物联网关键技术

物联网关键技术（精选十篇）

物联网关键技术 篇1

物联网作为未来网络发展的主要驱动力, 其概念的提出已经很久, 最近几年由于和大数据的结合, 已经成为下一代网络的整合部分, 是在当前互联网基础上的功能和范围的延伸。物联网技术主要通过统一编码物品和制作通讯协议, 将传感技术结合通信、控制技术按照标准将任何物品之间、以及物品与互联网之间相连, 进行信息的共享和管理。2005年在信息社会世界峰会 (WSIS) 上, 国际电信联盟 (ITU) 正式在其发布的《ITU互联网报告2005:物联网》中给出了“物联网”的概念。作为信息化浪潮下下一个振兴经济的关键点, 在许多国家物联网已经上升到了国家战略的高度。美国权威咨询机构FORRESTER预测在未来五年内, 物联网将达到一个万亿级的通信业务, 产业容量将达到30倍于人与人之间的通信需求产生的经济拉动力。基于这种原因, 全球各国都在大力发展物联网。

近年来, 物联网已经在人们的生活、工作中起到了巨大的作用。在销售业、智慧交通和智能家居中的使用最为广泛。这种新技术的使用大大降低了劳动时长, 带了了巨大的经济效益。随着物联网技术的通信协议规范得到逐渐的统一化, 它的发展不断走向成熟, 而同时大量新型传感器的使用, 是的它的适用范围得到了很大的增加, 在农业、制造业、建筑业甚至是防恐中都得到体现。其中以美国、中国、日本和欧盟等多个国家和地区的不断努力, 使得一个开放、透明的物联网标准开始逐渐形成, 确保了行业的健康发展。我国近年科技实力不断加强, 科研资金投入逐年加大, 同时由于较早就对物联网技术开始了研究, 并从国家发展战略的高度予以重视, 现在保持了较高的实力, 技术积累优势明显, 是国际物联网标准制定的主导国之一。

2 物联网的关键技术

物联网虽然是物物互联, 但是其基础还是互联网。以互联网通信为核心, 依靠传感器、射频识别 (RFID) 、红外感应器 (Infrared Sensors) 、智能IC卡、GPS系统、无线通讯装置等信息传感和通信设备, 按约定的协议, 实现对接入互联网的物体进行监控和管理[2]。

物联网的关键技术从单一模块分, 可以区分为射频识别技术、传感器技术和无线通信技术的结合使用。

2.1 射频识别技术

射频识别技术 (Radio Frequency Identification, 缩写RFID) 是一种利用RF信号及其空间耦合传输特性对物体进行自动身份信息识别的技术。RFID系统的组成有主机、传输天线、电子标签和读写器组成。

2.2 无线网络技术

无线网络技术是物联网功能构成的主要部分。特别是短距离的无线通讯技术, 是物联网中进行信息交换和识别活动最活跃的部分。目前常用的技术主要有NFC、Bluetooth、Z-wave、Zig Bee、UWB、WI-FI、RFID等。

NFC近场通讯技术在标签识别和数据传输中运用广泛, 是下一代智能移动设备的标配。它的通讯频率固定在13.56MHz, 是对RFID技术的改进, 能快速匹配设备和连接。

Zig Bee主要面向低速率无线个人区域网, 适用于家庭监控、远程控制、工业监控、安全系统、传感器网络和玩具等领域。在生物医学领域, 这项技术在许多的产品上都得到使用, 包括迈瑞等公司的多种型号的血糖仪、家庭监护仪均采用了这种通信方式。

Bluetooth使用的工作频率为2.4G-2.5G之间, 具有低成本、低功率、近距离无线连接简单安全的特点。可以实现10m全双工通信。

“UWB” (ultra wideband) 是一种使用1GHz以上带宽的超宽带无线技术。

Wi-Fi属于无线局域网的一种, 可以实现各种设备的高速互联。在部署物联网之时, 考虑到设备成本和易用度, WLAN都是十分方便的。国内厂商小米、TP-Link等公司最近在智能路由器领域的新产品, 都是以物联网的家庭流量入口为重点。

2.3 传感器技术

传感器是物联网中实现自动检测和自动控制的首要环节。它能够感受并处理被测量信息, 使其变为系统可以辨识的信号。传感器的发展是物联网拓宽应用范围的关键所在。高精度传感器技术一直被国外所掌握。目前, 国内的高端传感器市场研发还处于空白期。在工业、家庭、医疗卫生领域, 传感器的精度和稳定性是其性能研发的难点。

宏观角度下, 物联网产业的布局和生态如果从整体来看, 则可以分为平台服务和终端接入技术两大块:

(1) 平台服务技术。平台服务技术关系到这个物联网产业的生态圈的建立。一个适合未来发展的物联网应用体系, 应该具有强适应能力和通用的数据平台, 兼容行业内大部分使用者的需求, 可以实现业务流程定制、各种设备的冗余自修复、数据集中管理、平台间物件的通信管理等。

(2) 终端接入技术。物联网系统的庞大要求了它的终端种类的繁杂, 各个终端设备的互联互通是物联网接入技术的关键。根据现阶段的发展状况, 通信模块、物联网网关和智能终端是目前物联网终端接入所关注的重点内容。制定统一的国家 (国际) 标准, 是打通物联网产业不同方向、拓展不同领域进行信息交流的重中之重。

3 结束语

物联网的发展前景已经得到了世界的认可, 无线传感器网络的铺设和通信技术的应用是物联网技术的关键, 借助软硬件的结合实现智能感知是基础, 良好的识别技术是保障。在当前大数据和云计算的背景下, 物联网与新技术的结合, 对智慧地球的建设起到了越来越大的作用。很明显, 它将成为网络技术的下一个爆发点。对物联网关键技术的了解, 将对以后的学习工作起到一定的指导作用。

参考文献

[1]姚旭东.国内外物联网技术发展的比较研究[D].西南交通大学, 2012.

[2]闵真.基于物联网技术的交通信息采集系统[D].南昌大学, 2012.

[3]陈丹辉.基于物联网技术的企业制造执行系统研究[D].河南科技大学, 2012.

物联网的关键技术 篇2

通院10班

文馨贤

学号B13011002

目录

无线射频技术 云计算 二维码

感知无线电

无线射频技术 RFID基础知识 1．什么是RFID RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。

一套完整 RFID系统由 Reader 与 Transponder 两部份组成 ,其动作原理为由 Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将內部之ID Code送出，此时Reader便接收此ID Code。Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。

RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种：有源标签和无源标签。以下是电子标签内部结构:芯片+天线与RFID系统组成示意图 2．什么是电子标签

电子标签即为 RFID 有的称射频标签、射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标

对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。2． 什么是RFID技术？

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。

8.RFID无线识别电子标签基础介绍：

无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)、无源电子标签(Passive tag)和半无源电子标签(Semi—passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签(Semi—passive tag)部分依靠电池工作。

电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。

RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线

2．RFID的工作原理

射频识别系统的基本模型如图8—1所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，如右图所示。(2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

RFID知识进阶 1.工作方式

射频识别系统的基本工作方式分为全双工（Full Duplex）和半双工（Half Duplex）系统以及时序（SEQ）系统。全双工表示射频标签与读写器之间可在同一时刻互相传送信息。半双工表示射频标签与读写器之间可以双向传送信息，但在同一时刻只能向一个方向传送信息。在全双工和半双工系统中，射频标签的响应是在读写器发出的电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比，射频标签的信号在接收天线上是很弱的，所以必须使用合适的传输方法，以便把射频标签的信号与阅读器的信号区别开来。在实践中，人们对从射频标签到阅读器的数据传输一般采用负载反射调制技术将射频标签数据加载到反射回波上（尤其是针对无源射频标签系统）。时序方法则与之相反，阅读器的辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来，并被用于从射频标签到阅读器的数据传输。其实，这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是：在阅读器发送间歇时，射频标签的能量供应中断，这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。2． 数据量

射频识别射频标签的数据量通常在几个字节到几千个字节之间。但是，有一个例外，这就是1比特射频标签。它有1比特的数据量就足够了，使阅读器能够作出以下两种状态的判断：“在电磁场中有射频标签”或“在电磁场中无射频标签”。这种要求对于实现简单的监控或信号发送功能是完全足够的。因为1比特的射频标签不需要电子芯片，所以射频标签的成本可以做得很低。由于这个原因，大量的1比特射频标签在百货商场和商店中用于商品防盗系统（EAS）。当带着没有付款的商品离开百货商场时，安装在出口的读写器就能识别出“在电磁场中有射频标签”的状况，并引起相应的反应。对按规定已付款的商品来说，1比特射频标签在付款处被除掉或者去活化。3． 可编程

能否给射频标签写入数据是区分射频识别系统的另外一个因素。对简单的射频识别系统来说，射频标签的数据大多是简单的（序列）号码，可在加工芯片时集成进去，以后不能再变。与此相反，可写入的射频标签通过读写器或专用的编程设备写入数据。射频标签的数据写入一般分为无线写入与有线写入两种形式。目前铁路应用的机车、货车射频标签均采用有线写入的工作方式。4． 数据载体

为了存贮数据，主要使用三种方法：EEPROM、FRAM、SRAM。对一般的射频识别系统来说，使用电可擦可编程只读存贮器（EEPROM）是主要方法。然而，使用这种方法的缺点是：写入过程中的功率消耗很大，使用寿命一般为写入100,000次。最近，也有个别厂家使用所谓的铁电随机存取存贮器（FRAM）。与电可擦可编程只读存贮器相比，铁电随机存取存贮器的写入功率消耗减少100倍，写入时间甚至减少1000倍。然而，铁电随机存取存贮器由于生产中的问题至今未获得广泛应用。FRAM属于非易失类存贮器。对微波系统来说，还使用静态随机存取存贮器（SRAM），存贮器能很快写入数据。为了永久保存数据，需要用辅助电池作不中断的供电。

5． 状态模式

对可编程射频标签来说，必须由数据载体的“内部逻辑”控制对标签存贮器的写/读操作以及对写/读授权的请求。在最简单的情况下，可由一台状态机来完成。使用状态机，可以完成很复杂的过程。然而，状态机的缺点是：对修改编程的功能缺乏灵活性，这意味着要设计新的芯片，由于这些变化需要修改硅芯片上的电路，设计更改实现所要的花费很大。

微处理器的使用明显地改善了这种情况。在芯片生产时，将用于管理应用数据的操作系统，通过掩膜方式集成到微处理器中，这种修改花费不多。此外，软件还能调整以适合各种专门应用。此外，还有利用各种物理效应存贮数据的射频标签，其中包括只读的表面波（SAW）射频标签和通常能去活化（写入“0”）以及极少的可以重新活化（写入“1”）的1比特射频标签。

6． 能量供应

射频识别系统的一个重要的特征是射频标签的供电。无源的射频标签自已没有电源。因此，无源的射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反，有源的射频标签包含一个电池，为微型芯片的工作提供全部或部分（“辅助电池”）能量。7． 频率范围

射频识别系统的另一个重要特征是系统的工作频率和阅读距离。可以说工作频率与阅读距离是密切相关的，这是由电磁波的传播特性所决定的。通常把射频识别系统的工作频率定义为阅读器读射频标签时发送射频信号所使用的频率。在大多数情况下，把它叫做阅读器发送频率（负载调制、反向散射）。不管在何种情况下，射频标签的“发射功率”要比阅读器发射功率低很多。射频识别系统阅读器发送的频率基本上划归三个范围：（1）低频（30kHz ~ 300kHz）；（2）中高频（3MHz ~ 30MHz）；（3）超高频（300MHz ~ 3GHz）或微波（>3GHz）。根据作用距离，射频识别系统的附加分类是： 密耦合（0 ~ 1cm）、遥耦合（0 ~ 1m）和 远距离系统（>1m）。8． 射频标签→读写器数据传输

