物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展與應用

鄶媛媛+代云韜

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術是新一代信息技術的重要組成部分，它運用網(wǎng)絡將物與物進行物聯(lián)通信。作為信息通訊領域的新研究熱點，物聯(lián)網(wǎng)具有巨大的應用前景，因此，在各國政府、工業(yè)界、學術界受到廣泛的重視。本文對物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術進行了研究和歸納，并針對其主要應用的領域進行了詳細且全面的分析研究，希望可以對物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展起到一定作用。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；傳感網(wǎng)；智能技術

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0269-02

Abstract： Internet technology is an important part of a new generation of information technology， it USES the network will be content with the content of group communication. As a new research hotspot in the field of information and communication， the Internet of things has great application prospect， as a result， in governments， industry， academia， widespread attention. In this paper， the key technologies of iot are studied and summarized， and its main application areas of a detailed and comprehensive analysis and study， hope can play a role on the development of the Internet of things in the future.

Key words：the Internet of things； Sensor network； Smart technology

1引言

物聯(lián)網(wǎng)是一個現(xiàn)代科學的衍生產(chǎn)物。這個名詞描述了一種行業(yè)狀態(tài)：物品與互聯(lián)網(wǎng)的關系。物品與互聯(lián)網(wǎng)建立關系的前提是傳感器技術、因特網(wǎng)及移動互聯(lián)技術的融合這三個技術互相關聯(lián)。

2物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的關鍵技術

2.1傳感網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)過程運用到了傳感網(wǎng)技術、移動通信網(wǎng)技術以及互聯(lián)網(wǎng)技術，這種“三網(wǎng)”合一的高效融合給物聯(lián)網(wǎng)提供了強有力的技術支持。而傳感網(wǎng)技術作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的核心組成部分起到了決定性作用，可以說，傳感網(wǎng)性能的好壞直接影響物聯(lián)網(wǎng)在運行中的性能。傳感網(wǎng)中有大量的微型傳感器，這些已經(jīng)集成化的傳感器通過相互 協(xié)作的方式對目標對象的信息進行感知 、采集以及實施監(jiān)控。對于采集后的信息，傳感網(wǎng)利用內部嵌入式系統(tǒng)對其進行分類、匯總處理，并通過移動通信網(wǎng)絡將這些信息傳送到計算機終端。這種通過數(shù)字虛擬世界將物理世界和人類社會實現(xiàn)交互的技術真正實現(xiàn)了網(wǎng)絡計算無處不在。這種技術的優(yōu)勢是成本低、功耗低、組網(wǎng)和鋪設方式靈活多變且微型化等等。傳感網(wǎng)技術不僅僅是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術，還對社會發(fā)展和國家安全起到了重要的作用。

2.2智能技術

隨著物質生活水平越來越高，人們對于自動化、智能化的需求也越來越迫切。智能技術作為物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術，其核心是將各種智能系統(tǒng)植入到相應的物體中，使該物體通過傳感的方式與用戶連接起來，并具備智能化的特性。這種物體與用戶之間主動或是被動的交流方式，就是智能技術。物聯(lián)網(wǎng)通過智能技術的運用，很大程度上優(yōu)化了人們所處的物質生活環(huán)境，讓人們隨時隨地就可以感受到智能化、數(shù)字化帶來的便捷。

2.3認知無線電

認知無線電（Cognitive Radio，簡稱CR），認知無線電系統(tǒng)本身具備智能學習能力。其核心思想是通過頻譜感知能力和學習能力對周圍環(huán)境中的信息進行獲取與交換，并能有效的限制和降低信息與信息之間、信息與系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的沖突，最終實現(xiàn)頻譜之間的共享與分配。

2.4地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的“地理位置標識員”，通過地理信息系統(tǒng)就可以使各個與某物品有關的人和單位等，實時地完成掌握該物品所處的位置狀態(tài)等各種相關信息，進一步對這些數(shù)據(jù)進行處理，時空計算，推理出相關模型，大大的方便不同行業(yè)之間的協(xié)調公關工作，地理信息系統(tǒng)發(fā)展速度快，由二維到三維，目前已經(jīng)服務于社會各個方面，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫盡可能多的為物聯(lián)網(wǎng)提供大量數(shù)據(jù)，對物聯(lián)網(wǎng)這一飛速擴張行業(yè)的戰(zhàn)略方針、藍圖設計空間節(jié)約、數(shù)據(jù)傳遞等等方面，都有著無法比擬的作用，地理信息系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎。

2.5射頻識別

射頻識別技術是一種快速信息錄入技術，它通過射頻頭識別粘在物理物物體上的數(shù)據(jù)信息標簽，并把識別到的信息數(shù)據(jù)錄入電腦，使信息數(shù)據(jù)錄入到電腦這個過程可以瞬間完成。在物聯(lián)網(wǎng)中射頻技術起到節(jié)約時間，加快進程，失誤率低等等作用。

