物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用分析

王詩元

（北京郵電大學(xué)，北京 100068）

1 引言

目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)己經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長的重要新興產(chǎn)業(yè)。我國政府己經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)列入六大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。從到2020年，中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將經(jīng)歷應(yīng)用創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)創(chuàng)新3個(gè)階段。所以探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、研究產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)尤為重要。

2 物聯(lián)網(wǎng)的涵義和關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的涵義

所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是利用傳感設(shè)備使現(xiàn)實(shí)的物體與互聯(lián)網(wǎng)相連，能夠智能地對(duì)這些物體進(jìn)行識(shí)別和管理。既利用傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、二維碼技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)采集物體的基本數(shù)據(jù)，然后通過基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物與物、人與物的互聯(lián)?；ヂ?lián)網(wǎng)依舊是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展和延伸。網(wǎng)絡(luò)被延伸到了任何物體之間，任何物體之間都能進(jìn)行通信。

目前，國際電信聯(lián)盟（ITU）將物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層是采集信息，自動(dòng)識(shí)別和智能控制。各種物體可以利用安裝在其上的傳感器、二維碼設(shè)備、RFID讀寫器等物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)，采集物體的信息，并通過通信模塊與網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行信息交互。網(wǎng)絡(luò)層是處理和傳遞由感知層獲取的基礎(chǔ)信息，提供感知信息的路由尋址和傳送功能，為廣域范圍內(nèi)的應(yīng)用和服務(wù)提供所需要的基礎(chǔ)承載傳輸網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層的主要功能是把感知和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理，做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。應(yīng)用層主要解決的問題是信息處理和人機(jī)交互界面。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)、云計(jì)算等。

感知技術(shù)也稱為信息采集技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。目前，信息采集主要采用電子標(biāo)簽（RFID）和傳感器等方式完成。電子標(biāo)簽就是一種把天線和IC封裝到塑料基片上的新型無源電子卡片，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、無線無源、小巧輕便、使用壽命長、防水、防磁和安全防偽等特點(diǎn)。在感知技術(shù)中，電子標(biāo)簽用于對(duì)采集的信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制通過射頻識(shí)別讀寫器、二維碼識(shí)讀器等實(shí)現(xiàn)。傳感器是機(jī)器感知物質(zhì)世界的“感覺器官”，用來感知信息采集點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)；包括：熱、力、光、電、聲、位移等信號(hào)，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。

物聯(lián)網(wǎng)所涉及到的對(duì)象可分成兩種：一是傳感網(wǎng)。既體積小、能量低、存儲(chǔ)容量小、運(yùn)算能力弱的智能小物體的互聯(lián)；二是智能終端的互聯(lián)，如智能家電、視頻監(jiān)控等。若將物聯(lián)網(wǎng)建立在數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)基礎(chǔ)之上，則將采用數(shù)據(jù)分組網(wǎng)即IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)。IPv6作為下一代IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有豐富的地址資源，能夠支持動(dòng)態(tài)路由機(jī)制，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信在地址、網(wǎng)絡(luò)自組織以及擴(kuò)展性方面的要求。

數(shù)據(jù)融合是指將多種數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理，組合出高效且符合用戶需求的數(shù)據(jù)的過程。例如，借助數(shù)據(jù)稀疏性理論在圖像處理中的應(yīng)用，可將其引入傳感網(wǎng)用于數(shù)據(jù)壓縮，以改善數(shù)據(jù)融合效果等。

智能分析與控制是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)與快速處理，并將處理結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給物聯(lián)網(wǎng)的各種“控制”部件。智能技術(shù)是為了有效地達(dá)到某種預(yù)期的目的，利用知識(shí)分析后所采用的各種方法和手段。通過在物體中植入智能系統(tǒng)，可以使得物體具備一定的智能性，能夠主動(dòng)或被動(dòng)的實(shí)現(xiàn)與用戶的溝通。智能分析與控制技術(shù)主要包括人工智能理論、先進(jìn)的人-機(jī)交互技術(shù)、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)等。

