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物联网及应用技术

物联网及应用技术

物联网及应用技术范文第1篇

关键词: 物联网;应用;物联

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)1020020-02

物联网,顾名思义,就是“物物相连的互联网”。通过装置在各类物体上的SIM卡、传感器、二维码等,经过接口与无线网络相连,给物体赋予智能,可实现人与物体间和物体与物体间的沟通和对话。这种将物体连接起来的网络被称为“物联网”。

1 物联网相关技术

1.1 RFID技术

RFID即射频识别技术,是一种无线通信技术。它是一种简单的无线系统,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。

1.2 EPC编码

EPC编码是一种编码系统。它用以实现对单品进行标志。还可以对供应链中的对象(包括物品、货箱、货盘、位置等)进行全球唯一的标识。EPC编码是建立在全球统一标识系统条型编码的基础之上,并对该条形编码系统做了一些扩充。

1.3 传感网

传感网是一种集传感功能与驱动控制力、计算通信于一体的资源受限嵌入式设备。比如说,我们对某种食物的综合判断必须通过看、尝、摸、闻才能形成,但如果把这几种感知信息上传至网上,那么即使身在远方,也能随时了解到这种食物的色香味,这就是传感网技术的魅力。

1.4 GPS技术

GPS技术又称为全球定位系统,它是一种移动感知技术,是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术,更是物流智能化、智能交通的重要技术。现在GPS技术的应用已十分广泛,我们可以应用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航导弹的制导、大地测量、工程测量的精密定位等。

2 物联网的发展现状

2.1 国外物联网发展现状

当前,世界各国的物联网基本都处于技术研究与试验阶段:美洲、欧洲、亚洲等一些发达国家正投入巨资深入研究探索物联网,并启动了以物联网为基础的一些国家性区域战略规划。美国IBM公司提出了“智慧地球”的概念,并将物联网方案应用到智能电力、智能医疗、智能交通、智能银行、智能城市等各个领域中;美国政府目前正在依靠传感器网路技术用来推动与墨西哥边境的“虚拟边境”建设,该项目也是物联网发展的一个典型事例。

2.2 国内物联网发展现状

目前,我们国家推进物联网发展的积极性很高,其中北京、上海等一些经济发达省份率先利用原有的产业来支撑及支持物联网的发展,并且对物联网未来的发展做出了规划部署。与此同时,物联网技术已经相对成熟,已经走出实验室,成为支持多个行业信息化转型的核心技术,有部分领域已形成了一定市场规模,网络通信相关技术和产业支持能力与国外差距相对较小。各种嵌入式系统、系统集成服务、软件服务等产业已具有较大规模,并已形成了较完整的敏感元件与传感器产业,产业规模稳步增长。我国尚未形成真正意义的物联网产业形态和爆发点,物联网有巨大市场的潜力,但潜在空间转化为现实市场还需要较长时间培育,关键点是通过技术和应用创新形成新兴业态和新增市场。我们预计,“十二五”期末我国物联网相关产业规模将达到5000多亿元规模,而真正可能形成万亿元级规模的时间节点预计在“十三五”后期。

3 物联网技术的应用

3.1 智能家居

智能家居就是一个居住环境,它是以住宅为平台安装一些智能家居系统的真实居住环境,实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。以住宅为平台,利用有线和无线网络平台通信技术、包括综合布线系统,安全防范系统,背景乐/广播系统,灯光窗帘控制系统,空调VRV控制系统,以及家庭影院控制系统;智能家居可以构建高效的住宅设施与家庭日程事务管理系统,将所有和家居生活有关的设施进行集成,用来提升家居的安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。

3.2 智能电网

智能电网可以实现电网的智能化,即实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

3.3 智能交通

智能交通系统是未来交通系统的发展方向,它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。智能交通系统可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率,因而,日益受到各国的重视。

3.4 环保物联网

环保物联网是指在传统环保行业引入自动化和信息化的技术来实现环境保护科学化管理的系统网络。环保物联网从结构上分,可以分为三层结构。首先是基础层,即感知层,此层面主要包括污染治理设施(污染源)现场端的感知,主要包括现代化的传感器、分析仪、智能仪表等。其次,是通信层,通信层的主要作用是实现感知层数据的传输,主要包括两种数据传输方式,有线传输和无线传输。最后,数据应用层,数据应用有两方面的含义,一方面市通过数据分析,得出相关的结论支持环保管理决策,另一方面是通过远程控制来优化环保治理设计的工艺运行条件。

3.5 智能物流

智能物流是利用物联网的集成智能化技术,使物流系统能模仿人的智能,具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。有了物联网,就能够实现物流过程中的主动获取信息,主动监控车辆与货物,主动分析信息,使商品从源头开始被实施跟踪与管理,实现信息流快于实物流。智能物流也是现代物流业的一种发展趋势,通过充分利用云计算、物联网等现代信息技术,以信息化、智能化系统为支撑,实现物流、信息流、资金流全方位高效配置和发展的物流体系。