射频标签回送到阅读器的数据传输方式多种多样，可归结为三类：

（1）利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；（2）利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍））；（3）其他形式。RFID工作频率的分类 1.概要

从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率，是其最重要的特点之一。毫无疑问，射频标签的工作频率是其最重要的特点之一。射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。

工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于ISM波段之中。典型的工作频率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902~928MHz，2.45GHz，5.8GHz等。

从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率。2． 低频段射频标签

低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30kHz ~ 300kHz。典型工作频率有：125KHz，133KHz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。

低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。与低频标签相关的国际标准有：ISO11784/11785（用于动物识别）、ISO18000-2（125-135 kHz）。低频标签有多种外观形式，应用于动物识别的低频标签外观有：项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。典型应用的动物有牛、云计算

云计算定义

云是由一系列相互联系并且虚拟化的计算机组成的并行和分布式系统模式。这些虚拟化的计算机动态地提供一种或多种统一化的计算和存储资源。这些资源通过服务提供者和服务消费者之间的协商来流通。基于这样云的计算称为云计算。简单地说，云计算就是指基于互联网络的超级计算模式。即把存储于个人电脑、服务器和其他设备上的大量存储器容量和处理器资源集中在一起，统一管理并且协同工作。云计算服务体系

我们将云计算看成是一个组合的服务。我们通过云层次栈将云的三种模型：PaaS，IaaS和SaaS三种服务归属于云系统不同软件架构层。

用户通过应用层提供的Web门户访问服务。一般来说，该服务是收费项目。但是这种商业模式得到大多数用户的青睐，因为它减少对软件维护的压力 和操作 支持的费用。另外，用户从用户终端导入到数据中心，大大降低用户对硬件需求。云软件环境层也就是软件平台(PaaS)。该层用户是云平台开发者，他们将应 用部署在云平台上。

云软件基础设施层(IaaS)该层为高层提供基础性资源，可以组成新的云软件环境或者应用。提供云服务分为三类：计算资源、数据存储和通信设施。计算资源：给云用户提供虚拟机。数据存储：允许用户在远程硬盘上存储数据并在任何时候访问数据，它有效的扩大云用户群。数据存储系统一般要满足维护用户数据的诸多要求包括可用性、安全性、备份与数据一致等等

通信设施：云服务对于网络的质量有着较高的要求，是的网络通信成为云系统中一个至关重要的基础设施组件。云系统提供的通信能力：面向服务、结构化、可预测和可靠性。软件内核：该层次负责管理云的物理服务器基础软件管理。软件内核可以看做是操作系统内核。网格计算部署和运行在该层集群上，但是有网格缺乏虚拟化抽象，任务与真实的硬件基础设施有着密切的联系。固件和硬件：形成云的硬件骨架和交换机。

云计算与IDC相比，对于资源利用率也有很大的不同。IDC一般采用服务器托管和虚拟主机方式对网站提供服务。每个IDC组所获得的网络带宽、处理 能力和存储空间都是固定的。然而，大部分网站之间的资源其实是不均衡的。因此，IDC无法面对突发流量所带来的影响，会造成资源的瘫痪与浪费。

云计算的特点 2.1超大规模

“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。2.2 虚拟化

云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。2.3 高可靠性

“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。2.4 通用性

云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。2.5 高可扩展性

“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。2.6 按需服务

“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以象自来水，电，煤气那样计费。2.7 极其廉价

由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。3.云计算的由来 云计算(Cloud Computing)是一种新兴的商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。这种资源池称为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等。云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无需人为参与。这使得应用提供者无需为繁琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己的业务，有利于创新和降低成本。之所以称为“云”，是因为它在某些方面具有现实中云的特征：云一般都较大；云的规模可以动态伸缩，它的边界是模糊的；云在空中飘忽不定，你无法也无需确定它的具体位置，但它确实存在于某处。之所以称为“云”，还因为云计算的鼻祖之一亚玛逊公司将曾经大家称作为网格计算的东西，取了一个新名称“弹性计算云”(EC2)，并取得了商业上的成功。云计算被它的吹捧者视为“革命性的计算模型”，因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来购买租赁计算力，“把你的计算机当做接入口，一切都交给互联网吧”。用户只需要640K的内存就足够了。”比尔·盖茨1989年在谈论“计算机科学的过去现在与未来时”时如是说。那时，所有的程序都很省很小，100MB的硬盘简直用不完。互联网还在实验室被开发着，超文本协议刚刚被提出。它们的广泛应用，将在6年之后开始。目前（2008年），在提供装机服务的网站上可以检索到这样的信息，一个普通白领上班所需的电脑标配是：低端酷睿双核/1GB内存/100GB硬盘，很快，兆级的硬盘就将进入家庭机使用范围。硬件配置飞速飚高的背后，是互联网上数据飞速的的增长——这简直在挑战人类想象力的极限，海量数据作为一个概念被提出时，单位以GB计。而现在这只是一个小网站的数据量单位。4．云计算基本原理 云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。这可是一种革命性的举措，打个比方，这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。云计算的蓝图已经呼之欲出：在未来，只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。从这个角度而言，最终用户才是云计算的真正拥有者。云计算的应用包含这样的一种思想，把力量联合起来，给其中的每一个成员使用。从最根本的意义来说，云计算就是利用互联网上的软件和数据的能力。对于云计算，李开复（Google全球副总裁、中国区总裁）打了一个形象的比喻：钱庄。最早人们只是把钱放在枕头底下，后来有了钱庄，很安全，不过兑现起来比较麻烦。现在发展到银行可以到任何一个网点取钱，甚至通过ATM，或者国外的渠道。就像用电不需要家家装备发电机，直接从电力公司购买一样。“云计算”带来的就是这样一种变革——由谷歌、IBM这样的专业网络公司来搭建计算机存储、运算中心，用户通过一根网线借助浏览器就可以很方便的访问，把“云”做为资料存储以及应用服务的中心。云计算目前已经发展出了云安全和云存储两大领域。如国内的瑞星和趋势科技就已开始提供云安全的产品；而微软、谷歌等国际头更多的是涉足云存储领域

二维码

二维条码/二维码（dimensional barcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础 二维码：QR码的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。在许多种类的二维条码中，常用的码制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等，QR码是1994年由日本Denso-Wave公司发明。QR来自英文「Quick Response」的缩写，即快速反应的意思，源自发明者希望QR码可让其内容快速被解码。QR码最常见于日本、韩国；并为目前日本最流行的二维空间条码。二维码的编码技术原理

二维码可以分为堆叠式/行排式二维码和矩阵式二维码。堆叠式/行排式二维码形态上是由多行短截的一维码堆叠而成；矩阵式二维码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”，用“空”表示二进制“0”，由“点”和“空”的排列组成代码。

（一）堆叠式/行排式二维码

行排式二维码(又称：堆积式二维码或层排式二维码)，其编码原理是建立在一维码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全相同于一维码。有代表性的行排式二维码有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49,是1987年由 David Allair 博士研制，Intermec 公司推出的第一个二维码。

Code 49条码 Code 49是一种多层、连续型、可变长度的条码符号，它可以表示全部的128个ASCII字符。每个Code 49条码符号由2到8层组成，每层有18个条和17个空。层与层之间由一个层分隔条分开。每层包含一个层标识符，最后一层包含表示符号层数的信息。

Code 16K码 Code 16K条码是一种多层、连续型可变长度的条码符号，可以表示全ASCII字符集的128个字符及扩展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一个16层的Code 16K符号，可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code 16K通过唯一的起始符/终止符标识层号，通过字符自校验及两个模107的校验字符进行错误校验。二）矩阵式二维码

短阵式二维码（又称棋盘式二维码）它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点（方点、圆点或其他形状）的出现表示二进制“1”，点的不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码有：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。在目前几十种二维要码中，常用的码制有：PDF417二维码，Datamatrix二维码，Maxicode二维码，QR Code，Code 49，Code 16K，Code one等，除了这些常见的二维码之外，还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、Ultracode条码，Aztec条码。

感知无线电关键技术

感知无线电的整个过程可以通过“侦听—感知—自适应”的循环来表示。其中关键技术有以下几项：

1、频谱侦测 感知无线电技术要能够实时侦听较宽的频谱，以发现“频谱空洞”(即该频段内主用户未占用的频谱)。同时为了不对主用户造成有害干扰，感知用户在通信过程中，需能够快速检测到主用户的再次出现，以便及时腾出带宽给主用户使用。这就需要物理层具有一种新的功能——频谱侦测功能。

2、动态频谱分配

目前对感知无线电的频谱共享技术的研究主要是基于频谱池(SpectrumPooling)的策略。频谱池策略的思想是将一部分分配给不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池，频谱池中的频谱可以是不连续的，整个频谱池又可划分为若干个子信道。感知用户可临时占用频谱池里的空闲信道。动态频谱分配要能协调和管理主用户和感知用户之间的信道接入。主要有两种策略：一种是只要频谱池有空闲的子信道，主用户就可以选择空闲信道而不中断感知用户的通信；另一种是主用户并不考虑感知用户是否占用信道，只要需要就占用信道，而感知用户必须切换到其他信道。

3、抗干扰技术

采用感知无线电技术实现频谱共享的前提是必须保证对主用户不造成干扰。感知无线电里的抗干扰技术主要有干扰估测和功率控制技术。在感知无线电系统中，引入了干扰温度这一度量标准来估测干扰的大小。在CR系统中，发射功率受到给定干扰温度和可用频谱空洞数这两种无线网络资源的限制。到目前为止，一般采用信息论和对策论来解决功率控制的难题。

新的MAC层协议感知用户间需要交换一些控制和感知信息。为了满足感知用户之间的通信，需要一种新的公共控制信道来完成信令信息的传输，CR系统中的MAC协议设计就要考虑特定的控制信道的需求。

无线局域网实现了许多认知无线电技术，并且能够利用感知无线电来增强其安全和网络性能；基于MIMO-OFDM的CR系统也在研究当中。感知无线网络将成为具备极高频谱使用效率的未来新发展

四、感知无线电在WLAN中的应用

感知无线电已成为一个广泛用来描述许多不同功能与应用的名词。这其中包括可提供灵活的功能性以模仿各种无线电算法与雷达隐身技术的软件无线电，它在无线电中嵌入智能来避开已被占用的频谱，并由此让另外的频谱开放给没有获得授权的应用。最近，感知无线电还被应用到WLAN中，以提供对WLAN所工作的RF环境的全面可视性和了解。

1、干扰探测与识别

基于IEEE 802.11的WLAN工作在2.4GHz(802.11b与802.11g)开放频段和5GHz(802.11a)频段。诸如蓝牙和HomeRF等其它无线连接标准也工作在同样的开放频段上，这将产生潜在的干扰。而像微波炉或某些工业设备等随时启用的设备，也可在这些频段上产生噪声。在WLAN所工作的特定频率上有过多RF噪声，将降低WLAN的有效数据吞吐量与性能。可利用感知无线电对两个WLAN频带内的RF环境进行连续扫描，以确定哪些频率信道上的噪声最小。有了这种信息，网络管理者就能改变AP的信道设置并改善网络性能。RF环境具有动态变化的特性，会随着更多新802.11设备和非 802.11设备的加入而不断改变，因此需对RF环境进行连续扫描。

通过采用集成于AP芯片组内的频谱分析器(通常为FFT)进行频域分析，AP可利用感知无线电探测并识别干扰。然后将结果与预定义模板进行比较，如果两者相匹配，则识别信息将被发送给IT管理者作为通知，并用于位置识别等其它功能。

