林淑玲

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注，它的發(fā)展必將促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念出發(fā)，對物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幾個(gè)典型應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；體系結(jié)構(gòu)；射頻識別；傳感網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是利用信息傳感設(shè)備將物體互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，它的目的是讓所有的物體和網(wǎng)絡(luò)連接在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)對物體的識別、定位、和管理。物聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展和延伸，網(wǎng)絡(luò)被延伸到了任何物體之間，物體之間都可以進(jìn)行通信。越來越多的學(xué)者、企業(yè)和政府部門開始關(guān)注和重視這個(gè)新興的技術(shù)，許多發(fā)達(dá)國家也將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展納入其信息化戰(zhàn)略目標(biāo)。雖然，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還處于起步階段，但物聯(lián)網(wǎng)必將成為計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后能深刻影響人類思想和行為的又一次信息產(chǎn)業(yè)變革。

1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)被國際電信聯(lián)盟分為三層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層負(fù)責(zé)最底層數(shù)據(jù)的采集，可以是傳感器、條形碼或者攝像頭，它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分。網(wǎng)絡(luò)層用來傳輸感知層采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以通過互聯(lián)網(wǎng)、無線、光纖、藍(lán)牙等技術(shù)進(jìn)行傳輸。應(yīng)用層為用戶提供需求服務(wù)，用于處理網(wǎng)絡(luò)層傳輸來的數(shù)據(jù)，它根據(jù)各行業(yè)的需求，進(jìn)行專門的處理。

2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一，是興起于20世紀(jì)90年代的一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它可利用射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)并獲取數(shù)據(jù)。射頻識別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽和閱讀器組成。

電子標(biāo)簽一般被安裝在物體上對目標(biāo)對象進(jìn)行識別，每個(gè)電子標(biāo)簽都擁有獨(dú)一無二的電子編碼。它的芯片具有記憶的能力，保存一定格式標(biāo)識物體信息的電子數(shù)據(jù)。電子標(biāo)簽擁有依據(jù)應(yīng)用環(huán)境和頻率設(shè)計(jì)而成的天線。

閱讀器也可稱為電子標(biāo)簽讀寫器，主要用來識別電子標(biāo)簽以及對電子標(biāo)簽進(jìn)行讀取和寫入操作。它可以通過天線以無線的方式和電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交換。

射頻識別技術(shù)通常被用于前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，后臺控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)，通過和閱讀器連接獲取電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行處理和控制。

2.2 傳感網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的精髓是感知，感知包括傳感器的信號采集、協(xié)同處理、智能組網(wǎng)和信息服務(wù)。傳感網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織和多跳的方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，它是一種信息獲取平臺，可以實(shí)現(xiàn)感知、采集和處理覆蓋網(wǎng)絡(luò)中被感知對象的信息，并將信息傳遞給管理節(jié)點(diǎn)，以便對目標(biāo)對象進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。傳感網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)組成。

傳感網(wǎng)絡(luò)利用傳感器節(jié)點(diǎn)對本地的信息進(jìn)行采集和處理，通過無線或多跳路由將采集的信息傳遞到匯集節(jié)點(diǎn)，并由匯集節(jié)點(diǎn)將信息發(fā)送到管理節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了對覆蓋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)目標(biāo)對象的監(jiān)測。傳感網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，它不只是單一地傳送數(shù)據(jù)，它的主要目的是采集設(shè)備信息，中間節(jié)點(diǎn)要根據(jù)具體應(yīng)用對這些信息進(jìn)行采集、融合、存儲(chǔ)后完成轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的目的是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的物與物的互聯(lián)，這除了需要依靠底層的傳感器技術(shù)、射頻識別技術(shù)、智能設(shè)備等技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物與物的相連，還需要網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳輸與控制。其中，蜂窩移動(dòng)通信增強(qiáng)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將起到關(guān)鍵作用。

