王曉雪

【摘要】本文主要從物聯(lián)網(wǎng)概述、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、智能信息處理理論與關(guān)鍵技術(shù)以及智能信息處理方法等方面進(jìn)行了全面的闡述。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)；智能信息處理；

一、 前言

隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)研究越來(lái)越受到研究人員的重視，本文就物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和只能信息處理部分內(nèi)容進(jìn)行了探討。

二、物聯(lián)網(wǎng)概述

“物聯(lián)網(wǎng)”（Internet of Things）， 指的是將各種信息傳感設(shè)備， 如射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起， 系統(tǒng)可以自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件?！蔽锫?lián)網(wǎng)”是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮?！蔽锫?lián)網(wǎng)”概念的問(wèn)世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過(guò)去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和 IT 基礎(chǔ)設(shè)施分開(kāi)：一方面是機(jī)場(chǎng)、公路、建筑物， 而另一方面是數(shù)據(jù)中心， 個(gè)人電腦、寬帶等。而在”物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代， 鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活。

“物聯(lián)網(wǎng)”的概念是在 1999 年提出的，它的定義很簡(jiǎn)單：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。也就是說(shuō)， 物聯(lián)網(wǎng)是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一個(gè)新技術(shù)。2009年8月7日溫家寶總理到無(wú)錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心視察并就、發(fā)表了重要講話。8月24 日，中國(guó)移動(dòng)總裁王建宙赴臺(tái)首次發(fā)表公開(kāi)演講， 提出了”物聯(lián)網(wǎng)”理念。王建宙指出，通過(guò)裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽（RFID），傳感器、二維碼等經(jīng)過(guò)接口與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相連，從而給物體賦予智能，可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對(duì)話，也可以實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對(duì)話。這種將物體聯(lián)接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)被稱為”物聯(lián)網(wǎng)”。王建宙同時(shí)指出，要真正建立一個(gè)有效的”物聯(lián)網(wǎng)”，有兩個(gè)重要因素。一是規(guī)模性，只有具備了規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用；二是流動(dòng)性，物品通常都不是靜止的，而是處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，必須保持物品在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，甚至高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)話。

三、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

為了達(dá)到了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的目的，首先應(yīng)該了解物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，然后又整體到部分，具體了解物聯(lián)網(wǎng)用到的關(guān)鍵技術(shù)。智能信息處理是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心內(nèi)容之一，物聯(lián)網(wǎng)所處理的是海量的異構(gòu)數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行處理會(huì)耗費(fèi)大量的資源，智能信息處理能夠很好的解決這個(gè)問(wèn)題，而物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)表達(dá)與情景感知等相關(guān)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理的核心內(nèi)容。

物聯(lián)網(wǎng)使用開(kāi)放性的協(xié)議工作，所以他是一個(gè)開(kāi)放型的架構(gòu)，除了支持互聯(lián)網(wǎng)所能使用的各種技術(shù)之外，物聯(lián)網(wǎng)還具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可以通過(guò)安全、語(yǔ)義表示等中間鍵最終實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)的融合。通過(guò)具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)在各方面的應(yīng)用，總結(jié)出物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)主要可分為以下五層體系結(jié)構(gòu)，感知控制層、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層、資源管理層、信息處理層、應(yīng)用層。

感知控制層：它是物聯(lián)網(wǎng)使用和擴(kuò)展的基礎(chǔ)所在，所用到的具體設(shè)備包括2RP1 讀寫(xiě)器、智能傳感節(jié)點(diǎn)和接入網(wǎng)關(guān)等。各個(gè)設(shè)備通過(guò)自己獲得的信息，利用網(wǎng)絡(luò)傳遞匯總到網(wǎng)關(guān)，在有互聯(lián)網(wǎng)提交到后臺(tái)進(jìn)行信息處理。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層：該層的主要工作是實(shí)現(xiàn)各個(gè)接入設(shè)備以及不同類型網(wǎng)絡(luò)的融合，另外還負(fù)責(zé)路由、格式、地址轉(zhuǎn)換的相關(guān)功能。

資源管理層：將資源進(jìn)行初始化工作，監(jiān)測(cè)資源在運(yùn)行過(guò)程中的狀況，協(xié)同負(fù)責(zé)多個(gè)資源的穩(wěn)定快速工作，實(shí)現(xiàn)跨域資源間的交互。