2、自动配置

自动配置属于一个很广的功能范畴，它描述了AP自动确定最佳设置以使WLAN网络性能最大化的能力。尽管一般情况下发射功率和信道选择这两个网络参数最为常见，但自动配置可优化任何一组网络参数。常见的优化目的是提高网络到客户机之间的吞吐量、增加可靠性、减小干扰和延时，或者是它们的组合以及其它网络性能指标。感知无线电提供RF环境的最新详细情况，这样便能根据初始WLAN部署实现最优自动配置以及动态和自动重配置，以适应未来WLAN的扩展与RF环境改变。

3、对非法AP和入侵者的探测

利用感知无线电连续扫描两个频带还具有另外一个关键优势，即：可对非法AP与入侵者进行探测。非法AP是连接到企业LAN的非受控AP，将产生不安全的网络接入点。对非法AP与入侵者进行探测并定位对网络安全来说非常必要，因此可以采取措施堵住安全漏洞。

4、位置识别

交通运输物联网关键技术的研究 篇3

【关键词】物联网 信息 智能 安全

一、引言

物联网是继计算机、互联网之后的第三次信息产业革命，正以其快速提高的技术水平和不断扩大的应用范围，逐步渗透到交通、教育、卫生、公共安全等各行各业。经过业界近年来对物联网的研究和应用，将物联网基本定义为在计算机、互联网等信息化技术的基础上，把任何物品相连接，形成一个巨大的网络，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的概念。从本质上來说，物联网就是将现实世界信息化，通过对信息的收集、传递、利用整个生命周期的有效管理达到优化管理的目的，其核心价值就是大范围的信息共享。

交通运输是一种空间位移活动，主要由交通工具、交通基础设施、交通对象三要素构成。近年来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，交通运输需求急剧增长，各种负面效应随之而来，交通拥堵、交通事故、能源消耗和环境污染等暴露出来的问题日益严重。应用物联网技术智能感知各类交通运输要素，构成交通运输物联网体系，并对掌握的信息进行分析、处理和共享，是解决交通运输过程中信息不对称、实现交通对象在交通网络中高效、安全、绿色的空间位移的有效手段。交通运输行业可以说是最能展现物联网成效的行业之一。

二、交通运输物联网中的关键技术

（一）感知技术

交通运输物联网的感知主要解决两个问题。一是解决“我是谁”的问题，即感知各类交通要素基本属性的静态信息。二是解决“我现在的状态怎么样”的问题，即感知在交通运输过程产生的动态信息，比如车辆的实时状况、驾驶人员的健康状况、道路桥梁的适行状况等。目前在交通运输中常用的物联网感知技术有视频识别、射频识别（RFID）、定位技术（GPS、AIS、雷达等）和传感器技术等。

1.RFID是基于无线通信的自动识别技术，分为无源、半有源、有源三种，主要用于识别和跟踪物品。RFID具有识别速度快目标多、体积小、穿透好、耗能低、安全高、等特点，可实现全程、全天候对交通各要素的精准感知和监管，比如车辆通过RFID实现对交通标志标线的识别，比目前的导航预置方式，信息更实时、更准确。目前，受到技术标准、实施成本、管理体制等因素制约，在交通运输中，远未达到成规模的有效运用。

2.传统传感器检测精度高、适应性强、技术成熟，是交通信息采集的重要方式。但是由于传感器安装和维护成本高而且采集信息覆盖范围小，对于大范围的交通网来说，现实应用难度很大。基于传感技术集成的微机电系统（MEMS）重量轻、尺寸小、能耗低，既能采集信息和对信息进行一些简单的预分析、预处理，又能完成采集设备与信息处理中心的互联互通，是智能化信息采集、拓宽采集面的有效手段，必将随着交通运输物联网的深入研究而广泛应用。

交通运输空间范围广，实时移动性强，感知节点数量巨大且随机，可能会造成大量的信息冗余，因此，对感知节点的分布以及感知信息的融合控制也是需要深入研究的领域。

（二）通信技术

目前，用于交通运输主流无线通信技术有RDS-TMC、CDPD 、GPRS、3G等远程技术以及DSRC、Zigbee等短距离技术。

1.RDS-TMC是基于调频（FM）的交通数字信息广播发布技术，它利用现有的调频广播资源，将信息编码调制后插入音频信号一起发射至接收端进行解调，并可实现对道路拥堵、施工、事故等信息的可视化发布。该项技术发展至今已经相当成熟，而且成本低廉，在欧洲已经大范围运用，但其最大的不足是单向通信，随着交互需求的不断发展，只能说是短中期内大范围交通信息发布的有效解决颁发，或者是中长期内大范围交通信息交互的辅助手段。

2.CDPD、GPRS、3G都是蜂窝数字式分组数据通信技术，主要基于专用的网络，信息主要通过终端、基站、中央控制系统进行交换。这类技术最大的优点是带宽大、速率快，而且能与Internet无缝连接，特别是近年来4G技术的提出和发展，为交通运输物联网研发丰富、多维的应用提供了无限的可能，是最具有发展前景的。但是这类技术往往因为高昂的成本投入和租用第三方通信网络费用，在实际应用中难以为继。

3. Zigbee和DSRC是当下研究最热的两种微波短程通信技术。Zigbee来源于蓝牙技术，从严格意义上来讲是一种无线个域网技术，低功耗、低速率是其最大的特点，适用于小范围内的简单的传感控制，比如通过运用Zigbee将车辆的速度、角度等传感器和触发器进行组网控制，实现自动化辅助驾驶。DSRC具有穿透性强、实时性好、可靠性高、传输速率高、便于扩展等优点，该技术在不停车收费（ETC）系统上已经得到成功运用，但因前期基础设施投入较大制约了其快速发展，当然，不可否认的是，基于DSRC技术实现车车、车路短距离通信，是交通信息采集以及信息服务智能化的一个重要的发展需求。

三、结语

总而言之，物联网的发展对交通运输行业来说，既是挑战也是机遇。充分利用物联网带来的科技成果，建设大范围、全时空、高效、安全、绿色的智能化交通运输管理和服务网络，是破解交通运输发展难题、推动交通运输可持续发展的有效手段，也是实现“智慧城市”的重要部分，必将给整个人类社会带来质的飞跃。

参考文献：

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[2]杜鹏飞，贾慧灵.GPS定位系统在交通运输业的应用[J].内蒙古科技与经济，2005，121-122

[3]戴 明，雷 旭.物联网技术在交通运输领域应用战略的思考[J].物联网技术在交通运输领域应用战略的思考，2012，142-144

[4]卞钧霈，崔优凯，潘志炎.物联网在浙江交通应用的设想[J].公路，2010，152-156

[5]林刚，武小年.物联网技术的研究与应用[J].中国新通信，2013，56-57

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物联网及其关键技术 篇4

物联网顾名思义就是做到所有的物与物的联接。英文百科的定义很简单:The Internet of Things refers to a network of objects, such as household appliances, 物联网即“像家用电器一样的物体的互联网络”。我们提出的物联网的概念为:具有标识、感知和智处理能力的物体, 基于通信技术相互连接形成的网络, 这些物体可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动, 目的在于实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

2 物联网的关键技术

我们在想物联网到底有什么网络特质?首先, 从网络的信息量上来讲, 它是非常大的, 物体立体的信息, 周围有很多的传感器对于它进行信息数据的获取。这样的流量比前面的网络流量大得多。

从物联网的特质我们可以看到其关键技术是RFID技术、传感网技术和M2M技术。

2.1 RFID技术

射频识别技术 (Radio Frequency Identification, 缩写RFID) 俗称电子标签。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合 (交变磁场或电磁场) 实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。由于它是一种非接触式的自动识别技术, 因此识别工作无须人工干预, 可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签, 操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统, 由一个询问器 (阅读器) 和多个应答器 (标签) 组成。一套完整的RFID系统, 是由阅读器与电子标签 (应答器) 及应用软件系统三个部份组成, 其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给电子应答器, 用以驱动应答器电路将内部的数据送出, 此时阅读器便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。

基于RFID标签对物体的唯一标识性, 使它成为物联网的热点技术。而作为条形码的无线版本, RFID技术有条形码不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、数据可以加密、存储信息更改自如等优点。目前RFID技术得到很快发展, 在物流和供应链管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件快递包裹处理、文档追踪/图书管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票及道路自动收费等各个领域都有所应用。

试想一下, 通过给所有物品贴上RFID标签, 在现有互联网上构建所有参与流通的物品信息网络, 通过相关技术使得该系统的各部分之间能有机协调地工作, 这对整个社会的信息化建设具有十分重要的意义。物联网的建立使人们生活中随时随地得到信息访问和计算服务, 将对生产制造、销售、运输、使用、回收等物品流通的各个环节, 以及政府、企业和个人行为带来深远的影响。

2.2 传感网技术

传感网技术是传感器、大规模无线传感网络技术及其智能处理技术的结合。

传感器是一种检测装置, 能感受到被测量的信息, 并能将检测感受到的信息, 按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出, 以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。从仿生学的观点看, 传感器相当于人的“感觉器官”。

物联网的“物物”互联需要新技术来满足小型化、成本低、低功耗、任意布设及可移动等需要, 无线传感网能在满足上述需要的前提下, 提供具有自动组网和自我修复功能的网状网络, 使得无线网络具有初步的智慧功能。

无线传感网是一种由传感器节点构成的网络, 能够实时地检测、感知和采集节点部署区中研究者感兴趣的感知对象和各种信息, 并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去, 通过无线网络最终发送给研究者。

新技术革命的到来, 世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中, 首先要解决的就是要获取准确可靠的信息, 而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。因此传感器具有非常突出的地位。

在传感网中, 传感器具有两方面的功能: (1) 数据的采集和处理; (2) 数据的融合和路由, 对本节点采集的数据和其他节点发送来的数据进行综合, 然后转发路由到网关节点。网关节点在整个传感网中数量有限, 能用多种方式与外界通信, 并能及时补充能量。但传感网中的普通传感器节点由于其数量庞大, 很难进行能量的补充, 当能量耗尽, 改传感器节点就不能使用, 从而影响整个传感网。因此传感器的能量补充成为传感网要解决的首要问题。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等广泛领域。几乎每一个现代化项目, 都离不开各种各样的传感器。因此能研制出满足各种需要的新机理和高灵敏度的传感器也是传感网研究的重点。

相信有一天无线传感网络将进入到我们的生活中, 并对社会的进步发挥巨大作用。

2.3 M2M技术

M2M通过实现人与人 (man to man) 、人与机器 (man to machine) 、机器与机器 (machine to machine) 的通信, 让机器、设备、应用处理过程与后台信息系统共享信息, 并与操作者共享信息。它提供了设备实时地在系统之间、远程设备之间、或和个人之间建立无线连接, 传输数据的手段。

M2M产品主要由以下三部分构成: (1) 无线终端:都是特殊的行业应用终端, 而不是通常的手机或笔记本电脑; (2) 传输通道:从无线终端到用户端的行业应用中心之间的通道; (3) 行业应用中心:是终端上传数据的会聚点, 对分散的行业终端进行监控。

目前, M2M产业链各个环节均发展迅猛。M2M的连接对象末端设备正不断增加, 这些设备的数量将远远超过人和计算机的数量。实现M2M连接的通讯技术日趋成熟, Internet正向IPv6过渡, 移动通信网络向3G甚至4G过渡, 无线连接的选择正越来越多。此外, M2M的硬件和软件平台亦得到丰富与完善。在硬件制造方面, M2M硬件是使机器具有通信或联网能力的部件, 可以进行信息的提取, 从各种机器/设备那里获取数据, 并传送到通信网络硬件厂商, 目前推出的无线M2M硬件产品可以满足不同环境、不同应用的移动信息处理。在软件管理平台方面, M2M管理软件是对末端设备和资产进行管理、控制的关键, M2M软件可包含:M2M中间件 (Middleware) 和 (嵌入式) M2M Edgeware (也可以统称软件通讯网关) 、实时数据库、M2M集成平台或框架 (Framework) 、通用的基础M2M应用构件库以及行业化的应用套件等。

M2M技术的应用几乎涵盖了各行各业, 通过“让机器开口说话”, 使机器设备不再是信息孤岛, 实现对设备和资产有效地监控与管理, 通过优化成本配置、改善服务推动社会向更加高效、安全、节能、环保的方向发展。

3 结束语

作为一次新的技术变革, 物联网和前两次变革 (50年代计算机的出现和90年代初互联网的出现) 一样, 必将引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大变化。尽管物联网概念并非“中国创造”, 但物联网的理念在中国已经得到了更深层次的丰富和发展, 物联网与其说是一个外来概念, 不如说它已经成为一个地道的“中国制造”概念。如同无线通信和互联网业务在中国的发展一样, 中国只要业界同仁团结一致, 共同奋斗, 一定能抓住机遇, 必将在物联网产业引领世界潮流。

摘要：介绍了物联网及其发展。重点介绍了物联网的三个关键技术:RFID技术、传感网技术和M2M技术。物联网已经成为人们越来越关注的焦点。

关键词：物联网,RFID,传感网,M2M

参考文献

[1]梁英宏.RFID智能站点的研究与开发[J].计算机应用研究, 2008 (3) .