射頻技術的實現(xiàn)離不開兩個事物，一個是物品標簽，它可以是二維碼、磁力條等等搭載有相關物品的信息，另一個是通過掃描物體標識物而把掃描到的信息傳到電腦上的讀取器。當處于可操作距離的時候，標識物和讀取器通過某種協(xié)議，就進行信息傳遞了。

3物聯(lián)網(wǎng)技術的應用

3.1智能電網(wǎng)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術在電網(wǎng)系統(tǒng)中的廣泛應用，電網(wǎng)的運作效率、節(jié)能環(huán)保、與用戶的實時監(jiān)控也達到了一個新的高度。首先，在原有的電網(wǎng)系統(tǒng)中，電能從產(chǎn)生、輸送，再到使用，在這個過程中存在著嚴重浪費的現(xiàn)象。而智能電網(wǎng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術將交互式通信、傳感網(wǎng)技術、分布式計算機運用其中，有效減少了電力在交換過程中的損耗，提高了使用效率、安全性以及可靠性，為國家節(jié)省了大量的電能源。其次，我國是風能發(fā)電和太陽能發(fā)電在生產(chǎn)和使用上大國，但是由于發(fā)電量的多少要受到天氣環(huán)境和地理因素的限制，因此，國家電網(wǎng)并沒有將風電和太陽能納入其中。物聯(lián)網(wǎng)技術的加入可以將這兩種新能源作為輔助能源接入到主網(wǎng)中，智能電網(wǎng)通過對用戶電力使用情進行的實時監(jiān)控，并賦予用戶電能源類型的選擇權利，就可以起到既保證國家電能的有效利用，又實實在在節(jié)省了用戶電費花銷 。

3.2智能化農業(yè)生產(chǎn)

近些年隨著科學技術的飛速發(fā)展，農業(yè)生產(chǎn)無論是在生產(chǎn)力、耕作條件，還是在環(huán)境氣候上都與傳統(tǒng)意義上的那種“日出而作，日落而息”的農業(yè)生產(chǎn)方式大相徑庭?，F(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)技術通過掌握不同農作物的不同習性特點，將物聯(lián)網(wǎng)技術加入其中，通過調整和檢測空氣和土壤中的溫度濕度、CO2濃度、殺蟲劑使用劑量以及光照等情況，就能對農作物進行實時監(jiān)控，既能改善農作物的產(chǎn)出量，縮短農作物的生長周期，還能有效地減少人工勞動，降低成本。將物聯(lián)網(wǎng)技術運用到農業(yè)生產(chǎn)中，可以隨時對農作物在生產(chǎn)過程中的各項參數(shù)進行自動檢測和匯總，并通過網(wǎng)絡將匯總后的數(shù)據(jù)信息傳送到客戶終端，為今后農業(yè)生產(chǎn)的科學化管理提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

3.3智能建筑

物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑領域主要應用在建筑智能化和智能家具方面。在建筑智能化上，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)不同建筑的設計需要、園林規(guī)劃、人文環(huán)境等信息，調節(jié)適宜的溫度系統(tǒng)、燈照感應系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)，提高建筑物以及周邊能源的有效利用率。智能家居是物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑領域中的另一個主要應用。我們常在電視家用電器的廣告中看到，主人在工作時，就可以通過遠程控制系統(tǒng)將家中的電飯鍋、熱水器、電子入戶門等家具或是電器，自動完成提前設定的程序。物聯(lián)網(wǎng)在智能家居方面給人類的生后來了前所未有的便捷與智能，從最簡單的燒水、做飯，到復雜的打掃室內衛(wèi)生以及物品歸類。隨著人工智能的發(fā)展，我們甚至可以想象得到，未來通過控制機器人就可以代替我們接待客人、簽收快遞等一系列實物。

3.4城市智能交通和物流領域

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車作為代步工具，已經(jīng)不再是人們眼中的奢侈品了。然而，城市交通擁堵卻是讓每一位駕駛員為之頭痛的問題。從目前的城市規(guī)劃和現(xiàn)有的經(jīng)濟水平來看，如何能在改動最小、花費最少的情況下解決這個問題，是政府和群眾關注的首要大事。城市智能交通系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術為依托，將網(wǎng)絡媒體與后臺監(jiān)控中心相連接，對當前路面上的所有車輛進行無線監(jiān)控，并將道路的暢通與擁擠情況信息上傳到監(jiān)控中心，通過對這些數(shù)據(jù)信息的匯總與分析，最終通過網(wǎng)絡媒體發(fā)布到司機終端。司機就可以根據(jù)實時路面信息調整出行路線，避開擁堵道路。真正的實現(xiàn)人—車—網(wǎng)絡之間的信息交互。物聯(lián)網(wǎng)還能對城市公交系統(tǒng)實施監(jiān)控和調度，當某一個公交站點出現(xiàn)人員擁擠狀況時，等車的人們可以通過公交站點的智能化系統(tǒng)向監(jiān)控中心發(fā)出信號，系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場情況對公交車進行智能調度。可以說，物聯(lián)網(wǎng)讓城市智能交通更加人性化與規(guī)范化。

