姜新彤 初鈺鳳(并列第一作者) 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

淺析物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

姜新彤 初鈺鳳(并列第一作者) 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

物聯(lián)網(wǎng)自誕生以來，就引起各行各業(yè)的廣泛關(guān)注，被公認(rèn)為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。本文主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念及其體系結(jié)構(gòu)，分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其典型應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 體系結(jié)構(gòu)

1 物聯(lián)網(wǎng)及其體系結(jié)構(gòu)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)在狹義上泛指“物物相連網(wǎng)絡(luò)”，在廣義上指信息空間與物理空間的有效融合。ITU對互聯(lián)網(wǎng)的定義為：通過二維碼識讀設(shè)備、射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品和互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)在整體上分為軟件、硬件兩大部分，軟件即為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)層，硬件部分為網(wǎng)絡(luò)傳輸層和感知控制層。

感知控制層：由數(shù)據(jù)采集子層、短距離通信技術(shù)和協(xié)同信息處理子層組成。利用RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地的獲取物體信息，并將采集到的數(shù)據(jù)在局部范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)同處理，以提高信息的精度。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：將來自感知層的各類信息通過基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用層；

應(yīng)用服務(wù)層：對來自感知層的信息進(jìn)行加工處理，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)督等實際應(yīng)用。

2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)，正如其發(fā)展趨勢那樣，是一場技術(shù)造就的魔術(shù)。那么，物聯(lián)網(wǎng)究竟是依托于哪些關(guān)鍵技術(shù)呢？

2.1 射頻識別技術(shù)

RFID由標(biāo)簽、閱讀器、天線三部分組成，是物聯(lián)網(wǎng)中讓物品“開口說話”的關(guān)鍵技術(shù)，體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心。RFID可以對目標(biāo)對象進(jìn)行自動識別，進(jìn)而獲取對象的詳細(xì)信息。因其不受環(huán)境約束、同時識別多個標(biāo)簽的特性被廣泛用于大型超市、門禁和物流等領(lǐng)域。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)中，要實現(xiàn)物品與人無障礙的交流自然離不開高效和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。其主要包括信號傳輸、信息交換、組網(wǎng)和網(wǎng)關(guān)等技術(shù)。其中較為關(guān)注的是M2M技術(shù)，即機器與機器之間的通信，可與WIFI、藍(lán)牙、RFID等段距離通信技術(shù)較好結(jié)合，其重點在于無線通信，給物聯(lián)網(wǎng)中信息的傳遞提供了技術(shù)上的保障。

2.3 云計算技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，所需存儲的數(shù)據(jù)量是十分巨大的，這就需要借助強大的信息處理中心，云計算由此應(yīng)運而生，主要是將計算分布在不同的計算機中，這里的計算機不能是本地的計算機。這樣一來，使用者就可以根據(jù)具體的需求對資源進(jìn)行切換，訪問其他計算系統(tǒng)。云計算因其大容量的存儲和高效的數(shù)據(jù)處理能力，大大減少了用戶端的負(fù)擔(dān)。

2.4 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，綜合了計算機軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器等眾多領(lǐng)域。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個簡單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感覺器官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息，嵌入式系統(tǒng)則相當(dāng)于人的大腦，對接收到的信息進(jìn)行分類處理，正是各種“器官”之間的協(xié)同合作，才使物聯(lián)網(wǎng)得以實現(xiàn)。

3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)自經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣泛的關(guān)注，現(xiàn)已應(yīng)用到了智能家居、智能交通、精細(xì)農(nóng)牧業(yè)等眾多領(lǐng)域，給人們的生活帶來了更加便利高端的享受。

3.1 智能家居

現(xiàn)代人生活工作壓力普遍較大，一整天的辛苦工作讓自己疲憊不堪。試想一下，當(dāng)你每天拖著疲憊的身子回到家時，你的智能管家已經(jīng)為你打開空調(diào)調(diào)試到令你舒服的溫度，并且按你的喜好放好熱水供你洗去一天的疲勞，是不是感覺很心動，這就是智能家居的魅力。它能夠?qū)崿F(xiàn)對諸如照明、采暖和空調(diào)、電器、門鎖、窗簾、家庭安防系統(tǒng)的集中控制，并通過一些自動化的基本操作，讓用戶隨時隨地的對自己的家居進(jìn)行監(jiān)控和管理，從而使生活變得簡單、直接，更舒適化。

3.2 智能交通

汽車作為代步工具給我們的出行帶來方便的同時，交通堵塞、能源消耗、環(huán)境污染等隨之而來的一系列問題也給居民的生活帶來不良影響。城市智能交通利用射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS等信息傳感設(shè)備能夠?qū)④囕v與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行智能連接，實現(xiàn)了交通信息采集、車輛環(huán)境監(jiān)控、汽車導(dǎo)航駕駛、不停車收費等智能化功能，有利于提高道路利用率、減少車輛擁堵、實現(xiàn)節(jié)能減排，同時也有利于提高出行效率，促進(jìn)和諧交通的發(fā)展。

3.3 精細(xì)農(nóng)牧業(yè)

我國雖是一個農(nóng)業(yè)大國，但很多地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)比較落后，農(nóng)民依然“靠天吃飯”。而智慧農(nóng)業(yè)集互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的各種感知節(jié)點，通過對溫濕度、光照、土壤水分、二氧化碳濃度等信息的采集，為有效的農(nóng)田管理提供科學(xué)的依據(jù)。同時利用無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能預(yù)警、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智能化的決策和可視化的管理。

畜牧養(yǎng)殖方面，在牲畜出生飼養(yǎng)的時候，在其身上安裝RFID標(biāo)簽，通過手持設(shè)備不斷采集、存儲它成長過程中的信息，從源頭上對其生產(chǎn)安全進(jìn)行控制，真正實現(xiàn)來源可追溯、去向可查證，為消費者提供健康綠色的放心肉。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后才出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，其未來的發(fā)展前景是非常廣闊的。為了使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)真正的實現(xiàn)并廣泛用于各行各業(yè)中，相關(guān)技術(shù)人員必須合理的掌控其關(guān)鍵技術(shù)，建立必要的制度標(biāo)準(zhǔn)，保證物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效果，創(chuàng)造一個智慧的世界。

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