[2]胡国胜.RFID技术存在的问题与对策[J].物流科技, 2007 (3) .

[3]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2009.

物联网技术论文 篇5

关键词：物联网技术;种子行业;运用

信息化、智能化时代背景下，我国农业发展同时面临着机遇和挑战。以全面感知、可靠传输和智能处理为核心的物联网技术的应用，推动了传统农业向现代农业的变革，其前景不可估量。种子行业作为农业生产的根本，必须要重视物联网技术应用，逐步整合有效资源，并实现优化配置，为广大企业及农户提供更加全面、智能的信息服务。

1物联网技术概述

所谓的物联网，是指人与物或物与物之间的信息交换和互联，需要传感器、二维码以及RFID等多种信息技术的支撑。其中，传感技术主要应用于自然信源信息的采集、识别和处理，是物联网技术的核心部分。而RFID是对通信嵌入技术的突破，能够自动识别人和存储物件信息的电子标签。目前，物联网以极大的技术优势，改变了现代农业的生产经营模式，促进了其数字化、智能化的发展。从宏观的角度讲，物联网的核心理念是“感知世界、服务人类”，它创新了经济增长点，大大提升了资源的利用率，符合可持续发展观的要求。同时，从微观的角度看，物联网技术在农业领域的应用，有利于降低生产成本和提升生产效率，为广大农户及相关企业提供更加智能的信息服务平台，是现代农业发展的根基。

2物联网技术在种子行业的运用

作者基于对物联网技术的认识，主要从生产与营销两个方面，探究了其在种子行业的运用，并提出了一些相关建议，以供参考和借鉴。

2.1生产

种子物联网技术在生产阶段的应用，体现为信息监测、智能灌水、苗情控制以及智能驱虫等系统的构建，这样既可以保障种子培植的效率，还大大提升了种子培植的质量。该服务平台主要分为信息感知层、网络传输层和处理应用层3个构架，其中，信息感知层通过传感器搜集农田土壤、生态、气象、灌溉及作物生长等信息，之后由网络进行传输，最终到达处理应用系统，从而实现对整个种子生产过程的控制。基于种子物联网平台的智能控制系统，使得整个生产过程更具科学性、实效性，同时还在一定程度上节约了人力资源，是现代农业的重要标识，也是我国大力提倡的。具体而言，该服务平台可远程监测种子农田的生态环境，如空气湿度、土壤温度及含水量等，可以直观地演示其数据动态变化，经过科学合理的处置，能够使种子达到最佳生长状态。此外，智能灌水系统可以根据种子的生长规律和信息反馈，自动调节灌水量及灌水时间，同时满足了种子生长及节水示范的双重功能。因此，种子物联网是绿色农业发展的主要途径之一。

2.2营销

种子营销是整个种子行业关注的焦点，影响其他环节的发展。我国是一个农业生产大国，对不同类型种子的需求量很大，为种子行业的发展创造了有利时机。事实上，种子行业的发展还相对滞后，其根本因素在于营销模式存在缺陷。在信息化时代背景下，人们逐渐形成了对互联网的依赖，也更倾向于新的信息服务方式。而物联网技术在种子营销阶段的应用，扩大了营销信息的传播范围，有助于整个资源平台的配置优化。以物联网技术为基础的种子营销链条，既可以向农户及采购企业直接展示种子生产全过程，以增强他们的品牌信心，还可以通过信息共享平台，实现资源的优化配置，有利于供应链条的核心竞争力提升。在此过程中，营销中心与物流平台进行信息共享，整合种子供应链条相关信息，并结合经济市场的动态变化，及时调整营销方案。而在运输阶段，仓储中心要根据物联网数据库的备案，合理地安排仓储、出货及运输等时间，并与车载传感器和GPS进行连接，以充分了解种子运输途中的存放环境或地理位置，在保证质量的前提下快速送达农户手中，以免错过种植良机。

3结语

物联网关键技术 篇6

【摘 要】给出一种适合高职院校实训平台管理的物联网模型，将M2M模型与高职实训环境相结合，对实训设备与人进行综合监管，最大限度监控各子实训环节。经与春茂机电实训环境的融合应用分析，该平台满足校企实训要求，有效解决了信息孤岛问题，加大了对实训人及设备的监管力度，提高了实训培养效率及质量。

【关键词】实训平台 物联网 高职院校 M2M模型

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）08C-0190-03

在高职教学管理中，实训室提供专业的实训环境，是培养特定高技能人才的必备场所。然而，由于企业自动化生产水平的提高，特别是电类相关行业新技术、新设备的广泛应用，如何推陈出新，既满足企业对专业人才需求，又能不断升级并优化实训平台是确保高职教育改革与可持续发展的前提保障。

当前的实训平台（PTP，practice training platform）存在不少的弊端，主要表现为：一是实训设备老化，更新周期长；二是实训平台彼此孤立，信息化程度低，管理水平落后；三是实际利用率低，实训效果较差。随着信息技术的发展，基于物联网的人、物等信息数据的采集和管理系统已日趋成熟，在高职院校多实训平台的综合管理和智能控制上表现出良好的应用前景：一是可实现多实训平台的集中管理，有效地解决单个实训环节中的信息孤岛问题；二是有助于总结实训过程中的问题，实现实训过程中人与设备的综合管理；三是有利于加强校企合作与交流，适时更新实训计划，提高人才培养质量；四是有助于实训者根据实训情况合理选择实训条件，确保实训效率的前提下，尽快掌握实训要领。

因此，为实现多实训环境中人与设备的智能管理，本文提出一种适用于高职实训管理与教学的物联网构架。基于该构架对某校机电一体化中心、工业控制中心和电工电子实训室等进行组网，对单个实训平台进行集中管理，一方面加强实训环节中信息交流与可监控性，提高实训平台智能化管理水平，另一方面为衡量实训培养质量提供参考依据。

一、实训现状及需求分析

实训平台是为实训人员提供实训机会，是加强校企合作、提高高职人才培养质量的前提。某单位实训平台包括机电一体化中心、工业控制中心、电工电子实训室、电子信息技术中心、鼎光电子教学工厂、春茂电气自动化设备生产车间及校外实训基地等，对于日常实训管理，以单个实训平台为单位，主要依靠实训教师实时监督管理，智能化水平低。另外，从校企合作的角度来说，校内实训条件并不能完全适应企业发展要求，为此，必须基于当前实训平台，加强整体管理以及信息融合，提高整体平台的智能化：第一，实训平台拟实現多个子平台的集成，既能有效采集实训成果信息，又能适时监控实训过程中人与设备状态。第二，实训平台提供校企合作基础。企业通过现有实训条件为学生制订满足自身企业发展的实训计划，由校方按实训计划培养特定技能人才，根据实训结果及实训过程采集数据对实训环节做出评价。第三，实训平台便于管理和维护，有较高的性价比。

二、PTP物联网模型构建

（一）PTP物联网模型结构。物联网应用模型主要分为三类：一是基于EPCGlobal的应用框架，特别是以RFID为核心的编码、识别处理模型，主要面向于某种信号的采集，如园区车辆管理等。二是基于无线传感网络的多平台融合监控，面向于分散对象的信息采集，如物联网路灯等。三是基于有线和无线的M2M（machine to machine）物联网框架，面向局部范围内信息的采集和处理。对于实训平台的物联网模型，主要是实现机电一体化中心、工业控制中心、电工电子实训室、电子信息技术中心等多个实训过程中数据融合，考虑到实训室实际的地位位置分布，可采用M2M有线和无线通信相结合的“应答”模型。如图1，该物联网模型提供四层框架，依次为应用层、网络层、服务层、物理层。

图1 实训平台的物联网模型

应用层根据使用对象的不同提供多级显示服务，I类用户显示整个实训平台信息，并为整体实训提供指导，II类用户对单个实训室进行监管、III类用户面向实训对象，提供实训过程中必要的实训信息（如实训任务、步骤、错误报警等）。

网络层包括校内实训平台及校外合作企业的网络连接及访问服务。校内提供了无线和有线传输的数据通信，校外以ADSL为媒介，实现校内实训平台与校外合作企业的信息交互。服务层是联系应用层与物联网节点的重要组成，应用服务器将各实训平台采集到的信息存储到数据库服务器中，各级用户根据其访问等级从WEB服务器中获取对应信息。

子实训平台包括大量的感应节点，即物理层节点，通过一系列传感器，采集实训过程中的基本数据信息，如在电工电子实训平台，以CC2430为基本的“感知”模块，测量关键点处端电压及电流信号。

（二）M2M模型通信的“应答”构建。物联网M2M模型通信采用轮转查询的“应答”模式，特别是图1中的电工电子实训平台，采用了IEEE 802.15.4协议的ZigBee通信。首先，系统初始化，依次校验物理层、网络层、服务层、应用层标志位，若标志位无改变，则完成一次轮转，若标志位改变，则需返回处理事件，并重新开始校验，如网络层标志位改变，返回网络层处理事件（NWK_Process_Event），并从物理层重新校验，如图2。

图2 ZigBee协议软件构建流程

以电工电子实训平台物联网节点通信为例进一步分析M2M模型通信的“应答”机制：实训开始，系统初始化，各实训节点请求加入网络，与Sink节点（网络协调器）交互，调用aplJoitNetwork（ ）函数，校验符号位，加入该节点网络。单个节点与Sink节点交互时，为了方便，可使交互在同一程序目录下执行，然后按照交互目的，调用不同的事件处理程序。

三、多实训平台的融合及其关键技术分析

（一）多实训平台及设备的网络连接。根据各实训平台硬件配置，子实训平台及其设备的接入可分为：

1.基于路由器/交换机的有线连接，如工业控制中心、电子信息技术中心等，这些平台设备多通过有线连接入网。图3给出了基本拓扑结构。该拓扑结构分两级管理模式：第一级主要是对应于子平台的监控计算机（教师端，II类用户），监控学生端设备；第二级是整个实训平台的监控管理中心，包括校内以及校外管理用户（I类用户）。

2.基于Zigbee的无线连接，如电工电子实训室等，多以CC2430无线单片机为核心，采集学生端设备数据，并与上层用户数据交换。

由于实训平台的复杂性，多数情况下有线和無线通信需协同进行，如在鼎光电子教学厂和春茂电气自动化设备生产车间，工控机、大型设备的并网连接以有线连接为主，而某些敷设线路冗杂的地方则以无线连接为主，如电气柜温度检测节点等。

