物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

劉利萍

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011）

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

劉利萍

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011）

物聯(lián)網(wǎng)作為繼計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后的信息產(chǎn)業(yè)的第三次發(fā)展浪潮，其帶來的各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用，引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。本文就物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)切入，深入分析了其關(guān)鍵技術(shù)和行業(yè)應(yīng)用，并展望了該技術(shù)的發(fā)展趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；技術(shù)運(yùn)用

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)把信息時代帶進(jìn)了一個新的時代，如今已發(fā)展到了人與物、物與物之間的聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)利用智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素(所有的設(shè)備、資源及通信等)都是個性化和私有化。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展核心是以應(yīng)用創(chuàng)新和用戶體驗為主。

2 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)有：無線傳感技術(shù)、RFID技術(shù)、認(rèn)知計算、納米技術(shù)、信息安全技術(shù)和云計算技術(shù)等等，本文主要深入分析以下幾項重要技術(shù)：

2.1 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）即為射頻識別，可俗稱為電子標(biāo)簽，是一種非接觸自動識別技術(shù)，可自動識別目標(biāo)對象,并且采集對象的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行識別工作時不需要人為干涉，在各種惡劣的環(huán)境條件下也可以工作。其特點(diǎn)是可以識別到快速移動的物體以及同時識別幾個標(biāo)簽信息，操作方便。最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線三部分組成。其技術(shù)原理是在電子標(biāo)簽進(jìn)入從讀寫器發(fā)出的磁場范圍的時候，電子標(biāo)簽就能夠立刻收到其發(fā)射的射頻信號，在傳感電流的作用下把這些信息快速錄入到存儲芯片中，同時進(jìn)行有選擇性地發(fā)送。當(dāng)讀寫器讀取信息之后，通過中央信息系統(tǒng)處理接收到的信息，最后實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的識別與控制。在目前的RFID技術(shù)中研究的熱點(diǎn)是標(biāo)識結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及匿名標(biāo)識的識別技術(shù)。

2.2 無線傳感網(wǎng)技術(shù)

在檢測區(qū)內(nèi)大量布置傳感器節(jié)點(diǎn)，以此構(gòu)成自組織無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是不需要固定設(shè)備來作為支撐，就可以快速地布置，并且組網(wǎng)容易，不受有線網(wǎng)的限制。在自組織無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，其中的單個節(jié)點(diǎn)可以感應(yīng)環(huán)境，隨即把信息通過無線鏈路發(fā)送至單個或者多個集結(jié)點(diǎn)，通過各個節(jié)點(diǎn)的相互合作把采集到的信息發(fā)送給觀察者。該技術(shù)一般應(yīng)用于監(jiān)測不同地點(diǎn)的物理參數(shù)或者環(huán)境參數(shù)中，例如光、溫度、聲音和運(yùn)動等。終端的大規(guī)模部署是物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的原因，其中終端的形態(tài)多樣性是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的特點(diǎn)，也是在目前發(fā)展中難以攻克的重點(diǎn)。

2.3 認(rèn)知計算和智能控制技術(shù)

目前，人工智能技術(shù)的研究方向是認(rèn)知計算，其主要是模仿人腦感覺以及行為意識等，進(jìn)行智能控制。認(rèn)知計算包含信息分析，自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的大量技術(shù)創(chuàng)新，能夠助力決策者從大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中揭示非凡的洞察。通過感知、記憶、學(xué)習(xí)、語言、思維和問題解決等過程，對不同類型的海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行推論，可為物聯(lián)網(wǎng)的策略調(diào)整提供判斷標(biāo)準(zhǔn)。對認(rèn)知計算機(jī)理論進(jìn)行深入研究，使其在智能控制方面能夠得以全面運(yùn)用，為物聯(lián)網(wǎng)的特色發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。

2.4 云計算技術(shù)

云計算技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中也有廣泛的應(yīng)用。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，應(yīng)用的終端數(shù)量越來越多，這就需要使用強(qiáng)大的信息處理中心對相關(guān)信息進(jìn)行整合和過濾。這一需求的出現(xiàn)就引出了云計算技術(shù)。云計算通過將孤立的信息用資源共享的方式來組成一個規(guī)模大、覆蓋廣的數(shù)據(jù)資源池（其中包含了信息資源和硬件資源），能夠為物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行高效的計算和存儲。

2.5 納米技術(shù)

在通常情況下，納米技術(shù)是研究尺寸在0.1-100mm范圍內(nèi)的材料的性質(zhì)和應(yīng)用，主要研究內(nèi)容包含了納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)以及納米材料等等。在運(yùn)用上包含了材料和裝置、醫(yī)學(xué)健康、環(huán)境與資源以及生物工程等。鑒于使用納米材料制作的器材重量輕、質(zhì)量高、壽命相對較長、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，納米技術(shù)在近幾年得到了快速發(fā)展。由于傳感器技術(shù)的發(fā)展，其所具備的小體積和低耗能等優(yōu)點(diǎn)被人們加以重視，并且開始大范圍使用，而使用納米技術(shù)制造的納米傳感器可以實(shí)現(xiàn)目前傳感器不能完成的目標(biāo)，比如使用納米傳感器制作細(xì)胞修復(fù)等。納米技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)從宏觀向微觀的趨勢發(fā)展具有重要的推動作用，為物聯(lián)網(wǎng)感知萬物以及以物控物的目的夯實(shí)了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.6 信息安全技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)中的很多應(yīng)用都會涉及到個人的隱私或機(jī)構(gòu)內(nèi)部秘密，這需要物聯(lián)網(wǎng)加強(qiáng)其安全性和可控性。因為任意一個標(biāo)簽都有可能在遠(yuǎn)程被任意地掃描到，并且標(biāo)簽的相關(guān)信息會被傳輸給讀寫器。這就需要保障國家和相關(guān)企業(yè)的秘密不能被泄漏，以及保護(hù)標(biāo)簽擁有者的個人隱私。這些安全問題是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵問題。

