劉冠秀

摘 要：計算機時代帶動了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。作為信息行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，物聯(lián)網(wǎng)由于自身的突出優(yōu)勢，已經(jīng)受到各界人士的關注。該文對物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術(shù)及其重要性進行了探討，指出了其現(xiàn)存問題，并總結(jié)了物聯(lián)網(wǎng)的相關應用和未來的發(fā)展前景。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 關鍵技術(shù) 網(wǎng)絡融合 智能控制

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（b）-0001-02

當代社會的快速發(fā)展，帶動了信息行業(yè)、通信行業(yè)的進步，充分提高了當下社會大眾信息交流溝通的能力，隨時隨地的信息交換模式已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的時間、空間限制，逐漸成為未來信息傳輸?shù)闹饕问?。物?lián)網(wǎng)借助傳感設備、計算機網(wǎng)絡等將信息通訊連接起來，并借助智能控制、定位識別等實現(xiàn)了監(jiān)管功能。物聯(lián)網(wǎng)的基礎是已經(jīng)發(fā)展成熟的互聯(lián)網(wǎng)體系，是建立在互聯(lián)網(wǎng)之上進行的信息擴展建設。物聯(lián)網(wǎng)的主要應用技術(shù)在于智能感知、信息交換、通信識別。物聯(lián)網(wǎng)中需要加強射頻識別裝置、感應設備、定位系統(tǒng)的分析，將對應互聯(lián)網(wǎng)與相關設備信息合理連接，從而實現(xiàn)綜合化管理的控制。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的關系

一般狀況下，物聯(lián)網(wǎng)可看作是互聯(lián)網(wǎng)的擴展升級，其應用基礎仍是互聯(lián)網(wǎng)。但是前者更加具有智能化、全面化、自動化的特點，可充分實現(xiàn)智能化連接，保證信息的傳輸不會受時間、空間的限制。人和人之間的交流溝通，一般借助互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)，是虛擬和實際生活的橋梁；而物聯(lián)網(wǎng)連接屬于人與物、物與物之間的連接，是現(xiàn)實世界和理論世界的連接。

1.2 架構(gòu)分析

物聯(lián)網(wǎng)處理問題需要經(jīng)過三個過程：全面感知、可靠傳輸、智能計算，與此相對應我們可以將物聯(lián)網(wǎng)分為三層，分別是用于相關數(shù)據(jù)感知的感知層，用于傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡層和進行信息處理的應用層。

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎層次，位于三層結(jié)構(gòu)中的最底層，用于識別物體、采集信息，是聯(lián)系物理世界與虛擬信息世界的紐帶。該層的主要特點是：嵌入智能、標識感知、協(xié)同互動。為了實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的感知能力，需要加強對感知層的重視，作為信息獲取、感知并匯聚的主要設備，感知節(jié)點十分重要，對數(shù)據(jù)傳輸、終端形態(tài)的展現(xiàn)具有重大影響，如M2M終端、RFID終端、傳感器、網(wǎng)關要求等。

2 物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)分析

2.1 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)是構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)”的關鍵技術(shù)，也叫射頻識別技術(shù)，屬于非接觸的自動識別技術(shù)，借助射頻信號對對象的相關數(shù)據(jù)進行整合，進而實現(xiàn)對象識別、數(shù)據(jù)獲取等目的，該技術(shù)主要用于控制、檢測和跟蹤物體。為了合理區(qū)分不同的物體，需要加強對各個對象的編碼落實，對應各個對象的編碼需要保證具有針對性、唯一性。需要引起注意的是特殊物品對ID的安全性、隱私性等方面均有嚴格要求。