图3 实训平台有线连接的星形拓扑

（二）基于Zigbee的无线收发技术。Zigbee无线通信可基于CC2430无线单片机中射频（RF）收发装置实现，如图4，待发数据经2.4GHz直接序列扩频并放大后，由天线发出，接收到的RF信号经解扩恢复到原发送数据，实现数据信号收发。

图4 CC2430射频（RF）收发装置

对于2.4GHz直接序列扩频技术，IEEE 802.15.4给出了对应的扩频步骤：将二进制数据每个字节的低4位转换为一个符号，高4位转换为另一个符号；扩展得到的符号数据为一个32bit的PN序列；扩展后的序列通过半正弦脉冲调制，将数据信号映射到载波信号中。待发送数据调制结束后，设置寄存器为“CTRL1.TX_MODE=0；STXON”准备待发，若信道空闲，启用数据校准并发送，当没有字节写入SFLUSHTX时，TXFIFO缓冲器给出下溢脉冲，表明发送结束；在接收端，寄存器设置为“DMCTRL1. RX_MODE=0；SRXON”，准备接收，若RXFIFO溢出，接收中断，当复位后无信息流，则表示完成数据接收，将接收到的RF信号解扩即可获得待发数据。

高职实训平台信息的无线收发是利用CC2430无线模块实现的。在春茂电气自动化设备生产车间，采集关键点（变压器、控制柜等）电流、电压、温度等参数，将数据写入128位的发送缓存，设置寄存器，经多次跳跃后到Sink节点接收，将子节点采集到数据传给无线路由设备，并上载服务器数据中心，根据用户等级差异，访问对应WEB服务器，对平台设备等进行监控。同时，根据采集到的数据，I、II类用户可对学生单个实训环节进行评价，对其实训过程存在的问题进行说明，给出合理化建议，并通过该课程的教学管理平台发布，使受训学生加深实训过程的定性认识。

（三）实训过程远程管理技术。高职物联网实训平台不仅对设备进行监控管理，还要对受训人进行管理，适时评价并提高实训效果：企业根据自身发展需求制订学生的实训计划，校方提供实训环境。在实训过程中，利用M2M框架，一方面监控实训设备，确保实训安全；另一方面采集实训信息（到课状况、实训时间、PLC程序、电工电子导通信息等），评价实训过程，真正实现设备和人的共同管理。

实训平台的远程管理是基于服务器层面的各用户之间的信息交互，包含不同用户对某一事物的认知分析，如图5所示。企业用户和教师用户从各自WEB界面获得学生A的实训情况，并通过WEB界面将实训评价、建议等输入到数据服务器中，然后由实训平台的综合管理中心发布，学生A通过访问WEB服务器认清实训过程的不足，并根据给出的建议，不断优化并提高实训技能。

图5 基于服务层的多用户信息交互示意图

四、实训平台的运行评价与效果分析

高职院校实训平台以M2M物联网框架为基础，对某校春茂电气自动化设备生产车间等部分实训环节进行联网管理。

（一）基于M2M框架的实训设备管理效果分析。在春茂电气自动化设备生产车间，原先的设备大多依靠人力维护管理，对其部分进行物联网改造后，设备实现实时监控，并能根据设备状态智能维护：一是实现数据信号的实时监控。春茂车间配置有较多的电气装置（如焊机等直接接电设备），且实训过程多是带电作业，用电不当可能造成设备损害，甚至危及生命安全。在某些节点配置CC2430无线单片机，采集并上载电流及端压信号，当检测到的电流或电压过大，超过设定阀值时，单片机能快速做出预警，断掉电源，并将故障信息反馈I、II级用户。二是优化设备管理、提高经济运行。春茂车间配置有电气柜，在实训过程中需对柜内温度进行调节，避免电气设备温升过高。通常，柜内温度调节装置（空调机等）与电气柜处于同步运转状态，现对柜内温升敏感设备（变压器等）配置CC2430无线单片机，其自带的温度传感器可实时测量敏感设备温度，以此为依据，控制空调机运转，节约电能消耗，提高经济运行，如图6（a），在确保柜内温度正常的前提下，M2M框架下的风机综合用电量更低，经济性更好。

（二）基于M2M框架的学生实训效果评价。取4组，每组8人进行两个实训过程M、N，A组采用常规实训M、N；B组常规实训M、物联网实训N；C组常规实训N、物联网实训M；D组物联网实训M、N，如图6（b），进行二次重复实训，可见物联网框架下实训效率更高，效果更显著。

（a）实训设备经济性对比

（b）实训效果对比

图6 基于M2M框架的实训平台效果分析

五、结论

从对人和物的综合管理来说，物联网技术有其独特的优势，可实现整个系统的信息交流，提高整体的智能化水平。本文以某校实训平台为基础，在分析当前实训环境的基础上，给出了一种适用于高职实训管理的M2M物联网框架，并以春茂实训中心为例，从受训学生与实训设备两个方面分析该物联网平台的优劣：一是对于实训设备，以CC2430为终端节点，采集电气柜内温度、重要机电设备的端电压、电流值等信息，对实训过程进行监控，优化设备管理，提高经济运行；二是对于受训学生，通过服务层的信息交互，提高实训效率，满足校企双方要求的实训要求。总之，M2M物联网框架适用于高职实训平台管理，能实现多子实训平台的融合，有效解决单实训平台的信息孤岛问题，对于推进高职教育改革，提高教学质量都有重要的意义。

【参考文献】

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【基金项目】广西高校科学技术研究项目（LX2014555）

物联网关键技术 篇7

1.1 物联网的概念

物联网 (Internet of things) 是科技高速发展的产物, 也是信息时代发展的象征。从字面意思来看, 物联网就是通过互联网将相同的或者不同的物体连接起来。从中, 可以了解到物联网是建立在互联网的基础上发展的, 它是互联网功能的一次延伸, 应用创新是其发展的关键因素。从深层次来说, 物联网就是通过局域网或者互联网等通信技术, 并运用一定的手段将传感器以及控制器、各类设备、物资等以一种全新的方式联系到一起, 为人与物、物与物之间的联系搭建平台, 实现信息智能化以及远程控制的网络, 但需要注意的是物联网上所包含的机器设备、资源以及通信等元素都具有个性化以及私有化的特征。

1.2 物联网的基本属性及特征

物联网以其特殊的方式突破了时间、空间的限制, 实现了人与人、人与物、物与物之间通过网络或者其他的一些路径的联系。因此, 物联网的属性有集中、内容、收集以及情景的连接。物联网中的物体包含以下几个特征:首先, 物体既可以是实物, 也可以是虚拟物品。物体能够通过使用一些标识来识别。同时, 物体通过互联网能够在现实的物理世界与虚拟的数字世界进行信息的交换;其次, 物体能够利用传感器与周边的环境进行交互。物体能够在资源以及服务等方面与其他物体进行竞争;最后, 物体具有社会、自控、自我复制的特征。

2 物联网的体系结构

物联网的体系结构可以分为感知、接入、网络、服务管理、应用等几个层次。

2.1 感知

通过使用不同类型的传感器对物质的相关属性、周边环境、活动趋势等静态或者动态的信息进行收集与分析, 并依据具体的目标任务, 采用协同方式从不同角度对信息进行全面的控制, 进而将所获得的信息传入网络, 实现资源的共享。

2.2 接入

利用现有的网络设施, 如无线网、局域网、卫星以及移动通信网等, 将感知获得的信息传入网络。

2.3 网络

建立无线网络平台, 并把传入的信息进行科学合理的整合, 构建超大规模的智能网, 为大行业提供高效、可靠的网络平台。

2.4 服务管理

通过大型的计算机系统, 对现有的网络信息进行及时的管理控制, 为上层应用提供优质服务。

2.5 应用

这是物联网的基本设施, 它根据不同行业的实际需求, 为他们提供个性化应用, 如自然灾害的预测以及监测、智能电网、远程医疗以及实时健康监测等。

3 物联网的关键技术分析

3.1 射频识别技术

射频识别技术, 又叫做电子标签, 是物联网能够顺利运行的核心技术。它使用射频信号并通过交变磁场或者电磁场, 进行信息传递, 同时利用所传递的信息来识别物体。该技术由标签、阅读器以及天线构成。其中, 标签是在放在物体之上的, 起分辨物体的作用;阅读器是用来读取或者输入标签上所包含的信息;天线介于标签与阅读器之间, 作为一种传播介质, 起传递信号的作用。该技术的应用思路为:通过利用现如今的科学信息技术, 实现对不同物体 (设备、信息、人员等资源) 在移动或者动态等状态下的识别管理。

射频识别技术因其抗干扰性以及高适用性, 能够对各种物体进行追踪管理, 因此深受各行各业人员的喜爱。其应用的成功典范就是高速公路的自动收费系统。目前, 该技术在碰撞、信息物品安全以及用户隐私、射频天线等方面还存在不足。

3.2 传感器技术

因为物联网需要与自然环境进行长时间的接触, 因此, 传感器有时会在极端恶劣的环境中工作, 这对传感器的技术设计以及应用提出了巨大的挑战。传感器的核心功能是采集信息。如果将计算机看做一个能够收集、汇总、分析信息的人脑, 把计算机网络的通信系统看做人脑的神经系统, 那么, 传感器就是我们对周围环境进行感知的器官。总之, 传感器就是将感知到的信息利用一定的手段, 并按照一定的规律转变为能够传输的信号的设备装置。传感器技术在现代社会中具有十分重要的地位, 如果没有传感器技术, 那么感知到的信息就不能够准确的转换, 这就会导致物联网信息的失真。

目前, 传感器技术主要从两方面进行研究, 即信息的感知、传感器自己的智能化以及网络化的管理。其未来的发展方向为功能多样化、传输智能化、材料新型化, 与前沿科技相结合 (如生物科学技术) 等。

3.3 网络通信技术

尽管物联网的功能多样、概念外延较为广泛, 其仍是建立在网络通信技术的基础之上的。网络通信技术并不是一个单一的技术, 而是一个技术集合体, 它包括有限传输以及无线传输、网关以及交换等技术。其中, M2M技术是物联网网络通信的核心技术, 是机器与机器之间 (machine to machine) 、人与机器之间 (man to machine) 、机器与移动网络之间 (machine to mobile) 以及人与人之间 (man to man) 的联系。该技术应用范围十分广泛, 它能够实现远距离的连接技术 (如GSM或者GPRS、UMTS) 以及近距离的连接技术 (如wife、Zig Bee、以及蓝牙等) 的有效结合, 同时, 它能够结合XML以及网络位置服务等技术, 进行安全隐私的保护、货物位置的追踪等。现如今, 该技术的研究方面侧重于机器与机器之间的无线连接, 为物联网提供一个安全可靠的信息传输通道。

4 物联网的应用分析

物联网被广泛应用于各行各业, 包括交通、环境保护、办公环境、公共安全、家居生活、风险监测、健康实时管理以及老人、儿童护理等多个方面。它的出现, 将线下的各种资源通过互联网联系在一起, 促进了产业的转型升级, 便利了人们的生活, 为社会的发展提供了新的推动力。其在现实生活中的成功应用主要在以下几个方面:

4.1 物联化身份控制器

目前, 研究院以及高校实验室都会配置一些贵重的精密仪器设备, 但人工的管理对于这些仪器设备的使用以及保养等不能做到面面俱到。而物联化身份控制器很好的解决了这一问题。