隨著網(wǎng)絡購物平臺越來越成熟，越來越多的人選擇網(wǎng)上購物，既節(jié)省時間又方便快捷。在網(wǎng)絡購物的帶動下，物流業(yè)的發(fā)展也是日新月異。汽運運輸作為物流業(yè)的主要交通工具，選擇最優(yōu)行駛路徑和科學送貨決定了物流企業(yè)的總利潤率。因此，越來越多的物流企業(yè)利用無線傳感器網(wǎng)絡獲取取貨和送貨信息，并將獲取的信息發(fā)送給控制中心。控制中心通過對這些信息進行匯總，并結合當?shù)氐牡乩砬闆r和電子地圖，計算出最優(yōu)行駛路徑。這條最優(yōu)行駛路徑可以讓司機更好的掌握路況信息和行駛過程中所用的時間，做到心中有數(shù)，為科學送貨打下了基礎。

3.5醫(yī)療管理領域

物聯(lián)網(wǎng)技術運用到醫(yī)療管理領域，可以為每一個藥品制作電子標簽。電子標簽包含了藥品的全部信息，即名稱、成分、性狀、功能主治、用法用量、產(chǎn)地、批次、禁忌以及藥品從生產(chǎn)、包裝、運輸、銷售的各個環(huán)節(jié)的詳細信息。這樣做的好處就是實現(xiàn)了藥品的全程可追溯，當出現(xiàn)問題時，就可以及時找到藥品的全部信息。同時，還可以將這些信息數(shù)據(jù)上傳到公共數(shù)據(jù)庫中，醫(yī)院或者患者可以根據(jù)電子標簽中顯示的藥品信息與市面上的藥品進行比對，這樣可以幫助消費者有效的區(qū)分藥品的真?zhèn)危约胺乐辜倜八幤吩谑袌錾系牧魍ā?/p>

在公共衛(wèi)生領域，歐盟強調射頻識別（RFID）技術的運用也為患者提供了一個更加安全的醫(yī)療衛(wèi)生環(huán)境。通過RFID技術建立醫(yī)療管理、查找監(jiān)督和病源追溯體系。通過給患者建立病例檔案，實現(xiàn)每一位患者在檢查檢疫過程中，所有的信息不丟失，并對不同病菌的攜帶者進行分類、分級別管理，讓所有患者都有一個安全、安心的醫(yī)療環(huán)境。

3.6智能家庭護理

將物聯(lián)網(wǎng)理念加入到家庭護理中，是未來家庭醫(yī)療的必然趨勢。這種智能家庭護理模式為家中有老人、孕婦、孩子等高危人群提供了一個便捷、安全、放心的醫(yī)療健康服務。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)趨向成熟，因此，只要在家庭護理中加入傳感設備，就可以實現(xiàn)對家中用戶的實施健康監(jiān)控和各項生理指標的測試，并通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到相關醫(yī)療機構或是通過移動通信網(wǎng)技術發(fā)布到家屬的移動設備終端。智能家庭護理還可以根據(jù)不同人群的不同需求進行私人定制，比如遠程專家咨詢、醫(yī)護人員的預約上門服務、緊急情況呼救等等?？梢哉f，有物聯(lián)網(wǎng)技術作為后盾支持的智能家庭護理給現(xiàn)代家庭式醫(yī)療服務提供便捷，為中國構建和諧社會的實施提供了有力的保障。

3.7移動智能化

講移動智能化首先要說一說m2m（Mobile to mobile）模式。m2m模式真正地實現(xiàn)了3w。并且可以根據(jù)不同客戶來制定相應的服務，由于該模式的形成，商家工廠就可以根據(jù)客戶的個人需求，制定出相關的服務。既滿足了客戶要求，也使商家的效益最大化，實現(xiàn)這個交易的途徑是移動技術，移動技術的廣泛應用是該模式可以實現(xiàn)的前提。m2m是物聯(lián)網(wǎng)的最普遍應用模式。

4結論

物聯(lián)網(wǎng)技術將計算機科學與互聯(lián)網(wǎng)技術緊密地聯(lián)系在一起，給全世界的信息產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。他的發(fā)展帶動了諸如工業(yè)、農業(yè)、交通、建筑等多個產(chǎn)業(yè)的快速前進。在未來的發(fā)展中，其智能化技術將與聯(lián)網(wǎng)化的貼合度越來越高，最終促使人類的生活方式發(fā)生變革，讓我們的生活環(huán)境更加舒適，更加環(huán)保，人與自然和諧共生。

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