RFID系統(tǒng)包括RFID標簽、RFID讀寫器、RFID系統(tǒng)軟件、RFID中間件、后臺應用程序。實際上，RFID系統(tǒng)就是RFID讀寫器與RFID標簽之間用無線電頻率進行通信的無線通信系統(tǒng)。RFID標簽是信息的載體，應置于要識別的物體上或者由個人攜帶；RFID讀寫器可以具有讀寫功能，不過一般取決于系統(tǒng)所用的RFID標簽的性能；RFID系統(tǒng)軟件是在標簽和讀寫器之間進行通信所必需的功能集合；中間件屬于讀寫裝置和后臺處理之間的軟件，借助該部分設備可充分連接RFID軟件和后臺系統(tǒng)；經(jīng)由標簽發(fā)出對應指令，經(jīng)讀寫器、中間件處理后形成標準數(shù)據(jù)。借助該系統(tǒng)可充分實現(xiàn)對設備、物體的定位、控制、跟蹤、檢測等方面需求。

2.2 無線傳感技術(shù)

傳感網(wǎng)絡技術(shù)作為信息獲取的重要核心技術(shù)，以其自動識別、安全可靠和可以動態(tài)跟蹤的特點，實現(xiàn)真正物與物對話的應用。它是一種包括多個節(jié)點形成的無線系統(tǒng)，需要借助固定設備進行支撐、部署處理，可避免傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的束縛。無線傳感技術(shù)中，單個節(jié)點可以進行環(huán)境感應，經(jīng)本地信息處理、無線信息發(fā)射可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效控制處理。一般射頻發(fā)射頻率較低，單個節(jié)點的傳輸中需要考慮距離影響。

2.3 中間件技術(shù)

中間件是連接兩個獨立的應用程序或獨立系統(tǒng)的軟件或服務程序，用于管理計算機資源和網(wǎng)絡通信，它能使相連接的系統(tǒng)即使擁有不同的接口仍然能相互交換信息，具有屏蔽系統(tǒng)異構(gòu)性的作用。目前，物聯(lián)網(wǎng)中的中間件技術(shù)有RFID中間件、嵌入式中間件、M2M中間件等，其中最具代表性的是RFID中間件。

RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色，從應用程序端使用中間件所提供的一組通用的應用程序接口（Application Programming Interface，API），即能讀取RFID標簽數(shù)據(jù)。RFID中間件是一種面向消息的中間件（Message-Oriented Middleware，MOM），信息（Information）是以消息（Message）的形式從一個程序傳送到另一個或多個程序。信息可以以異步（Asynchronous）的方式傳送，所以傳送者不必等待回應。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞信息，還必須包括解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復、定位網(wǎng)絡資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延伸的除錯工具等服務。

2.4 云計算技術(shù)

云計算是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心。運用云計算技術(shù)可以使物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)以兆計的各類物品的實時動態(tài)管理和智能分析變得可能。物聯(lián)網(wǎng)通過將射頻識別技術(shù)、傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)等新技術(shù)充分運用在各行業(yè)之中，將各種物體充分連接，并通過無線網(wǎng)絡將采集到的各種實時動態(tài)信息送達計算機處理中心進行匯總、分析和處理。

從物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)看，云計算也將成為物聯(lián)網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)的四大組成部分：感應識別、網(wǎng)絡傳輸、管理服務和綜合應用，其中中間兩個部分就會利用到云計算，特別是“管理服務”這一項，因為這里有海量的數(shù)據(jù)存儲和計算的要求。物聯(lián)網(wǎng)強調(diào)物物相連，設備終端與設備終端相連，云計算能為連接到云上設備終端提供強大的運算處理能力，以降低終端本身的復雜性。

云計算技術(shù)涉及系統(tǒng)較廣，包括軟件、硬件和存儲設備等部分，是虛擬化的硬件設備設施，可為后期物聯(lián)網(wǎng)提供合理的信息參考。云計算技術(shù)是提高計算機資源、計算能力的保障，為后期大量信息提供了有效支撐管理。

2.5 異構(gòu)網(wǎng)絡技術(shù)

異構(gòu)網(wǎng)絡（Heterogeneous Network）是一種類型的網(wǎng)絡，其是由不同制造商生產(chǎn)的計算機、網(wǎng)絡設備和系統(tǒng)組成的，大部分情況下運行在不同的協(xié)議上支持不同的功能或應用。

