物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)路徑及在公安信息化中的應用

□劉三滿

(山西警官高等?？茖W校，山西 太原030021)

無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”正在逐漸走進人們的生活。物聯(lián)網(wǎng)是一次重要的信息產(chǎn)業(yè)革命，其重大價值不次于計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)。這一全新科技發(fā)展的意義在于:第一，物聯(lián)網(wǎng)通過使用全球定位系統(tǒng)、射頻識別(RFID)、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感技術(shù)手段，使網(wǎng)絡(luò)成為人與物、物與物溝通的工具，從根本上改變目前人們的生活方式。［1］第二，投資智能化高速公路、鐵路、電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施，可以為未來科技創(chuàng)新拓展空間，增強國家長期競爭力，促進經(jīng)濟增長，提高對環(huán)境與資源的利用，有助于資源和環(huán)境保護。［2］

一、物聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境

物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。互聯(lián)網(wǎng)“生”出物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特性是:第一，基于互聯(lián)網(wǎng)。第二，對“物體”的識別，是通過使用全球定位系統(tǒng)、射頻識別(RFID)、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感技術(shù)手段實現(xiàn)的。第三，按預先約定的協(xié)議，使“物體”與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)接。第四，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進行信息通訊和交換。第五，最終達到定位跟蹤、智能識別、監(jiān)控管理。

物聯(lián)網(wǎng)可以將感應器嵌入到鐵路、油氣管道、建筑、電網(wǎng)、公路、橋梁、隧道、供水系統(tǒng)、大壩等各種物體中，再與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接起來，實現(xiàn)人與物理系統(tǒng)的智能關(guān)聯(lián)，從而以更加精細的方式，動態(tài)管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)。［1］物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的用途，遍及多個領(lǐng)域，如:政府工作、公共安全、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境保護、智能交通、智能消防、平安家居、個人健康、老人護理等。

物聯(lián)網(wǎng)需要具備的運行環(huán)境包括:

(一)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)之上的擴展和延伸。物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID應用系統(tǒng)等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，基本上不改變互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)核心交換結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，并基于這一結(jié)構(gòu)進行運行。物聯(lián)網(wǎng)的每個用戶端，可以擴展和延伸到任何的“物品與物品”之間，并能進行實時信息通訊和交換。廣播電視網(wǎng)、電信通信網(wǎng)與計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)三網(wǎng)融合，形成全覆蓋、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，將在技術(shù)、業(yè)務(wù)與產(chǎn)業(yè)上為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供更好的通信環(huán)境。［3］

(二)物聯(lián)網(wǎng)運行步驟

第一步，識別設(shè)備讀取物體屬性標識。靜態(tài)屬性存儲在標簽中，可以直接讀取。動態(tài)屬性先由傳感器實時探測，再將信息轉(zhuǎn)換成符合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南鄳獢?shù)據(jù)格式，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。第二步，到信息中心進行讀取、處理。信息處理中心可以是集中式的，如:中國移動使用的IDC;也可以是分布式的，如:手機或家庭用的電腦。第三步，信息中心通過一定的計算，完成物體的通信。［4］

二、實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的網(wǎng)絡(luò)。其核心是“三層網(wǎng)絡(luò)”。第一層:感知層。將物體智能化，把物體的行為讓電腦讀出來。技術(shù)有智能卡、傳感器、工業(yè)自動化、音頻視頻等，目的是讓物體和事件具備智能、獲得生命。第二層:傳輸層。各種物體和事件智能化后，連接成網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)是光纖、電纜、無線、電磁感應、衛(wèi)星通信等，是為了互聯(lián)互通、全面聯(lián)網(wǎng)。第三層:應用層。建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，為數(shù)據(jù)應用提供服務(wù)。技術(shù)有云計算平臺服務(wù)、建立中控室、搭建硬件環(huán)境，數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、專家系統(tǒng)、行業(yè)應用。從仿生學觀點，如果把傳感器看成眼睛、鼻子、皮膚等“感覺器官”，那么，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就是傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”，而嵌入式系統(tǒng)，則毫無疑問，就是識別和處理信息的“大腦”，在接收到信息后進行分類處理。

(一)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)

傳感器在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，是一種基本的元件，需要多個節(jié)點相連，各節(jié)點同時要具有發(fā)現(xiàn)鄰近節(jié)點，對其存在和身份識別，根據(jù)節(jié)點的移動，自動定位節(jié)點類型，重新分組，進行執(zhí)行協(xié)商分享任務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點一般說來數(shù)量多，節(jié)點配置的密度很大，從維護成本和減輕安裝考慮，傳感器的網(wǎng)絡(luò)，要盡量少用人工干預。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，簡稱WSN技術(shù)，W指Wireless，S指Sensor，N指Network，在物聯(lián)網(wǎng)應用中，屬于關(guān)鍵技術(shù)，同計算機技術(shù)、通信技術(shù)一道，都被當作信息技術(shù)中的三大技術(shù)，是結(jié)合了計算、傳感器、通信三項技術(shù)的一門新技術(shù)，具有范圍大、高密度、低成本、實時采集、靈活布設(shè)、全天候工作的優(yōu)勢。這門新技術(shù)的基本功能是:首先通過眾多空間分散的傳感器單元，采集模擬信號;再把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;接著，再通過無線網(wǎng)絡(luò)的自組織功能進行傳輸匯總，從而對空間分散范圍內(nèi)的物體，實現(xiàn)物理或環(huán)境狀況的監(jiān)控協(xié)作，并對這些信息進行分析、綜合和處理。

智能傳感器方面，我國重點是在關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展深海探測、航空航天的傳感器，還發(fā)展一些武器裝備系統(tǒng)精細化、微型化、規(guī)?；膫鞲衅鳌＃?］