云計(jì)算是通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)處理。通過云計(jì)算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，提供與超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計(jì)算作為一種能夠滿足海量數(shù)據(jù)處理需求的計(jì)算模型，將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石。

3 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)組成

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的企業(yè)包括以下幾類：

（1）網(wǎng)絡(luò)提供商：目前在國內(nèi)主要的運(yùn)營商，都有固網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等全業(yè)務(wù)運(yùn)營的資格，而且分獲了TD-SCDMA，CDMA2000和WCDMA的4G運(yùn)營牌照。

（2）終端設(shè)備提供商：包括識(shí)別芯片（RFID）、傳感器、智能芯片三大類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家。也包括使用這些產(chǎn)品的產(chǎn)品開發(fā)商。運(yùn)營商定制的產(chǎn)品時(shí)設(shè)備提供商也可是網(wǎng)絡(luò)提供商。

（3）服務(wù)提供商：服務(wù)提供商是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)內(nèi)容應(yīng)用服務(wù)的直接提供者，負(fù)責(zé)根據(jù)用戶的要求開發(fā)和提供適合用戶使用的應(yīng)用服務(wù)。通過RFID，傳感器、智能卡等方式，通過不同的網(wǎng)絡(luò)向用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。

（4）內(nèi)容提供商：內(nèi)容提供商是指在物聯(lián)網(wǎng)上提供大量豐富且實(shí)用信息的服務(wù)提供商。

（5）網(wǎng)絡(luò)管理運(yùn)營商：包含信息管理平臺(tái)：管理平臺(tái)負(fù)責(zé)物品的統(tǒng)一標(biāo)識(shí)編碼管理、認(rèn)證、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)等。提供信息存儲(chǔ)、處理平臺(tái)，負(fù)責(zé)物品信息的存儲(chǔ)和統(tǒng)一分析計(jì)算處理。

（6）軟、硬件提供商：提供諸如服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件的提供商，如：IBM、惠普、思科、華為等公司。軟件系統(tǒng)包括各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用平臺(tái)如：醫(yī)療行業(yè)的醫(yī)院衛(wèi)生平臺(tái)、電子病歷系統(tǒng)，物流行業(yè)的物品跟蹤系統(tǒng)，電力行業(yè)的電力調(diào)度系統(tǒng)等。

4 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用行業(yè)介紹

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已開始應(yīng)用在社會(huì)生活的各個(gè)行業(yè)中。如智能控制，信智能物流、智能樓宇、金融安防，工業(yè)監(jiān)測、智能交通、平安家居、智能消防、環(huán)境保護(hù)、政府工作、食品溯源、醫(yī)療健康等多個(gè)領(lǐng)域。智能交通是利用現(xiàn)有的“交通監(jiān)測傳感網(wǎng)”，補(bǔ)充信息處理的軟件硬件，利用獲得的信息，進(jìn)行交通流量實(shí)時(shí)分析、預(yù)測，建立一種向車輛反饋指揮的體系，誘導(dǎo)、分流車輛，預(yù)判和防止交通事故。

智能物流能夠?qū)崿F(xiàn)車輛定位、貨物跟蹤等基本功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)、電子圍欄、短信通知、系統(tǒng)集成等擴(kuò)展功能，可以降低物流運(yùn)營成本，提高車輛調(diào)度管理與在途監(jiān)控水平，增強(qiáng)物流企業(yè)綜合竟?fàn)幠芰Α?/p>

智能化家庭應(yīng)用系統(tǒng)能依托現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)和具有網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)功能的家庭生活設(shè)備組成的服務(wù)系統(tǒng)，提供家庭娛樂和通信、家庭安全、家庭自動(dòng)控制、家庭醫(yī)療保健。

食品溯源是指在食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括生產(chǎn)、加工、分送以及銷售等）中，食品及其相關(guān)信息能夠被追蹤和回溯，使食品的整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)處于有效地監(jiān)控之中。

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