信息處理層：實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析理解，以及提供數(shù)據(jù)的查詢處理等具體操作。云計(jì)算的知識(shí)應(yīng)用是不可缺少的技術(shù)，云計(jì)算為物聯(lián)網(wǎng)提供了良好的應(yīng)用平臺(tái)，是信息處理層必須應(yīng)用到的技術(shù)。

應(yīng)用層：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層主要完成的工作是為用戶提供不同類型的服務(wù)，它通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行感知控制，最終完成工作。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要分為一下幾種類型：監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控），控制型（智能交通、智能家居），掃描型（手機(jī)錢(qián)包、高速公路不停車收費(fèi)）等。

四、智能信息處理理論與關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是利用多種接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大量的電子器件和海量數(shù)據(jù)的大規(guī)模虛擬網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)上述對(duì)物聯(lián)網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)的分析，了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)則包括識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù)等。在以物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)表達(dá)與情景感知等相關(guān)技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理，是體現(xiàn)人工智能信息處理的一個(gè)分支，不僅在情報(bào)學(xué)的范圍內(nèi)，也是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的前沿范疇。通過(guò)連接中的多種類型的設(shè)備，檢測(cè)事物發(fā)生的時(shí)間，根據(jù)獲取物體發(fā)生事件的類型，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行合適的處理，使得處理后的數(shù)據(jù)能夠判斷出事件的類型，然后再將這種轉(zhuǎn)化為能被計(jì)算機(jī)是別的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。

物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理的目標(biāo)是將RFRD、傳感器和執(zhí)行器信息收集起來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘等手段從原始信息中提取有用的信息，為用戶提供創(chuàng)新性服務(wù)技術(shù)的支持。從信息流程來(lái)著，物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理分為信息獲取、表達(dá)、量化、提取和推理等階段。智能信息處理本質(zhì)是將從各種設(shè)備上獲取過(guò)來(lái)的海量信息進(jìn)行自動(dòng)化處理，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘的手段提取出有用的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行多方面的處理，按照用戶設(shè)定的需求得出用戶能夠理解的問(wèn)題。所以用戶可以通過(guò)智能處理技術(shù)，將存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)以及所包含的所有的信息一一呈現(xiàn)出來(lái)，使得用戶了解所發(fā)生的事件，這樣用戶就能與事件相交流，并及時(shí)的做出與事件相關(guān)聯(lián)的反應(yīng)，完成物聯(lián)網(wǎng)所要求的終極任務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)可以使智能信息處理后收集到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

五、智能信息處理方法

目前，智能信息處理的應(yīng)用已經(jīng)從單純軍事上的應(yīng)用滲透到其他應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)圖像處理與診斷系統(tǒng)、智能交通、智能建筑等。智能信息處理的應(yīng)用范圍日益廣泛，在一些實(shí)際應(yīng)用中也取得了相應(yīng)的成效。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能信息處理在朝著智能化、集成化的趨勢(shì)發(fā)展。信息處理的目的是將選擇出來(lái)的信息集作為輸入，通過(guò)各種信息處理方法以后，達(dá)到某事件的發(fā)生概率。當(dāng)前智能信息處理的研究主要集中在動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、擴(kuò)展的卡爾曼濾波、證據(jù)理論和粗集理論。

基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的智能信息處理是從貝葉斯網(wǎng)絡(luò)演變而來(lái)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以很好地處理各事件之間的概率關(guān)系，通過(guò)條件概率來(lái)建立各隱藏變量之間的關(guān)系。動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在原有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新增了時(shí)間軸，因此前一時(shí)刻的事件發(fā)生概率會(huì)直接影響下一時(shí)刻該事件的發(fā)生概率。根據(jù)應(yīng)用準(zhǔn)確生成貝葉斯網(wǎng)絡(luò)以及根據(jù)不斷豐富的訓(xùn)練集實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)，是貝葉斯網(wǎng)絡(luò)高效工作的關(guān)鍵。動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)屬于一個(gè)稍微復(fù)雜的動(dòng)態(tài)空間模型，與之相似但較為簡(jiǎn)單的還有隱馬爾科夫鏈和卡曼濾波模型。智能信息處理需要自動(dòng)完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建和各變量之間的概率分布。

六、結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)和智能信息處理理論的研究，可以使物聯(lián)網(wǎng)研究更加完善，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究。

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