(二)射頻識別(RFID)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)是一個虛擬世界，只能傳輸數(shù)字代碼?！拔锫?lián)網(wǎng)”是一個物理世界和虛擬世界的結(jié)合，通過射頻設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把物體智能化，實現(xiàn)物體和物體的“交流”，人和物體的“對話”。

RFID融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)，是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。射頻識別技術(shù)，就是射頻辨識系統(tǒng)，其中R指Radio，F(xiàn)指Frequency，I指I，D指dentification，這一技術(shù)具有遠距離跟蹤、讀寫快速、長期管理等特點，是物聯(lián)網(wǎng)最前端的關(guān)鍵技術(shù)，也是21世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。

RFID是“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條中的上游產(chǎn)業(yè)，隨著“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將變成最大的受益產(chǎn)業(yè)。［5］特別是超高頻RFID，最具潛力。

(三)微機電系統(tǒng)

這一技術(shù)主要用于物聯(lián)網(wǎng)信息采集。微機電系統(tǒng)主要利用大規(guī)模集成電路，經(jīng)過微米級制造工藝加工，微型機電系統(tǒng)集微型傳感器、信號處理和控制電路、執(zhí)行器、通信、接口電路、電源于一體。

(四)GPS技術(shù)

GPS技術(shù)指全球定位系統(tǒng)，是新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為移動感知技術(shù)，能使物聯(lián)網(wǎng)延伸到移動物體上，采集移動物體的信息，是智能交通、物流智能化的重要技術(shù)。具有實時陸、海、空全方位三維定位能力與導航能力。

(五)云計算技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開云計算技術(shù)的保駕護航。云計算主要是滿足大數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和共享，為物聯(lián)網(wǎng)信息的存儲、處理、分析提供強有力的計算手段。

物聯(lián)網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)云、未來傳感云和計算云有機地融合為一體。通過對物體上的信息識別、收集、傳輸，最后匯集到信息中心，再利用數(shù)學模型，根據(jù)客戶的多種不同需要，配置相關(guān)的計算能力，實現(xiàn)智能化。

(六)下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物以網(wǎng)聚。下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是移動化、寬帶化、泛太化的，具備可用性、安全性、可信性，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。下一帶互聯(lián)網(wǎng)狹義講，就是IPV6網(wǎng)絡(luò)，它要比現(xiàn)在的IPV4有多得多的地址。在可以預見的未來，我們可以登陸的網(wǎng)站更多，使用的網(wǎng)名更多?，F(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)IPV4地址根本做不到讓所有的人都能夠上網(wǎng)，所以必須使用下一代互聯(lián)網(wǎng)。

(七)三網(wǎng)融合

在“物聯(lián)網(wǎng)”時代，需要電信通信網(wǎng)絡(luò)、計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與電視通信網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”，“三網(wǎng)融合”又為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。

物聯(lián)網(wǎng)還需考慮能量獲取、供給、管理與測量等技術(shù)，滿足節(jié)點在野外工作的需要。

三、目前實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)面臨的技術(shù)難題

1．網(wǎng)絡(luò)安全問題。物聯(lián)網(wǎng)在很多時候是無線傳輸，要防止節(jié)點信號被竊取、假冒、克隆、解激、移動、干擾、屏蔽和篡改。

2．通信距離瓶頸。目前傳感器所能連接的距離只能是在100m～1000m。

3．外部環(huán)境指標。一旦外部環(huán)境發(fā)生較大變化，傳感器工作效率要打折扣。

物聯(lián)網(wǎng)正在全面進入人們的生活，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。但同時物聯(lián)網(wǎng)模式還在探索中，技術(shù)上以及信息安全方面還有許多難題待破解。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公安信息化中的應用

公安領(lǐng)域是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行規(guī)模應用的重點領(lǐng)域。一個完善的公安物聯(lián)網(wǎng)，一般有信息感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)處理層和業(yè)務(wù)應用四個部分。

在信息感知層，主要利用視頻等感知手段，在城市道路等公共場所，對動態(tài)目標進行感知、識別和監(jiān)控。

在網(wǎng)絡(luò)傳輸層，通過融合互聯(lián)網(wǎng)、公安信息網(wǎng)等，實現(xiàn)信息的傳輸和匯集。

在數(shù)據(jù)處理層，利用云計算、模糊識別等計算技術(shù)，對海量視頻和信息進行整合、分析和處理。同時實施智能化的控制。

在業(yè)務(wù)應用層，將公安業(yè)務(wù)系統(tǒng)和視頻圖像以及各種感知信息進行對接，事前進行視頻防控，事中進行可視化指揮，事后進行可視化勤務(wù)督導，提高公安業(yè)務(wù)效率。

［1］馬 寅．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點與應用［J］．辦公自動化．2013(12)．

［2］袁國智，董毅明．我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展對策分析［J］．商業(yè)時代，2013(4)．

［3］李遵白，吳貴生．物聯(lián)網(wǎng)的演進與中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)競爭力分析［J］．前沿，2012(3)．

［4］佟 瑞，李從東．技術(shù)路線圖研究學科定位及國內(nèi)外理論與實踐評述［J］．中國科技論壇，2012(3)．

［5］盧 濤，周寄中．我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新系統(tǒng)多要素聯(lián)動研究［J］．中國軟科學，2012(3)．

［6］胡 蓉，雷媛媛，王 慧．無線射頻識別技術(shù)(RFID)及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應用［J］．科技廣場，2011(9)．

［7］肖 青．物聯(lián)網(wǎng)標準體系介紹［J］．電信工程技術(shù)與標準化，2013(6)．