实验室中的所有设备无论是否联网, 都能通过该控制器实现设备的使用权限控制、对使用者进行身份识别以及使用的时间、时长记录等。

4.2 智能电网

智能电网利用一系列技术以及设备, 如计算机网络技术、通信技术、传感器、处理器等, 构建一个能够自动判断、自动调节以及自动监测的多能源统一接入电网, 并进行分布式管理的智能网络。该网络能够对电网运行状态以及用户实时用电信息进行收集以及汇总, 通过全面分析, 选择最合适的配电方案, 将电能安全送到最终的用户家中。智能电网的运用能够提高电能输送的安全性以及可靠性, 有助于实现电能的优化配置。

4.3 智能交通

智能交通就是充分利用网络通信、传感器技术以及自控技术、计算机系统等, 对道路交通进行实时监控以及管理等, 它能够及时发现道路堵塞、交通事故发生等现象, 并及时的进行交通疏导, 有助于缓解道路交通压力。同时, 它能够将道路前面发生的交通事故及时的告知车辆驾驶员, 避免二次事故的发生。当然, 在恶劣天气中, 它还能够对道路情况进行监测, 并反馈给驾驶员, 提高其行车安全。

4.4 物流管理

物流管理是物联网最初的应用领域, 它将传感器技术引入物流管理的每一个环节, 包括商品的生产、出产、包装、销售、物流派送以及服务等环节, 使管理者能够对物流进行智能化、信息化管理, 可以实现每一环节时间、资金的最优配置, 从而使总成本得到节省, 提高物流管理的效率。物联网的关键技术, 即标识追踪、定位技术, 能够实现物流管理的智能调配, 提高物流管理的科学性。

4.5 医疗管理

将物联网引入医疗领域, 能够实现医疗数据的科学管理, 如能够实现病人身份扫码验证、病例录入查询、药品采购以及使用信息查询、病人身体特征实时监控等方面的管理。同时, 还可将药品的验证信息传到相关网站, 便于医生以及病人对所用药品进行真伪查询等。

5 物联网未来发展建议

物联网作为一个刚刚起步的行业, 其有很大的发展潜力。我国的物联网在众多人员的共同努力下, 拥有了长足的进步, 但和西方发达国家相比, 仍存在较大差距。因此, 在未来, 我国的物联网产业应做到:首先, 要加大科技以及资金的投入, 积极研发该产业的核心技术, 提高专利数量;其次, 应制定或者完善关于物联网的相关制度, 规范其产业发展行为, 同时, 加强国际间的合作与交流, 积极借鉴国外优秀制度;最后, 国家应加强对物联网的政策支持, 发挥物联网成功典范的带动作用。

6 小结

物联网是集多种技术于一身的新型技术, 它的出现是时代发展的需要, 也是科技发展的必然结果。我们应深入发展物联网的几个关键技术, 扩大其应用领域。

摘要：物联网是在科技高速发展的前提下, 信息时代的又一次技术变革。它的出现, 将线下的各种资源通过互联网联系在一起, 促进了产业的转型升级, 便利了人们的生活, 为社会的发展提供了新的推动力。本文从物联网的内涵入手, 通过介绍物联网的体系结构, 分析物联网的几个关键技术, 从而进一步探讨其在现实生活中的应用。

关键词：计算机,物联网,关键技术,应用

参考文献

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[5]刘滕.物联网关键技术及应用分析[J].计算机光盘软件与应用, 2012 (11) .

物联网及其关键技术研究 篇8

1 物联网的概念

物联网是以对物理世界的感知为目的,综合通信网络、传感器、微电子、微纳技术等诸多领域,形成的分布式多传感器动态智能协同感知系统,通过射频识别(RFID)、红外感应、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议实现任何物品间的网络互连、信息交换与数据通信,以满足智能化设别、定位、跟踪、监控和管理需求的一种网络概念。

物联网是以互联网为基础,利用RFID、数据通信等技术组成一个覆盖世界万事万物的整合网络,网中的万物可以通过自动识别、信息共享实现彼此间的“交流”,而无需人为干预。与互联网相比,物联网将用户端延伸并扩展到任何物品与物品之间,连接的是现实的物理世界,通过将“现实的世间万物”与“虚拟的互联网”整合为同一的网络,实现“物物互联”。

物联网概念的提出突破了将物理设施与IT设施分离的传统思维,利用无线网络、智能传感设备、云计算技术等手段,通过对物理世界的动态智能协同感知和智能信息获取,开启了一种新型信息获取系统的发展大幕。物联网所要实现的“物物互联”,则必将成为信息产业新一轮竞争的制高点。

2 物联网的体系结构

物联网作为一种大规模的自组织网络,其特点包括:传感器节点密集布设、协作式、自组织、无线通信等。物联网的体系结构如图1所示,可以划分为3个层次:感知层、网络层和应用层。

感知层所要解决的是信息的感知与采集,主要包括RFID及其读写技术、传感器与传感器网络、机器人智能感知技术、遥测遥感技术、IC卡与条形码技术等。

网络层主要包括各种通信网络与物联网形成的承载网络。承载网络主要是现行的通信网络,如互联网、移动通信网络、企业网等,完成物联网感知层与应用层之间的信息通信与数据传输。

应用层主要由各种应用系统组成,主要功能包括对采集数据的汇聚、转换、分析与共享,以及为用户应用提供相应的支撑平台。应用层同时为用户提供物联网的应用接口,为各种用户设备及终端提供应用服务。

3 物联网的关键技术

物联网的技术核心是:“自治组网、协同感知”,其3大关键技术包括:互联网、RFID和物品电子编码。

3.1 互联网

近年来,随着我国互联网建设的不断发展,特别是对“3G互联网”、“无线城市”、“三网融合”事业的快速推进为物联网的应用与发展提供了良好的机遇与有力的支持。

3.1.1 3G移动互联网

将移动通信与互联网相结合而产生的移动互联网,一直是通信领域的发展趋势。随着移动通信技术不断发展并迈入3G时代,用户通过3G网络能够很流畅的访问互联网并使用互联网多媒体、视频电话等,从而使得移动通信与互联网结合成为必然。

1.移动通信的发展

移动通信的发展经历了第一代模拟系统、第二代数字系统,目前已经迈入第三代多媒体系统。

第三代移动通信系统简称为3G(3rd Generation),国际电联(ITU,International Telecommunication Union)称为IMT-2000。ITU确定的3G三大主流技术标准是:WCDMA、cdma 2000和TD-SCDMA。后来又将Wi MA纳入3G。

近年来,随着无线互联网、移动多媒体等应用需求的驱动,移动通信的数据业务发展迅速,我国的移动通信已迈入3G时代。

2.3G技术标准

与前两代通信技术相比,3G的进步主要体现在对话音和数据传输速度的提升。国际电信联盟(ITU)目前确定的全球3大3G主流标准是:WCDMA、cdma 2000和TD-SCDMA,在我国分别由中国联通、中国电信和中国移动负责运营。

在三大3G主流技术标准中,WCDMA是欧洲和日本支持的标准,cdma 2000主要由美国与韩国发起并支持,该两种标准均采用FDD(频分双工)模式。TD-SCDMA则是由中国提出,以我国知识产权为主,并在国际上取得广泛接受与认可的国际标准,采用TDD(时分双工)模式。

3.3G互联网的应用

与2.5G相比,3G网络的通信速率得到了显著的提升,从而可以承载更多的互联网应用。为了便于市场推广,3大运营商分别推出了各自的3G品牌:中国移动的“G3”、中国电信的“天翼”、中国联通的“沃”,各运营商提供的网络通信速率如表1所示。

除了个人用户应用外,在工业监控、金融、电子商务等诸多企业用户领域,移动互联网也得到了广泛的应用,这也为其在物联网领域的应用与发展奠定了非常良好的基础。

3.1.2 无线城市

“无线城市”是指在政府的领导、规划和推动下,采用特定移动通信技术,在城区范围内,为各类客户提供统一的无线宽带数据接入服务,用户可随时随地高效地通过无线宽带接入,使用无线政务、无线商务、无线生活等各个领域的移动信息服务,进而提高城市管理水平和运行效率,提高人民群众的信息生活体验,最终提高城市的综合竞争力,促进工业化与信息化的全面融合。

“无线城市”在我国展现出强劲的发展势头,除了台北、香港正在进行大规模建设外,我国大陆地区的北京、上海、天津、广州、武汉、南京、杭州、深圳、青岛、扬州等地也正在进行“无线城市”的建设,其中在厦门已建成我国首个基于TD-SCDMA网络的“无线城市”。

目前,我国对城市进行无线网络覆盖所采用的主要技术是3G与Mesh Wi Fi。无线Mesh网络可以和多种宽带无线接入技术如3G、WLAN(Wireless LAN,无线局域网)、WMAN(Wireless MAN,无线城域网)等通信技术相结合,组成一个含有多跳无线链路的无线网状网络。无线Mesh终端可以是计算机、掌上电脑、手机、电子标签读写器等各种装有无线网卡天线的用户设备,通过Mesh路由实现无线网络接入,并最终接入互联网。

“无线城市”的建成与应用将为物联网的应用提供灵活、便捷、高速的无线网络平台,为其在城市中的快速建设与发展推波助澜。

3.1.3 三网融合

2010年1月13日,国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。

“三网融合”是近年来现代信息技术不断发展和创新的结果,是数字技术跨越信息鸿沟后带来的融合趋势的体现。通过将电信网、广播电视网和互联网进行整合,使三者在技术上趋向一致;在网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务层上互相渗透和交叉;在应用层上趋向使用统一的IP协议;在经营上互相竞争、互相合作,朝着向用户提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起,行业管制和政策方面也逐渐趋向统一,“三网融合”将为物联网的发展提供更为优越的网络与信息平台。

3.2 RFID技术

3.2.1 RFID技术简介

RFID(Radio Frequency IDentification,射频识别)具有快速读写、距离远、长期跟踪管理等特点,被认为是21世纪最有发展潜力的信息技术之一,因为可以实现点对点的物对物的操作,在物联网发展中起着至关重要的作用。RFID技术用于实现物联网真正意义上的物理性,借助相应的射频设备,各种物品和设备就像携带了一个“电子身份证”,更具智能化;借助无线网络技术,人与物之间可以展开“对话”,物体和物体之间也能进行“交流”。

RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种环境之下。RFID技术可同时识别多个标签,操作快捷方便。

RFID系统如图2所示,一般由3部分组成。

电子标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的RFID编码,附着在物体上标识目标对象,一般情况下,标签中包含标签天线。

读写器(Reader):实现读取(写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式。

天线(Antenna):在标签和读写器间传递射频信号。

RFID的工作原理为:当标签(一般为无源标签或被动标签,Passive Tag)进入磁场后,接收读写器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息;或者标签(Active Tag,有源标签或主动标签)主动发送某一频率信号,读写器读取信息并解码后,送到后台管理信息系统进行数据处理。

3.2.2 RFID技术应用

近年来,我国RFID技术应用发展迅速,尤其是一些重点项目的建设提升了我国RFID技术的应用水平。例如,我国铁路计划投入2.5亿元加装RFID车号自动识别系统、北京首都国际机场RFID行李处理系统顺利完工、上海烟草物流实施RFID无线射频识别、北京奥运会RFID电子门票、广深铁路线全部使用RFID电子车票等大型项目都为RFID产业带来了新的发展。

RFID系统常见的应用如表2所示。

3.3 电子编码

在通过RFID标签对物品识别前,首先要做的一件事是给每一个物品赋予一个唯一的编码,从而需要全球化的物品电子编码标准与规范。物品编码体系是对物品相关信息进行标识的方法和规范,目前占主要地位的编码体系有欧美的EPC体系和日本的UID体系。

3.3.1 EPC编码体系

EPCglobal由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立。目前,EPCglobal已经发布了一系列技术规范,包括电子产品代码(EPC)、电子标签规范和互操作性、识读器—电子标签通信协议、中间件软件系统接口、PML数据库服务接口、对象名服务和PML产品元数据规范等。