3.6 智能农业

智慧农业是农业专家智能系统、农业生产物联控制系统和有机农产品安全溯源系统三大系统利用网络平台技术、运用云计算方法,实现农业信息数字化、农业生产自动化、农业管理智能化,从而构建低碳节能、高效高产、绿色生态的现代农业体系。基于物联网技术,通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的光照、温度、湿度等参数及农产品的生长状况等信息,远程监控生产环境。将采集的参数和信息进行数字化转化后,实时传输网络平台进行汇总整合,利用农业专家智能系统按照农产品生长的各项指标要求,进行定时、定量、定位云计算处理,及时精确地遥控指定农业设备自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧、卷帘开关等),实现智能化、自动化的农业生产过程。

3.7 智能校园

智能校园是通过信息化手段,实现对各种资源的有效集成、整和和优化,实现资源的有效配置和充分利用,实现教育和校务管理过程的优化、协调,实现数字化教学、数字化学习、数字化科研和数字化管理。

物联网用途广泛,遍及多个领域:智能家居、智能交通、智能消防、政府工作、环境保护、公共安全、工业监测、环境监测等。目前物联网技术还处在发展初期,不是很成熟,而智能化的基本要求就是可靠性,目前物联网发展涉及的多项技术还不能支持可靠性的要求。此外,目前RFID,WSN等技术还没有一套完整的国际标准,各厂家的设备往往不能实现互相兼容,需要完善现在标准或者在必要时创建新的统一标准。另外,物联网的发展涉及多个综合性产业,需要对整个产业链进行重新整合,统一规划,实现资源合理配置。根据现在的趋势,我们不难预测在今后的若干年内物联网将会广泛应用于我们生活的方方面面,并将会在我们生活中发挥着重要作用。

参考文献:

[1]曹青林,物联网研究现状综述[J].软件导刊,2010,9(5):6-7.

[2]Buckley J. From RFID to the Internet of Things Pervasive Networked Systems[R].Brussels,Belgium: European Commission Directorate, Tech. Rep.: NCT-52810-1, 2006.

[3]黄涛,物联网技术与应用发展的探讨[J].信息通信技术,2010,10(2):9-13.

物联网及应用技术范文第2篇

摘 要:物联网是继互联网之后,又一个改变人类生活形态的重大产业革命,因其巨大的应用前景而受到广泛重视。本文在传统物联网概念的基础上,重点描述了物联网的体系构成及物联网的关键技术,结合在智能家居上的应用方案,介绍了物联网的典型应用,最后提出了物联网标准化的问题。

关键词:物联网; 智能家居; 关键技术; 标准化

0 引 言

物联网是在已有的互联网、电信网和广电网发展的前期基础上,将互联互通的网络概念进一步扩展到生活当中的各个实体物质当中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到日常生活设计的一切可能物体中,通过这些物体网络连接,形成物联网,从而使得人类社会真正步入智能化和统一化的时代,各种物品之间均可以实现自由的交流,形成一个完全拟人化的智能世界。

世界主要发达国家都从国家战略的高度来大力推动物联网的发展,我国政府也高度重视物联网的发展[1]。我国“十二五”规划中已明确将物联网作为战略性新兴产业来培育发展,将建设物联网应用示范工程列为战略性的新兴产业。

同时物联网为智能家居的发展提供了可靠的技术条件,使智能家居成为可能,表现在:物联网所包括的射频技术、计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、信息协议交换使得物品具有数据化的身份标识,借助家庭网关[2],数据可以在电信网、互联网、广电网上对内和对外流动。如今的智能家居集安全防护、方便时尚和健康生活三大生活家居产品为一体,早已打破仅局限于室内开关遥控的模式,让居室安全和家庭健康也智能起来,智能家居是物联网技术应用生活的具体表现,使一个抽象概念正逐步转变成现实应用。

1 物联网与智能家居

1.1 物联网

目前我国对物联网还没有一个统一的标准定义,但从物联网本质上看,物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力,其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一起,构成未来互联网。

物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:

(1) 互联网特征:对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;

(2) 识别与通信特征:纳入物联网的“物”要具备自动识别及物物通信(M2M)的功能[3];

(3) 智能化特征:网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

1.2 物联网参考架构模型

中国移动在物联网组网方面的工作进展较快,提出的感知层、网络层和应用层的物联网三层体系架构模型,是构建多应用互联互通、信息共享的基础。在这个体系架构模型中,提出了物联网信息中心和管理中心的概念[4]。

从技术架构上来看,物联网三层结构的组成和功能如下:

(1) 感知层:由各种传感器以及传感器网关构成,包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢,它是物联网获取识别物体、采集信息的来源,负责完成感知、识别物体,采集、捕获信息。

(2) 网络层:由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息,具备网络运营和信息运营的能力。

(3) 应用层:物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用[5],将物联网技术与行业应用相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集。

1.3 智能家居应用方案

如今,家庭内部里的许多家用设备形式越来越多样,有些设备本身就具备遥控能力,比如空调、电视机等,有些则不具备这方面能力,比如热水器、微波炉、电饭煲、冰箱等。而这些设备即使可以遥控,对其控制能力、控制范围都是非常有限的。并且这些设备之间都是相互孤立存在的,不能有效实现资源与信息的共享。随着物联网技术的发展,特别是物联网网关技术的日益成熟,智能家居中各家用设备间互联互通的问题也将得到解决[6],如图1所示。

