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

劉 鵬

（武漢貝斯特通信集團(tuán)股份有限公司，武漢 430023）

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)可以使物物相連的新型網(wǎng)絡(luò)得以形成，其基礎(chǔ)以互聯(lián)網(wǎng)為主，在信息系統(tǒng)上加入相應(yīng)的“物”，而且在感知、監(jiān)控和管理“物”的技術(shù)系統(tǒng)中充分的融合云技術(shù)等相應(yīng)的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)對(duì)激光掃描器等這些各種具有感知和傳感的技術(shù)和設(shè)備等智能的感知和識(shí)別現(xiàn)實(shí)世界中的物品，通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的合理引用交通采集到的有效信息，從而在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中加入“物”，進(jìn)一步拓展人與人之間的交流等，也就是在所有物和物之間的交流中已經(jīng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)，其中智能化、感知化和物聯(lián)化等都是物聯(lián)網(wǎng)所具備的基本特征。

2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

（1）感知層。其主要組成部分包括全球定位系統(tǒng)、射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）標(biāo)簽和讀寫(xiě)器以及攝像頭等。感知層的主要功能是感知和采集大規(guī)模和分布式的信息，將設(shè)備的屬性和行為態(tài)勢(shì)等通過(guò)對(duì)各種不同傳感器和設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行提取，從而將目標(biāo)更好的感知和識(shí)別，同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)層和其它設(shè)備提供所提取的信息，從而使共享資源的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。它是一種融合性的網(wǎng)絡(luò)，其主要由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施組成，包括互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等，其主要的作用是感知層提供的信息進(jìn)行接收、傳遞和管理，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層和感知層之間傳輸數(shù)據(jù)的工作完成。

（3）應(yīng)用層。它通過(guò)結(jié)合行業(yè)專業(yè)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而得來(lái)的，其主要的作用是通過(guò)對(duì)分析和處理后感知數(shù)據(jù)的應(yīng)用將各種具有實(shí)用性的解決方案提供給行業(yè)的智能化，應(yīng)用層的組成部分主要包括支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)行的各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，將可以使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)的接口提供給用戶，同時(shí)將各種應(yīng)用服務(wù)提供給各個(gè)終端和用戶的設(shè)備。

3 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)。無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)這一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)是自組織的，具有高效性和高穩(wěn)定性，其作用主要包括采集分布式的信息、技術(shù)處理和傳輸信息等幾方面。一般會(huì)將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)布置在無(wú)線傳感網(wǎng)的內(nèi)部，而物聯(lián)網(wǎng)對(duì)物體聲音、壓力、溫度和運(yùn)動(dòng)等相關(guān)數(shù)據(jù)的感知正是通過(guò)在監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)大量分布的無(wú)線傳感器和其通過(guò)自組織方式而形成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳感器各個(gè)節(jié)點(diǎn)的作用是相關(guān)的，其可以感知、采集和分析處理監(jiān)控區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)地點(diǎn)和時(shí)間的相關(guān)信息，而且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與公用的Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)向監(jiān)測(cè)者提供信息的目標(biāo)。其中UWB技術(shù)、ZigBee技術(shù)和WLAN技術(shù)等為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中主要應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)。

（2）云技術(shù)技術(shù)。它主要是將計(jì)算、存儲(chǔ)和軟硬件等相關(guān)服務(wù)提供給網(wǎng)絡(luò)用戶，這一過(guò)程是通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)和不是本地服務(wù)器的分布式的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以并行技術(shù)能力的大規(guī)模性和存儲(chǔ)資源的彈性增長(zhǎng)為云技術(shù)主要的基本特征。云計(jì)算技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中用無(wú)數(shù)個(gè)小的子程序劃分具有大量數(shù)據(jù)的計(jì)算程序，這一個(gè)工作主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，之后再向多部服務(wù)器同時(shí)提供各種子程序，所以云計(jì)算技術(shù)可以將眨眼之間將與超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大的效率和功能充分的發(fā)揮出來(lái)，其可以將數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息在短時(shí)間內(nèi)迅速的處理。另外物聯(lián)網(wǎng)中傳感設(shè)備對(duì)大量數(shù)據(jù)的采集工作是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，而云技術(shù)可以將處理這些數(shù)據(jù)所需要的計(jì)算模型提供給它們，為其提供技術(shù)保障。此外為了使用戶可以將數(shù)據(jù)更加有效的使用，云技術(shù)技術(shù)將具有大規(guī)模性和異構(gòu)資源性的信息孤島通過(guò)靈活和安全的資源共享來(lái)建成，從而為更加高效的使用數(shù)據(jù)提供有利的保障。