物聯(lián)網(wǎng)背景下連接的非智能物體存在速率低、計(jì)算能力差、通信半徑小的問題，低速的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適合這類設(shè)備的通信。紅外通信技術(shù)利用紅外線傳輸數(shù)據(jù)，通信距離一般為一米左右，具有體積小、成本低、功耗低、不需要頻率申請等優(yōu)勢。藍(lán)牙技術(shù)是一種采用調(diào)頻技術(shù)的短距離低功耗傳輸協(xié)議，通信距離通常為幾米左右。ZigBee是一種適于近距離無線網(wǎng)絡(luò)連接的新技術(shù)，它具有低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的特點(diǎn)。

無線寬帶技術(shù)覆蓋范圍大、傳輸速率高，可為物聯(lián)網(wǎng)提供高速可靠廉價(jià)且不受接入設(shè)備位置限制的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。無線寬帶技術(shù)主要分為無線局域網(wǎng)和無線城域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)以微波、激光與紅外線等無線電波作為傳輸介質(zhì)，不僅能滿足移動(dòng)和特殊應(yīng)用領(lǐng)域的需求，還能覆蓋有線網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的地方。無線城域網(wǎng)為用戶提供高速無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，視線覆蓋范圍可達(dá)112.6千米，非視線覆蓋范圍可達(dá)40千米，帶寬70Mbps。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸提供了靈活的方式。它的可移動(dòng)性和靈活性方便了節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，可利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的接入和傳輸，將物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)融合在一起，將會(huì)推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的普及進(jìn)程，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引發(fā)了新的信息產(chǎn)業(yè)的變革，受到世界眾多國家的關(guān)注，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、管理和日常生活中。

3.1 智能交通

智能交通系統(tǒng)可控制車輛的行駛狀態(tài)以確保安全，建立車輛、道路及駕駛員之間的通信聯(lián)系，及時(shí)提供道路信息，可提供交通信息的查詢，實(shí)現(xiàn)智能收費(fèi)，實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)車輛行駛和載運(yùn)狀況的監(jiān)管。

3.2 物流管理

物流是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對物流中的車輛和物品統(tǒng)一編碼，貼上電子標(biāo)簽，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，還可通過閱讀器將信息和物理位置通過衛(wèi)星傳至信息中心，供用戶查詢。

3.3 智能家居

智能家居體現(xiàn)在對家電控制和家庭安防兩個(gè)方面。家電控制包括對家電系統(tǒng)的集中控制，實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的自動(dòng)啟動(dòng)和停止控制，以及家電設(shè)備間的協(xié)同工作。家庭安防系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)家中出現(xiàn)非法進(jìn)入、火災(zāi)、煤氣泄漏等異常狀況時(shí)，可進(jìn)行報(bào)警、通知主人、向周圍發(fā)出求救信號等。

3.4 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對農(nóng)產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測，對農(nóng)產(chǎn)品生長過程中的溫度、濕度等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)開啟或關(guān)閉設(shè)備來調(diào)整溫度和濕度。還可采集光照、土壤溫度、土壤有機(jī)質(zhì)及重金屬等的含量等，對科學(xué)施肥、澆灌等管理有很重要的意義。

3.5 其它應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)涉及到了生活的方方面面，如應(yīng)用到發(fā)電、輸電、配電、用電等環(huán)境的智能電網(wǎng)；利用物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的生態(tài)環(huán)境、洪水、火災(zāi)、氣象等的環(huán)境檢測；在醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)行藥品安全監(jiān)控、醫(yī)療設(shè)備管理、病患身體檢測及監(jiān)護(hù)；在礦山開采中檢測作業(yè)環(huán)境，感知設(shè)備及礦山的安全程度，減少危害的發(fā)生；在城市管理中將各分散、獨(dú)立的監(jiān)控點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理等?？梢哉f物聯(lián)網(wǎng)正進(jìn)入我們生活的各個(gè)角落，它必將改變我們的生活方式。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究是世界進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展長期關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域之一，目前正處于起步階段，它的發(fā)展空間非常巨大，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與一些發(fā)達(dá)國家相比尚有一定差距，但已具備了技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。但形成規(guī)?；奈锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，全面進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，還需要一定時(shí)間的技術(shù)和應(yīng)用積累。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與成熟必將帶來工作和生活方式的改變，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的又一次騰飛。

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