EPC编码体系是与目前广泛应用的EAN.UCC兼容的编码标准,有EPC-64、EPC-96和EPC-256 3种。目前使用最多的是EPC-64,新一代EPC(RFID)标签将采用EPC-96编码体系,它可以较容易地将现行的标准,如GID(通用标识符)、GTIN(全球贸易产品编码)、SSCC(货运包装箱代码)等转换到EPC中去。

3.3.2 UID编码体系

日本的泛在识别技术组织UID在国际上也有较大的影响力,主要靠日本的电子在制造商、信息技术企业的大力支持,目前已经公布了电子标签超微芯片的部分规格。

在UID标准体系中,对每个物品赋予一个128bit长的标识编码号———U-code(又称泛在ID)。U-code除了基本代码长度为128byte外,还可以128byte为单位进行扩充,形成256byte、384byte、512byte的结构。U-code的最大特点是可以兼容现有的各种标识编码体系,包括条形码使用的JAN、EAN、UPC,书刊使用的ISSN,互联网使用的IP地址等。与EPC编码相比,U-code的编码长度不同,标签概念也更为广泛。U-code标签包括条形码、RFID、智能卡和主动芯片等附有U-code码的标识介质。

4 物联网的应用与展望

尽管物联网的应用在整体上还处于起步阶段,但其在某些领域的应用已经初见成效。目前,物联网的应用主要集中在物流、军事、监控管理、医疗护理等领域。通过运用物联网技术,在军事领域可以实现减少打击时间,扩大探测范围,提高跟踪的准确性与连续性,增强对目标的探测与鉴别能力,从而有效地提高作战效能;在其他领域,可以更好地掌握关注对象的动态信息,从而为目标识别、诊断、应急处置等应用提供决策依据。

随着传感、测控、通信、网络、计算机等技术的不断发展完善,物联网将展现出更为强大的生命力,其应用将会渗透到各个行业,遍布人们生活的各个方面。物联网作为以强大的需求为牵引的前沿技术,将继续推动计算机、互联网、传感器等产业的发展,并将使信息获取出现革命性的转机,引领信息技术迈上新的台阶,并同时带动集传感、采集、处理、收发、网络于一体的微系统与传感器产业的飞速发展。物联网及其相关技术与产业具有难以估量的市场价值与发展前景。

5 结束语

物联网是一个包含众多先进技术、复杂而庞大的系统,其应用形式灵活多样,将会涉及到人类社会生活的方方面面。目前,物联网产业的发展尚处于初期阶段,已经展现出强大的需求动力与可观的市场预期,孕育了巨大的潜能与机遇。本文结合物联网的发展,对其概念、结构以及所包含的关键技术进行了介绍、分析与论述,并对物联网的应用与发展作出了探索与展望。

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物联网关键技术与应用 篇9

我国是信息化大国, 随着近年来信息技术产业蓬勃发展, 物联网这个新兴产业也像雨后春笋似的逐渐兴起。 近年来, 大多数的物联网企业也得到了政府乃至国家的政策和资金扶持, 很大原先不是做物联网的企业看到了物联网的发展前景, 也在尝试着向物联网方向靠拢, 因此当今我国的物联网可谓是百花齐放的局面。但是毕竟我国物联网产业起步的比较晚, 各家公司还都处于摸索与尝试的阶段, 真正可以实际使用的稳定成熟的产品非常有限, 所以我国物联网的发展道路还很漫长。

2 物联网的关键技术及其主要应用

2.1 环境监测

环保问题一直是我国大力发展的项目, 传统的测量方式比较繁琐, 数据读取困难, 数据实时性不是很高, 而且数据采集所需要的人力物力成本比较大。 采用物联网技术, 这一问题得到了很大程度上的改善。 现如今已经有各种带环境参数的传感器被研发出来, 这些传感器不仅精度高, 而且实时性好。物联网技术在环境监测上的应用, 主要就是利用各类传感器, 组合成需要监测参数的节点, 把这些节点通过自组网络技术形成专有的数据传输网络, 该网络的最大特点就是自由组合, 当其中的一个或者某些节点损坏的时候, 其他传感器节点会智能的自动选择传输路径, 自动连接成网络。通过这种方式传输数据, 数据的安全性得到了很大的保证, 不会因为部分网络原因而导致整个网络的瘫痪。

通过物联网技术在环境监测方面的应用, 保证了环境监控的实时性, 比如当传感器监测到一处水源水质有异常时, 会及时将异常通知管理员。通过传感器采集到的数据被收回时, 可以进行统一的云托管, 这样不仅保证了数据的完整性与安全性, 更对数据共享和数据分析提供了途径。

2.2 智慧农业

随着我国信息产业的蓬勃发展, 传统的农业已经不能满足社会发展的需求, 传统的农业受季节和气候影响比较大, 制约了农作物的生长, 导致每年的产量固定, 农民或者承包商需要根据季节的变化去选择种植。 现如今物联网显然可以很轻松的解决这方面的很多问题, 比如气温的控制、温湿度控制、灌溉控制等。

物联网在农业方面的应用, 主要表现在智慧大棚上。首先, 温度传感器可以根据大棚内的温度选择开窗透气或关闭窗户。 其次, 湿度传感器根据检查大棚内的湿度情况, 控制开关是否需要进行灌溉。最后, 光照传感器可以实时监控大棚内的光照情况。除此之外还可以通过像二氧化碳传感器等实时监测大棚内的各项有关植物生长的参数。用户只需要设置好大棚内应该需要的环境参数, 剩下的就可以全部交给各项传感器完成, 实时简单准确, 简化了农业生产的繁琐工序, 改变了农作物受制于天气的自然规律, 提高了农作物的产量。

2.3 智能交通

中国是汽车大国, 交通问题一直是我国城市发展的首要问题。 现如今在一些大城市主干道上, 交通拥堵和停车难成为困扰广大司机以及城市管理部门的难题。 针对这两大难题以及结合物联网技术的特点, 人们开发了智能交通预警系统以及智能停车引导系统。 智能交通预警系统, 主要是根据马路上的摄像头所采集的交通信息, 及时通过后台程序分析, 将道路信息发送给装有客户端软件上, 或者通过广播实时向司机发出预警, 给出建议行走的道路, 避免了司机走冤枉路或者出现堵在路上很长时间的情况。

智能停车引导系统, 主要是在城里各停车位安装监测节点, 这些节点会实时监测各停车位当前的状态, 将这些停车位的信息收集起来发送给司机。 比如当司机走进城里想找地方停车的时候, 系统会自动帮助寻找附加的空停车点, 并支持路线规划与导航, 引导司机顺利的找到停车的位置。司机也可以通过安装在手机上的客户端软件实时查询城里的区域停车位使用情况, 以此判断是否需要驾驶车辆。 智能停车引导系统, 主要是通过检测车位的磁场变化, 或者通过超声波感知车位是否有车辆存在, 该技术近几年被普遍用到了城市停车场车位监测领域。 将停车场的信息实时更新并展示在外面, 有效了避免了司机由于找停车位而多走的冤枉路。

2.4 射频技术及其相关应用

射频技术也称为RFID技术, 即无线射频识别, 是一种通信技术, 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关的数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 该技术是物联网最早期的应用, 也是物联网发展的一个比较成熟的应用, 目前该应用主要被用在图书馆、签到系统以及物品定位等方面。

图书馆通过在书本上粘贴RFID标签, 可以实现对书本的管理功能, 例如当一本没有被登记的书被带出图书馆时, 门口放置的RFID阅读器会自动感知到该情况并发出报警。管理员在登记书本外借情况时, 只需要把书本放入阅读器旁边, 就能自动读取该书本的信息, 这点有点类似于超市所使用的条形码, 很大程度上简化了图书馆的管理流程。

签到系统目前被越来越多的企业所应用, 这种签到系统往往跟企业里面的智能设备相连接, 不仅可以对工作人员的上班情况进行签到, 而且还可以实现公司内部的身份验证与识别功能。例如当一个员工需要打开档案室时, 需要刷门禁卡, 系统会判断该员工是否有权限进入档案室, 可以浏览哪些档案等。

物品定位主要是在物品上面粘贴RFID标签, 对物品进行一个大致的定位以及移动追踪, 当阅读器不能读到该物品的信息时, 说明该物品已经不在原来的位置上, 就会提醒用户及时查明情况。

3 总结

物联网作为互联网发展下的产物, 它也在随着互联网的发展而发展, 甚至它的发展速度已经超越了当今互联网的发展速度。 物联网的产生, 给工业生产、智慧城市创建都创造了有利的条件, 实现了数据的实时采集与及时分享, 很很大程度上对生产力的提高已经社会的进步起到了很大的提高作用。 但是我们知道中国正处于物联网发展的初期, 概念化东西比较多, 物联网技术还没有被真正的利用起来, 很多物联网企业都在靠政府的扶持艰难的活着, 所以物联网的前景一片大好, 但是中国的物联网产业还有很长的一段路要走。

参考文献

[1]邵顺增.物联网应用及发展[J].硅谷, 2010 (24) :68.

[2]张艳敏.物联网的发展前景[J].佳木斯教育学院学报, 2011 (02) :39.

[3]叶建栋.浅析物联网的发展与应用[C]//.中国通信学会, 2011年光缆电缆学术年会论文集, 2011.

物联网关键技术及其应用 篇10

2005年11月,国际电信联盟ITU发布了《国际电信联盟互联网报告2005:物联网》报告,ITU指出:人类正处在一个通信新时代的边缘,信息与通信技术(ICT)的目标已经从满足人与人之间的沟通,发展到实现人与物、物与物之间的连接,无所不在的物联网通信时代即将来临。物联网使我们在信息与现实的世界里获得一个全新的沟通维度,将任何时间、任何地点、连接任何人,扩展到连接任何物品,万物的连接就形成了物联网。简单说:物联网就是把任何物品通过信息传感设备与互联网等网络连接起来,进行信息交换和通讯,实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

物联网包含感知层、网络层、业务或应用层三个层次。感知层负责对物和物相关信息的采集;网络层是异构融合的泛在通信网络,包括现有的互联网、无线通信网、广电网以及各种接入网和专用网,泛在通信网络对采集到的物体信息进行传输和处理;业务和应用层是应用和业务,为手机、PC等各种终端设备提供感知信息的应用服务。

物联网与传感器网络、泛在网络的相互关系。

(1)传感器网络。ITU-T Y.2221[1]建议中传感器网定义为:包含互联的传感器节点的网络,这些节点通过有线或无线通信交换传感数据。传感器节点是由传感器和可选的能检测处理数据及联网的执行元件组成的设备。传感器网络与其他传统网络相比具有显著特点,即资源受限、自组织结构、动态性强、应用相关及以数据为中心等。以无线传感器网络为例,一般由多个具有无线通信与计算能力的低功耗、小体积的传感器节点构成;传感器节点具有数据采集、处理、无线通信和自组织的能力,协作完成大规模复杂的监测任务;网络中通常只有少量的汇聚节点负责发布命令和收集数据,实现与互联网的通信。

(2)泛在网络(ubiquitous network)。ITU-T Y.2002建议中将泛在网络描述为:在服务预订的情况下,个人和/或设备无论何时、何地、何种方式都能以最少的技术限制接入到服务和通信的能力[2]。简单地说,泛在网络是指无所不在的网络,可实现随时随地与任何人或物之间的通信,涵盖了各种应用,是一个容纳了智能感知/控制、广泛的网络连接及深度的信息通信等,超越了原有电信网范畴的更大的网络体系。泛在网络可以支持人到人、人到对象(如设备和/或机器)和对象到对象的通信。

