西安元智系統(tǒng)技術(shù)有限責(zé)任公司 劉 濤 張小波

物聯(lián)網(wǎng)智能終端技術(shù)研究

西安元智系統(tǒng)技術(shù)有限責(zé)任公司 劉 濤 張小波

物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展已經(jīng)大大超過了現(xiàn)在的智能手機(jī)市場(chǎng)，它一定會(huì)滲入進(jìn)其他的行業(yè)，進(jìn)而對(duì)世界產(chǎn)生巨大的影響。本文扼要地介紹了智能終端的發(fā)展，淺談了物聯(lián)網(wǎng)的概念理論，物聯(lián)網(wǎng)的特性、終端技術(shù)、終端的基本工作原理和作用原理，并重點(diǎn)介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端技術(shù)的研究。

物聯(lián)網(wǎng)智能終端；感知層；技術(shù)分析；智能終端

引言

物聯(lián)網(wǎng)是一種通用的信息技術(shù)，它是互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，物聯(lián)網(wǎng)的靈魂即是以用戶體驗(yàn)為中心的創(chuàng)新。它的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)象和對(duì)象、對(duì)象和人員之間的連接，使其方便識(shí)別、管理和控制。

一、物聯(lián)網(wǎng)

同以往的互聯(lián)網(wǎng)相比而言，物聯(lián)網(wǎng)具有它自己的獨(dú)特之處。它普遍應(yīng)用于許多傳感技術(shù)上。各式各樣的傳感器都安裝在物聯(lián)網(wǎng)上，各類型的傳感器捕獲信息內(nèi)容和信息樣式。傳感器得到的數(shù)據(jù)是及時(shí)的，按期收納環(huán)境信息，并不停更新數(shù)據(jù)。另外，它是一個(gè)在互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)立起來的無處不在的網(wǎng)絡(luò)。通過各類有線、無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的融合，從而實(shí)現(xiàn)物體的信息及時(shí)傳送。在傳輸過程中，為了確保大數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，必需對(duì)各類異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議進(jìn)行修改。另外，物聯(lián)網(wǎng)不光提供了傳感器的連接，還可以智能地操控對(duì)象。物聯(lián)網(wǎng)通過結(jié)合傳感器和智能處理技術(shù)，運(yùn)用各類智能技術(shù)，如云計(jì)算和模式識(shí)別，來擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。

二、物聯(lián)網(wǎng)智能終端

現(xiàn)在，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究方興未艾?？梢跃唧w到物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，現(xiàn)在一般公認(rèn)其有三層架構(gòu)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。而對(duì)于本文所研究的課題來看，物聯(lián)網(wǎng)智能終端主要位于物聯(lián)網(wǎng)中的感知層。在現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)感知層中，實(shí)體主要包含傳感器和其他的一些數(shù)據(jù)收集和獲取設(shè)備，以及數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)的各類傳感器網(wǎng)絡(luò)。例如，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，就是一種典型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，在各種地理位置上對(duì)傳感器設(shè)備進(jìn)行各式的部署和性能設(shè)定，然后對(duì)各式各樣的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，再運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)將所搜集到的數(shù)據(jù)一并匯集到專業(yè)的數(shù)據(jù)處理中心。由此可以看到，在這個(gè)過程中，這些設(shè)備的對(duì)原始數(shù)據(jù)的收集，并不是智能的網(wǎng)絡(luò)終端。即使物聯(lián)網(wǎng)智能終端處于網(wǎng)絡(luò)的感知層中，然而并不是所有的網(wǎng)絡(luò)感知層的終端都可以被稱作智能終端。因此，對(duì)于智能終端的互聯(lián)網(wǎng)，它不僅應(yīng)該具有敏感的感知能力，也應(yīng)該具有更強(qiáng)大的計(jì)算能力，擁有各種信息收集、處理、分析和控制的能力。

三、感知層的感知節(jié)點(diǎn)