3 行業(yè)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在如今這個科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛的時代有著巨大的應(yīng)用空間，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和芯片技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開始向智能化、精細(xì)化等發(fā)面發(fā)展。

3.1 智能化城市建設(shè)

融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能控制技術(shù)等多項技術(shù)來實(shí)現(xiàn)城市智能化的建設(shè)。其中主要的內(nèi)容是將目前的建筑物體所具備的功能與服務(wù)實(shí)行科學(xué)化擴(kuò)展，讓其具備更加智能化與人性化的特點(diǎn)，以此來構(gòu)建一個更加高檔的城市或社區(qū)，給人們帶了更加舒適與便利的居住空間。智能化城市的建設(shè)為人們帶來了低成本、高質(zhì)量的居住環(huán)境。

3.2 物流智能化

通過RFID技術(shù)和全球定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配送可視化的管理網(wǎng)絡(luò)以及全自動的物流配送中心，這是目前物流行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用。從材料到成品的過程可以通過RFID物流跟蹤進(jìn)行優(yōu)化配置和溯源，幫助企業(yè)確定相關(guān)設(shè)備的位置以及優(yōu)化采購的地點(diǎn)，規(guī)劃好庫存的存儲與分配，降低成本從而減少碳排放量，改善物流的服務(wù)。

3.3 智能化交通

通過傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能化交通，對于減少交通事故的發(fā)生率、緩解堵塞情況、增強(qiáng)交通監(jiān)管以及減少尾氣排放有著重要作用。智能交通是把傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有效結(jié)合再使用到整個交通運(yùn)輸管理中，形成一個極具實(shí)時性、準(zhǔn)確性的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)。目前，交通數(shù)據(jù)的獲取渠道比較單一，僅僅是通過道路監(jiān)控獲得，在信息上也有著傳輸不暢等問題，這些因素都對道路交通的解決產(chǎn)生了一定的影響。通過智能交通系統(tǒng)，在每輛汽車上安裝傳感器以及RFID嵌入式芯片，利用傳感器和道路監(jiān)控了解目前的道路信息，使用RFID嵌入式芯片識別每輛汽車的身份，并且進(jìn)行相關(guān)信息的發(fā)送和接收。使用集中式的交通系統(tǒng)，把收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、融合以及處理，以此達(dá)到對車輛和路況的綜合性檢測的目的，讓司機(jī)對道路信息進(jìn)行及時可靠的了解，以此方式使交管部門能夠?qū)煌顩r進(jìn)行整體管理和調(diào)度。

3.4 智慧農(nóng)業(yè)

在農(nóng)業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也有很好的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的使用可以讓農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)更加精細(xì)化、遠(yuǎn)程化以及自動化，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在農(nóng)作物的灌溉上進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對地表進(jìn)行大面積檢測，收集和記錄地表溫度、風(fēng)力和降雨量等，結(jié)合這些數(shù)據(jù)實(shí)行科學(xué)的預(yù)測，以解決農(nóng)業(yè)中的災(zāi)害問題，進(jìn)行科學(xué)化種植，從而提升農(nóng)業(yè)的綜合效益。

3.5 其他領(lǐng)域的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)、旅游服務(wù)、醫(yī)療、公共安全、環(huán)境監(jiān)測以及老人護(hù)理等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。把傳感器嵌入到電網(wǎng)、鐵路、公路、建筑、供水系統(tǒng)以及大壩等實(shí)體中，然后把物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效結(jié)合，以此達(dá)到人類社會和物理系統(tǒng)的統(tǒng)一，在這個巨大而完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通過具備極強(qiáng)計算能力的計算機(jī)集群，對各個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的機(jī)器和一些基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行有效的管理和實(shí)施控制。在此基礎(chǔ)上，人們能夠以更加準(zhǔn)確的方式對生活進(jìn)行管理，從而提升資源的使用率以及其生產(chǎn)水平，改變?nèi)撕妥匀恢g的關(guān)系。

4 結(jié)束語

由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，人們對物的控制欲逐漸上升，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠讓物更加自動化和人性化，為人類提供更好的服務(wù)，為人們的生活帶來許多方便。物聯(lián)網(wǎng)和和商業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)更多行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用，從而帶動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?，F(xiàn)在，物聯(lián)網(wǎng)還處于初級階段，很多關(guān)鍵技術(shù)仍有待突破，很多未知的問題將會陸續(xù)出現(xiàn)，但是在相關(guān)部門的大力支持和人們需求的驅(qū)使下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必定會在實(shí)踐和發(fā)展中逐漸完善。在目前這個科技智能化發(fā)展的時代，物聯(lián)網(wǎng)正孕育著不可忽視的市場潛力。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)勢必會改變?nèi)藗兊纳罘绞?，以此推動人類文明的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]劉凱．物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景研究[J]．電子世界，2014 (10)：332．

[2]張營軍，高原，李雪嬌．物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究[J]．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015(06)：120．

Key Technologies of Internet of Things and ItsApplication

Liu Liping
(Jiangsu Vocational College of Safety Technology,Xuzhou 221011,Jiangsu)

As the third wave of the information industry after the computer and Internet technology,the Internet of Things has attracted wide attention due to its various services and applications.In this paper,the main key technologies and application fields of the Internet of Things are analyzed,and the future development trend is expounded concretely.

Internet of Things;key technologies;technology application

TP391.44；TN929.5

A

1008-6609(2016)12-0089-03

劉利萍（1979-），女，江蘇鹽城人，碩士，講師，研究方向為計算機(jī)軟件技術(shù)。