问题。对于信息的采集，由于从末梢结点获取的是大量的原始数据，这些原始数据对于用户来说只有经过转换、筛选和分析处理后才有实际价值；这些有实际价值内容的应用服务器，根据用户不同的呈现设备来完成信息呈现的适配，并根据用户的设置触发相关的通告信息。同时，当需要完成对末梢结点的控制时，应用层还可完成控制指令的生成和指令的下发控制。应用层按功能可划分为智能处理层和应用接口层两个子层。

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(1)智能处理层。以数据为中心的物联网，其核心功能是对感知数据的智能处理，包括对感知数据的存储、查询、分析、挖掘、理解，以及基于感知数据的决策和行为控制。物联网的价值主要体现在对海量数据的智能处理与智能决策水平上。智能处理利用云计算、数据挖掘、中间件等实现感知数据的语义理解、推理和决策。智能处理层对下层(网络层)的网络资源进行认知，进而达到自适应传输的目的；对上层(应用接口层)提供统一的接口与虚拟化支撑。虚拟化包括计算虚拟化和存储资源虚拟化等。智能决策支持系统是由模型库、数据仓库、联机分析处理(OLAP)、数据挖掘及交互接口集成在一起的。

智能处理层主要包括:①数据库。为适应物联网数据的海量性、多态性、关联性及语义性等特点的需求，在物联网中主要使用关系数据库和新兴数据库系统。②海量信息存储。海量信息早期采用大型服务器存储，基本上是以服务器为中心的处理模式，使用直连存储（DAS),存储设备(包括磁盘阵列、磁带库、光盘库等)作为服务器的外设使用。随着网络技术的快速发展，服务器之间交换数据或向磁盘库等存储设备备份时，都需要通过局域网进行，此时主要应用网络附加存储(NAS)技术来实现网络存储:但这将占用大量的网络开销，严重影响网络的整体性能。③数据中心。数据中心不仅包括计算机系统和配套设备(如通信/存储设备)，还包括冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备及安全装置，这样通过高度的安全性和可靠性提供及时、持续的数据服务，可为物联网应用提供良好的支持。④搜索引擎。Web搜索引擎是一个能够在合理响应时间内，根据用户的查询关键词，返回一个包含相关信息的结果列表服务的综合体。传统的Web搜索引擎是基于查询关键词的，对于相同的关键词，会得到相同的查询结果；而物联网时代的搜索引擎必须从智能物体角度思考搜索引擎与物体之间的关系，主动识别物体并提取有用信息。⑤数据挖掘。物联网需要对海量的数据进行更透彻的感知，要求对海量数据进行多维度整合与分析，更深入的智能化需要普适性的数据搜索和服务，需要从大量数据中获取潜在有用的且可被人理解的模式，其基本类型有关联分析、聚类分析、演化分析等，这些需求都使用了数据挖掘算法。

(2)应用接口层。物联网应用涉及面广，涵盖业务需求多，其运营模式、应用系统、技术标准、信息需求、产品形态均不相同，需要统一规划和设计应用 系统的业务体系结构，才能满足物联网全面实时感知、多业务目标、异构技术融合的需要。应用接口层的主要任务就是将智能处理层所提供的数据信息，按照业务应用需求，采用软件工程方法，完成服务发现和服务呈现，包括对采集数据的汇聚、转换、 分析，以及用户层呈现的适配和事件触发等。

应用接口层是物联网与用户(包括组织机构、应用系统、人及物品)的能力调用接口，包括物联网运营管理平台、行业应用接口、系统集成、专家系统等， 用于支撑跨行业跨系统之间的信息协同、共享、互通。除此之外，应用接口层还可以包括各类用户设手机)、客户端、浏览器等，以实现物联网的智能应用。

应用接口层是物联网发展的体现。目前，物联网的应用领域主要包括绿色农业、工业监控、公共交通、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等。在这些应用领域均已有成功的尝试，某些行业已经积累了很好的应用案例。物联网应用系统的特点是多样化、规模化和行业化，为了保证应用接口层有条不紊地交换数据，需要制定一系列的信息交互协议。应用接口层的协议一般由语法、 语义与时序组成。其中，语法规定智能处理过程的数据与控制信息的结构和格式;语义规定需要发出什么样的控制信息，以及完成什么动作与响应;时序规定事件实现的顺序。对于不同的物联网应用系统，应制定不同的应用接口层协议。例如，智能电网应用接口层的协议，与智能交通应用接口层的协议不可能相同。通过应用层接口协议，实现物联网的智能服务。

物联网是一个十分复杂而又庞大的系统，其体系结构是影响未来发展应用的关键所在，因此需要分阶段、有计划地开展深入的科学研究。