相對(duì)感知層而言，感知節(jié)點(diǎn)可以搜集相關(guān)對(duì)象的信息，還可以檢測(cè)、存儲(chǔ)、處理甚至集成和對(duì)象有關(guān)的消息，然后為物聯(lián)網(wǎng)提供各類信息。微電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、短距離通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)等技術(shù)不停進(jìn)步，如智能標(biāo)記技術(shù)的成熟讓感知節(jié)點(diǎn)能夠智能地感應(yīng)物體和外界環(huán)境，并進(jìn)行通信、處理和控制。感知節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是：支持感知節(jié)點(diǎn)技術(shù)的多媒體內(nèi)容，了解節(jié)點(diǎn)組合的關(guān)鍵技術(shù)、進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和低成本制造網(wǎng)絡(luò)中的感知節(jié)點(diǎn)，了解硬件和軟件框架等方面的作用。RFID是物聯(lián)網(wǎng)中一種非常主要的感知節(jié)點(diǎn)，它集成了諸多的高端先進(jìn)技術(shù)。它是一個(gè)簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng)，由一個(gè)閱讀器和幾個(gè)標(biāo)簽所構(gòu)成，其中標(biāo)簽包含耦合組件和芯片，其中所有的標(biāo)簽都擁有惟一的電子識(shí)別號(hào)碼，附加到目的對(duì)象的徽標(biāo)上。讀者通過發(fā)送一段特定頻率的無線信號(hào)來調(diào)動(dòng)電路中的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，然后讀者就可以收到存儲(chǔ)在其芯片中的數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到對(duì)物體或商品主動(dòng)識(shí)別的目的。該系統(tǒng)能被用在進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)視對(duì)象，這樣人們就可以將真實(shí)的物理世界映照到虛擬世界中。能源供應(yīng)一共可以分成三種方式。射頻識(shí)別小而便宜，而且節(jié)點(diǎn)的存留時(shí)長并不會(huì)被電源所控制，所以它廣泛地被應(yīng)用在各行各業(yè)上。

四、工作原理

物聯(lián)網(wǎng)終端由三部分組成，它們分別是外部通信接口、中央處理模塊和外圍感知接口，經(jīng)由外圍感知接口，然后連通到傳感設(shè)備上，把閱讀和傳感裝置的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由中央處理模塊，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，如：GPRS、因特網(wǎng)接口和無線網(wǎng)等方式發(fā)送到因特網(wǎng)所指定的中央處理平臺(tái)。而位于傳感器網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層兩層中央的物聯(lián)網(wǎng)終端，也屬于物聯(lián)網(wǎng)的重要設(shè)備，經(jīng)由它的轉(zhuǎn)變和搜集，才能把各類外部感知數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和處理，然后把數(shù)據(jù)信息經(jīng)由各類網(wǎng)絡(luò)接口傳送到互聯(lián)網(wǎng)上。

五、智能終端的生態(tài)系統(tǒng)

基于各種各樣的傳感器，智能終端的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被使用于一些硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了它們的“智能”，也就是智能區(qū)分現(xiàn)有智能手機(jī)和傳統(tǒng)功能手機(jī)，其關(guān)鍵就是智慧終端最終可以形成智能生態(tài)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，很多大型科技公司都在進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，希望盡快建立完善的智能終端生態(tài)系統(tǒng)。例如，物聯(lián)網(wǎng)智能終端在智慧農(nóng)業(yè)大棚中的應(yīng)用，智慧農(nóng)業(yè)大棚是利用先進(jìn)信息技術(shù)將智能化系統(tǒng)應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品的大棚種植上，可以實(shí)時(shí)采集和傳輸大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、土壤等作物生長的環(huán)境因素及生長態(tài)勢(shì)，并可以通過電腦或手機(jī)端展示給用戶，可以為用戶提供調(diào)節(jié)環(huán)境因子、按時(shí)灌溉、施肥等的決策依據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)智能終端在智慧農(nóng)業(yè)大棚中扮演數(shù)據(jù)采集、傳輸及遠(yuǎn)程管理的角色，可以與智慧灌溉云系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)作物的自動(dòng)、科學(xué)、合理的灌溉。當(dāng)用戶在大棚種植作物后，會(huì)將作物的基本信息記錄在智慧灌溉云系統(tǒng)中，然后由物聯(lián)網(wǎng)智能終端實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時(shí)監(jiān)控，精準(zhǔn)采集溫度、壓力等多種傳感器數(shù)據(jù)，之后將這些數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)，云平臺(tái)會(huì)根據(jù)作物的生長狀況提供最適合的水肥灌溉方案，并與水肥一體化設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)作物的定時(shí)自動(dòng)灌溉，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)讓我們的生活更加便利，更加智能，相信在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，物聯(lián)網(wǎng)智能終端的應(yīng)用將有助于實(shí)現(xiàn)精細(xì)化農(nóng)業(yè)，提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)與質(zhì)量。