異構(gòu)網(wǎng)絡將相互重疊的不同類型網(wǎng)絡融合起來以構(gòu)成異構(gòu)網(wǎng)絡，從而滿足未來終端的業(yè)務多樣性需求。為了可以同時接入到多個網(wǎng)絡，移動終端應當具備可以接入多個網(wǎng)絡的接口，這種移動終端被稱為多模終端，由于多模終端可以接入到多個網(wǎng)絡中，因此會涉及到不同網(wǎng)絡之間的切換。與同構(gòu)網(wǎng)絡（Homogeneous Wireless Networks）中的水平切換（Horizontal Handoff，HHO）不同，這里稱不同通信系統(tǒng)之間的切換為垂直切換（Vertical Handoff，VHO）。異構(gòu)網(wǎng)絡在無線通信領域引起了普遍的關注，也已成為下一代無線網(wǎng)絡的發(fā)展方向。

2.6 信息安全技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)無處不在的數(shù)據(jù)感知、以無線通信為主的信息傳輸、智能化的信息處理會引起人們對信息安全和隱私保護問題的關注。從技術(shù)上講物聯(lián)網(wǎng)存在很多網(wǎng)絡安全隱患。由于物聯(lián)網(wǎng)在很多場合都需要無線傳輸，這種暴露在公開場所之中的信號很容易被竊取，也更容易被干擾，這將直接影響到物聯(lián)網(wǎng)體系的安全。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景廣闊，需要考慮各行各業(yè)的要求，將人與物、物與物之間的聯(lián)系實現(xiàn)智能控制。當下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展仍處于上升階段并逐步朝著智能化方向發(fā)展，但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同預期發(fā)展目標仍有一定差距。當下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要應用領域包括：智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能家居、智能醫(yī)療等，下面僅對關鍵部分進行分析。

3.1 智能物流

智能物流是利用RFID與傳感器技術(shù)實現(xiàn)對物品從采購、入庫、調(diào)撥、配送、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)全過程的準確信息，將制造、采購、庫存、運輸?shù)某杀窘档阶畹?，同時將各個環(huán)節(jié)可能造成的浪費也降到最低，利用信息流精確控制物流過程，使利潤最大化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以覆蓋智能物流運行的全過程，如智能物流的虛擬倉庫、運行過程中的實時監(jiān)控及實時決策都需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持。智能物流托管站是智能物流的應用之一，它是指一種無人交接式的快遞配送，不需要快遞員跟收件人交接就可以接收快遞件，是一種智能柜，當快遞員配送快遞件時，放進智能柜后系統(tǒng)會自動發(fā)送一條短信通知收件人收件，極為方便。

3.2 智能交通

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子傳感技術(shù)、定位技術(shù)及控制技術(shù)等有效地集成，并運用于整個交通管理系統(tǒng)，從而建立一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。借助智能交通可充分實現(xiàn)對交通致死率的有效防治，降低堵塞狀況等引起的危害，提高交通監(jiān)管力度，降低能源消耗和對環(huán)境的負面影響，提高整體環(huán)境的有效管理控制。

3.3 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、云計算技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。

在智能電網(wǎng)中，需要考慮發(fā)電、輸電和變電要求，及時進行通信傳感設備的優(yōu)化，提高整體設備使用效率的合理性，便于智能電網(wǎng)的有效管理，提高其穩(wěn)定性、合理性，便于后續(xù)監(jiān)控工作的充分落實。

4 結(jié)語

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，需要充分考慮智能識別、云計算、網(wǎng)絡融合等技術(shù)的應用，加強對信息技術(shù)的考慮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是工業(yè)化、信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物，當下物聯(lián)網(wǎng)的應用仍處于起步階段，其關鍵技術(shù)的研發(fā)仍需進行優(yōu)化。

參考文獻

[1] 董耀華.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用[M].上海：科學技術(shù)出版社，2011.

[2] 劉強，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)與應用[J].計算機科學，2010，37（6）：10-11.

[3] 施政.異構(gòu)網(wǎng)絡中無線資源管理技術(shù)的研究[D].南京郵電大學，2013.

[4] 張鴻濤.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)及系統(tǒng)應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[5] 吳功宜，吳英.物聯(lián)網(wǎng)工程導論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.