（3）射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)。RFID是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其可以在任何工作環(huán)境中運(yùn)行，而且這一技術(shù)是非接觸式的不需要人工干預(yù)的，其對(duì)目標(biāo)對(duì)象自動(dòng)識(shí)別和對(duì)目標(biāo)對(duì)象各種數(shù)據(jù)的獲取是通過(guò)射頻信號(hào)來(lái)完成的。RFID技術(shù)可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，而且其可以有效的識(shí)別高速運(yùn)行的物體，RFID技術(shù)主要組成部分包括三個(gè)方面，即天線、標(biāo)簽和閱讀器，其中ISO IEC 14443、ISO IEC10536、ISO IEC 15693為該技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)，其中ISO IEC 14443和ISO IEC 15693這兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用次數(shù)最多。另外較強(qiáng)的識(shí)別和穿透能力以及較高的安全防偽性特點(diǎn)都是RFID技術(shù)自身所具備的，而且通過(guò)有效的結(jié)合RFID技術(shù)和通訊以及互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可以使全球范圍內(nèi)自動(dòng)識(shí)別、監(jiān)控和追蹤物體的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，所以說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是RFID技術(shù)。

4 物聯(lián)網(wǎng)具體應(yīng)用

（1）社區(qū)生活的智能化。在實(shí)際的社區(qū)生活中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的主要目的就是控制物與物，如果在社區(qū)生活中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，則可以使家具、建筑和空間的管理的智能化得以實(shí)現(xiàn)，從而可以將更強(qiáng)的便利性提供給社區(qū)人們，而且可以對(duì)更加人性化的服務(wù)進(jìn)行提供。通過(guò)各種傳感器的合理應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)的獲取社區(qū)的相關(guān)信息，同時(shí)可以將控制物的目標(biāo)通過(guò)IPv6協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)尋址技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以將居民控制物的水平大大提升。

而且將智能社區(qū)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不但使信息化水平建設(shè)的需求得以滿足，同時(shí)可以使居民的精神需求得以滿足，將其物質(zhì)生活水平大大提升，而且其也與以人為本社區(qū)的建設(shè)理念相符合。

（2）圖書(shū)館的智能化。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度的不斷加快，新加坡等多個(gè)國(guó)家的智能圖書(shū)館管理系統(tǒng)中也普遍的應(yīng)用RFID技術(shù)，這對(duì)圖書(shū)館的管理以及用戶服務(wù)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。在管理圖書(shū)館方面使圖書(shū)溯源的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，為圖書(shū)的質(zhì)量提供了有利的保障，而且在上架圖書(shū)的過(guò)程中可以更好的感知和定位圖書(shū)，這樣可以將智能身份識(shí)別等個(gè)性化的服務(wù)提供給用戶。

（3）交通管理的智能化。就是通過(guò)融合傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的呢狗，將具有高效性的交通綜合管理服務(wù)系統(tǒng)合理的建立。通過(guò)將傳感器和監(jiān)控器安裝在汽車內(nèi)部，可以使其對(duì)路況的變化情況實(shí)時(shí)的感知，同時(shí)向總部及時(shí)的傳達(dá)各種汽車標(biāo)識(shí)的汽車信息，這樣總部可以及時(shí)的分類和處理所收集到的信息，從而將決策可以更好的制定。另外向相應(yīng)的司機(jī)反映決策的信息和整理分析之后的數(shù)據(jù)，將道路的實(shí)際情況的信息和擁堵的比例實(shí)時(shí)的提供給司機(jī)，這樣不但可以將司機(jī)出行的方便性提高，同時(shí)可以將管理交通的科學(xué)性大大加強(qiáng)。由此可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)就是在更加普遍的物理世界中發(fā)展傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)，將新時(shí)代信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的浪潮掀起來(lái)，而且其會(huì)在很大程度上進(jìn)一步影響著社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另外隨著不斷的完善和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域中更加普遍的應(yīng)用該技術(shù)，從而為“智能化”社會(huì)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)提供有利的技術(shù)支撐。

5 結(jié)束語(yǔ)

[1] 鞠鑫哲.基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2017，19（18）：125.

[2] 鄭紀(jì)業(yè).農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2016.

[3] 李軍.物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景的探討[J].中國(guó)新通信，2016，18（11）：86.

[4] 凌敏.淺談物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及計(jì)算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2015，21（24）：56-57.

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[6] 云曉東，孫欣斐，杜鳳晨.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析及應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014，16（02）：243.