六、智能物聯(lián)終端功能

1.多個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)可以兼容的訪問功能：因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)上有著花樣百出的硬件形式，智能終端需提供可以讓用戶進(jìn)行自主選擇的多種遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問接口。

2.局域網(wǎng)絡(luò)兼容功能：因?yàn)楫?dāng)今存在著各式的局域網(wǎng)，它們擁有著各類通信標(biāo)準(zhǔn)、多種形式和不兼容的解決方案，所以智能聯(lián)合終端需要具有多種可供選擇的網(wǎng)絡(luò)接入功能。

3.標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入接口：因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)擁有感知能力，物聯(lián)網(wǎng)的感知層將被連接到各類傳感器上。為了實(shí)現(xiàn)最大的兼容性，智能終端需要擁有各類標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)接口，如開關(guān)量輸入接口、模擬量輸入接口和數(shù)字輸入接口。

4.控制輸出接口：想要滿足控制需求，智能終端需擁有各類標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)接口，如：開關(guān)量輸出接口、模擬量輸出等。

5.配置和擴(kuò)展功能：因?yàn)樗婕暗膶?duì)象過于繁瑣，很難做到可以統(tǒng)一進(jìn)行功能定制，所以各類功能應(yīng)該模塊化，以便根據(jù)實(shí)際來配置所需進(jìn)行使用。

6.本地程序設(shè)定功能：因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)組成的復(fù)雜性，所以會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中的遲鈍，以至于像是網(wǎng)絡(luò)中斷，所以智能聯(lián)合終端應(yīng)該有一定的現(xiàn)場(chǎng)程式設(shè)置功能，用來處理一些緊急情況，滿足當(dāng)?shù)氐男枨罂刂七壿嫞瑢?shí)現(xiàn)智能控制的功能。例如，對(duì)于一些警報(bào)進(jìn)行及時(shí)的處理，對(duì)于某些事件進(jìn)行自動(dòng)的執(zhí)行。

七、結(jié)束語

現(xiàn)在，智能終端在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展，已經(jīng)處于轉(zhuǎn)型的早期階段，但是物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)范圍無疑是非常巨大的，在不久的將來它將會(huì)滲透到各行各業(yè)之中，從而改變世界。在這一領(lǐng)域的各種新技術(shù)的應(yīng)用，也已經(jīng)達(dá)到或接近臨界狀態(tài)?；谠朴?jì)算和Web環(huán)境中的大數(shù)據(jù)技術(shù)，各種處理器和具有應(yīng)用程序處理能力的操作系統(tǒng)也將實(shí)現(xiàn)更智能的物聯(lián)網(wǎng)終端。

[1]莊玉林．基于電力行業(yè)數(shù)據(jù)大集中的電網(wǎng)生產(chǎn)管理監(jiān)管系統(tǒng)[D]．廈門大學(xué),2005．

[2]張志斌．基于ArcGIS的電網(wǎng)綜合信息平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]．華北電力大學(xué),2011．

[3]李睿．基于ZigBee的移動(dòng)智能終端在物聯(lián)網(wǎng)智能家具中的應(yīng)用[D]．北京郵電大學(xué),2011．

劉濤（1986—），陜西富平人，男，主要從事硬件研發(fā)工作。

張小波（1983—），陜西渭南人，男，主要從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。