(3)三者之间的区别与联系可以简单地概括为:泛在网络包含物联网,物联网包含传感器网。从通信对象及技术的覆盖范围看:①传感器网是物联网实现数据信息采集的一种末端网络,除了各类传感器外,物联网的感知单元还包括如RFID、二维码、内置移动通信模块的各种终端等;②物联网是迈向泛在网络的第一步,泛在网络在通信对象上不仅包括物与物、物与人的通信,还包括人与人通信,而且泛在网络涉及多个异构网络的互联。

1 关键技术

1.1 RFID

射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)[3]是一种非接触式的无线自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据信息。要实现任何物体之间的互联就必须给每件物体一个识别编码(ID)。每个产品或事物出现在这个世界就得获得一个惟一的编码来证明它的惟一性,而且单个物品可以拥有多个标识号,复合物体的每个组件可以都有标识号;而且属于一类的物品要有证明类属的特殊标识ID,而单个物品同时要有区别于同类其他物品的ID。另外,对于一些特殊物品要考虑其安全隐私要求。RFID系统一般由电子标签、读写器、应用接口等硬件设备与中间件软件、传输网络、业务应用、管理系统等构成。电子标签是一个内部保存数据的无线收发装置,负责发送数据给读写器。读写器是一个捕捉和处理标签数据的装置,同时还负责与后台处理系统接口。软件包括RFID系统软件、RFID中间件、后台应用程序。RFID系统软件是在标签和读写器之间进行通信所必需的功能集合。RFID中间件是在读写器和后台处理系统之间运行的一组软件,它将标签和读写器上运行的RFID系统软件和在后台处理系统上运行的应用软件联系起来。后台应用程序接收由标签发出,经过读写器和RFID中间件处理过滤后的标准化的数据。这样的RFID系统可以实时自动地对物体进行识别、定位、监控、追踪。其中,标识结构设计、标识映射机制、匿名标识技术将是当前RFID技术领域的热点研究课题。

1.2 无线传感网技术

无线传感网是由大量部署在监测区域内的传感器节点构成的多个、自组织的无线网络系统。无线传感网络具有无需固定设备支撑的特点,可以快速部署,同时具有易组网,不受有线网络的约束。在无线传感器系统中,单个节点能够感应其环境,然后在本地处理信息或者通过无线链路将信息发送到一个或多个集节点。由于RF发射功率低,所以每个节点的传输距离比较近。短距离传输使传输信号被窃听的可能性降到最小,同时还延长了电池的寿命,适用于物于物之间的联系。

无线传感网通常被用来监测在不同地点的物理或者环境参量,如光、温度、湿度、声音、振动、压力、运动或者污染等。它主要是通过各节点相互协作地感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息,并发布给观察者。物联网的快速发展依赖于终端的大规模、大范围的部署,而物联网终端的多形态和泛在化既是物联网业务发展的特点,也是其面临的重点和难点;具体研究对象为传感器、传感器适配器、传感器网络网关等。而在未来,无线传感网络技术的拓扑控制、定位技术、时间同步、数据融合处理技术以及终端设备的能量获取和存储技术、设备小型化/低成本/低功耗等问题将引领无线传感网络的热点研究。

1.3 中间件技术

物联网的目标是要实现任何时间、任何地点及任何物体的连接,这个特点就决定了屏蔽底层硬件的多样性和复杂性以及与上层信息交换的复杂应用性。中间件为底层与上层之间的数据传递提供了很好的交互平台,实现各类信息资源之间的关联、整合、协同、互动和按需服务等,所以现在中间件的研究热点集中在基于远程控制的应用管理方式;支持多种传感设备的管理、数据采集和处理功能,从而降低应用与硬件的耦合性;具备符合多种应用通用需求的API集合;具有跨平台的灵活性移植[4]。

1.4 云计算技术

物联网要求每个物体都与它惟一的标示符相关联,这样就可以在数据库中检索信息。因此需要一个海量的数据库和数据平台把数据信息转换成实际决策和行动。若所有的数据中心都各自为阵,数据中心的大量有价值的信息就会形成信息孤岛,无法被有需求的用户有效使用。云计算试图在这些孤立的信息孤岛之间通过提供灵活、安全、协同的资源共享来构造一个大规模的、地理上分布的、异构的资源池,包括信息资源和硬件资源,再结合有效的信息生命周期管理技术和节能技术。云计算是由软件、硬件、处理器加存储器构成的复杂系统,它作为一种虚拟化、硬件/软件运营化的解决方案,可以为物联网提供高效的计算、存储能力,为泛在链接的物联网提供网络引擎。采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享,为海量信息的高效利用提供支撑。它按需进行动态部署、配置、重配置以及取消服务。在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器,其本质是由远程运行的应用程序驻留在个人电脑和局部服务器。

1.5 信息安全技术

物联网的绝大多数应用都涉及个人隐私或机构内部秘密,物联网必须提供严密的安全性和可控性。由于任意一个标签的标识或识别码都能在远程被任意扫描,且标签自动地、不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器,这就需要保证国家及企业的机密不被泄露还要确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯,这些也就导致安全和隐私技术成为物联网识别技术的关键问题之一。由于物联网的每个层的性质和功能不同,每层的安全问题也各不相同。除此之外,终端安全管理、感知节点的物理安全也要给予相当的重视,其中包括用户卡(如认证、加密等)、设备软硬件完整性安全问题(如信息采集、存储的安全问题,设备硬件)以及防止非法移动的安全问题。

物联网网络层的信息安全主要有两类:一是来自于物联网本身(主要包括网络的开放性架构、系统的接入和互联方式、以及各类功能繁多的网络设备和终端设备的能力等)安全隐患;二是源于构建和实现物联网网络层功能的相关技术(如云计算、网络存储、异构网络技术等)的安全弱点和协议缺陷。网络层存在的问题是业务流量模型、空中接口和网络架构安全问题。地址空间短缺的解决方法是采用IPv6技术,用128位的地址长度并采纳IPSec协议,在IP层上对数据包进行高强度的安全处理,提供数据源地址验证、无连接数据完整性、数据机密性、抗重播和有限业务流加密等安全服务,增强了网络的安全性。目前是采用IPv6和IPv4双协议栈模式[5]。

由于物联网尚处在初级阶段,所以其信息安全机制在业界还是空白。

1.6 异构网络与通信技术

异构网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施,通过泛在的互联功能,实现感知信息高可靠性、高安全性传输。物联网的网络技术涵盖泛在接入和骨干网传输等多个层面[6]。以IPv6为核心的下一代互联网为物联网的发展创造了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络在规模化应用后,面临与骨干网络的接入和协同问题,需要研究固定、无线网、移动网及Ad-hoc网技术等。物联网综合了各种有线及无线通信技术,其中近距离无线通信技术将是物联网的研究重点。由于物联网终端一般使用工业科学医疗(ISM)频段进行通信,频段内包括大量的物联网设备以及现有的Wi Fi、超宽带(UWB)、Zig Bee、蓝牙等设备,频谱空间将极其拥挤,制约物联网的大规模应用。需要提升频谱资源的利用率,让更多物联网业务能实现空间并存,切实提高物联网规模化应用的频谱保障能力,保证异种物联网的共存,并实现其互联互通互操作。

2 应用展望

据预测,物联网未来的发展将经历如下几个阶段:RFID广泛应用于物流、零售和制药领域;物体互联;物体进入半智能化;物体进入全智能化。目前物联网相关技术仍处于初级发展阶段,离远期目标还存在较大差距。物联网应用的重点领域主要有:智能物流、智能交通、智能电网、生态监视、电子保健、智能家居、精细农牧业、工业与自动化控制、金融与服务业及国防军事等[7]。

2.1 智能物流

基于RFID、全球定位系统(GPS)的智能配送可视化管理网络、全自动的物流配送中心以及基于智能配货的物流网络化公共信息平台是物联网在物流业中主要应用。分析和模拟软件可以优化从原材料至成品的整个供应链网络,帮助企业确定生产设备的位置,优化采购地点;制定库存分配战略,降低成本、减少碳排放,改善服务[8]。

2.2 智能交通

智能交通能降低交通事故致死率,减少堵塞率,加强交通的监管,减少尾气排放。据报道,斯德哥尔摩市在18个控制点采用各种传感技术,探测车辆并按时段以不同费率收费,将流量、等待时间和尾气排放分别降低20%,25%和12%。

2.3 智能电网

物联网运用在发电、输电、变电、配电和用电环节,使用健壮的双向通信、高级传感器和分布式计算机来改善电力交换和使用的效率,使电网智能化,以提高电网可靠性。智能电网实时监控用户的电力负荷,赋予消费者选择电价和能源类型的权力。

2.4 生态监视

通过生物、声学、光学、化学、红外及卫星等传感器进行全面感知,把各种生态信息可靠传输到信息处理中心,利用虚拟现实、生态分析、决策支持系统、云计算等实现对饮用水源地、城市大气、危废品智能监视。2009年思科公司与美国国家航空和宇宙航局提出星球皮肤合作项目,通过开发遍布全球的空中、海洋和陆地传感器网络来获取、分析和报告环境变化情况,建立全球范围的实时环境检测平台。中国移动利用M2M技术在广州市部署近4000个监控点,重点监控污染源生化数据移动采集,包括餐馆排气、工厂排污、工地噪音等。

2.5 电子保健

由电子病历系统、医学图像存档和通信系统、计算机化医嘱录入系统、计算机临床决策支持系统、远程医疗系统、临床信息系统、诊管理系统、住院管理系统、药品管理系统、物资管理系统、人事管理系统、财务管理系统及管理系统等构成医院信息系统。电子病历系统将医疗文书中的内容以标准化词或句子的形式存储于数据库中,既能够实现病历存档,又便于随时查询、统计、分析,还可以最大限度规避隐私问题。药品管理系统把药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储及销售等环节的信息都存于RFID标签中,当出现问题时,可以追溯其全过程的任何一个环节。

2.6 物联网的其他应用

利用物联网还可以实现智能家居,对家庭进行安保和监视,可利用光纤光栅形成周界防入侵传感网系统对机场等重点区域进行反恐监视[9]。

3 结束语

物联网以无线和移动技术为主要特征,通过智能感知、识别技术、云计算、泛在网络的融合应用等关键技术,使物联网成为第三次信息技术革命。物联网是泛在网的起点,是信息化与工业化融合的切入点。物联网的应用目前还处于起步阶段,许多关键技术有待突破,应用和市场有待于培育与开发,最先获得突破应用的很可能是智能物流和智能交通领域。物联网已经展现出强大的需求动力与十分可观的市场预期,孕育着巨大的市场潜能与机遇,它对改变人们的生产和生活方式必将发挥至关重要的作用。

参考文献

[1]Recommendation Y2221:ITU-T.The requirements for supportof ubiquitous sensor network(USN)applications and servicesin NGN environmen[t S].Geneva:ITU,2010.

[2]Recommendation Y2002:ITU-T.Overview of ubiquitous net working and of its support in NGN[S].Geneva:ITU,2010.

[3]陈新河.无线射频识别(RFID)技术发展综述[J].信息技术与标准化,2005(7):20-24.

[4]党梅梅,续合元.泛在网网络架构与国际标准化现状[J].通信技术与标准(泛在网专刊),2010,1:1-3.

[5]宋合营,赵会群.物联网分布式识读器数据采集方案设计与实现[J].北方工业大学学报,2008(1):22-26.

[6]沈苏彬,范曲立,宗平等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报,2009,29(6):1-11.

[7]朱洪波,杨龙祥,于全.物联网的技术思想与应用策略研究[J].通信学报,2010,11:1-8.

[8]苗杰,胡铮,田辉,等.泛在网络发展趋势与研究建议[J].通信技术与标准(泛在网专刊),2010,1:4-9.