智能家居集安全防护、方便时尚和健康生活三大生活家居产品为一体,集中在以下应用:

(1) 家庭安防中心:家庭安防设备,如摄像头、红外探测器、烟雾探测器等,一旦接入物联网,主人就可以在任何时刻任何地点了解家里的安全动态。

(2) 家庭医疗中心:家庭若有老人和小孩,可在合适位置安放摄像头,了解他们的状况。家用医疗器械,如血压计等连接物联网,与社区医院联网,方便医生实时了解病人的身体状况,及时做出治疗。

(3) 家庭数据中心:家庭里的大量数据资料,如电影、音乐、游戏等,可以通过物联网,海量存储到网络数据服务器上,方便随时查看。

(4) 常用的家庭信息,如天气预报、咨询信息等可以通过连接入网的家庭终端设备及时了解到。

(5) 家庭商务中心:商务中心可以完成一系列的,如缴费、支付、购物的任务,让主人可以足不出户完成各种琐碎的日常生活。

智能M2M家用网关负责家用设备的各类信息的采集,同时通过无线网络和Internet把信息上行传送到物联网管理中心,各类用户可以通过物联网管理中心的Web应用服务访问到各自关心的家用设备信息。另一方面,用户可以借助物联网管理中心的设备访问应用服务,实现对各类设备进行远程控制的目的,这些控制包括简单的设备开、关、模式及参数调整等,同时还包括了终端设备嵌入式应用的版本升级、设备远程诊断等[7]。

2 关键技术与待解决问题

综合物联网参考模型[4]和智能家居结构(见图2)可以看出,物联网应用的开展需要解决以下技术及问题:

(1) 物体属性标识:属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要由传感器实时探测;

(2) 物体属性识别:需要识别设备实现对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;

(3) 物体信息的传输与处理:将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可能是分布式的,如家里的电脑或者手机,也可能是集中式的,如中国移动的IDC),由处理中心完成物体通信的相关计算。

2.1 感知层技术

数据采集是物联网实现“物物相联,人物互动”的基础。采集设备一般采用嵌入式系统,为了获得各种客观世界的物理量,如温度、湿度、光照度等等,传感器技术也是数据采集技术中的重要一支。因此,物联网的数据采集技术包括传感器技术、嵌入式系统技术、采集设备以及核心芯片。

ECP提供了一套较完善的产品电子代码编码方法,实现对物理对象的惟一标识。RFID作为一种射频自动识别技术[8],通过物品标签与阅读器之间的配合,可以基于计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享,为物联网中物品的身份标识提供技术支持。ECP标签中存储着数据格式规范的信息即对物品静态信息的描述,通过RFID阅读器将物品的属性信息自动采集到系统中,实现对物品的自动识别并按照一定的要求完成数据格式转换通过无线数据通信网络传递到数据处理中心,便于后续的管理和使用。

智能信号处理将对采集设备获得的各种原始数据进行必要的处理,以获得与目标事物相关的信息。首先获得各种物理量的量测值,即原始信号。之后通过信号提取技术筛选有用信号,通过调理提高信号的信噪比;高信噪比的信号通过各类信号变换,在映射空间上可以进行信号的特征提取。借助于信号分析技术,如特征对比、分类技术,可以将各种特征信号对应到某一类的物理事件。在物联网的信号处理技术中,以多物理量检测、信号提取、信号调理、信号变换、信号分析为核心关键技术。

2.2 网络层技术

为了实现物联网的普适性,终端感知网络需要具有多样性,而这种多样性是通过通用物体通信协议来保证的。由于终端感知节点并不是固定组网,为了完成不同的感知任务,实现各种目标,节点组网技术必不可少。终端感知设备之间的通信不能采用传统设备的通信协议,因此需要自适应优化网络协议。同时终端设备的低处理能力、低功耗等特性,决定了必须采用轻量级和高能效的协议。

智能家居系统的终端网络通信的数据传输量小,无需太大的传输速度,但是要求信息交换实时性强,延时段,同时还要求网络的容量大,以满足家庭中的各种家电设备。ZigBee的技术特点决定了其能很好地满足智能家居网络的上述需求[9],特别是具备自组织、自愈能力,这样的无线通信技术是智能家居系统理想的通信方式。

物联网以终端感知网络为触角,以运行在大型服务器上的程序为大脑,实现对客观世界的有效感知以及有利控制。其中连接终端感知网络与服务器的桥梁便是各类网络接入技术,包括 GSM、TDSCDMA等蜂窝网络,WLAN、WPAN等专用无线网络,Internet等各种网络。物联网的网络接入是通过网关来完成的。

物联网是在现有计算机互联网的基础上,利用RFID技术实现对物品的电子标识,然后再利用无线通信等技术接人互联网,构造一个覆盖世界上万事万物的网络,并实现网络中物品与物品或人与物品之间的“交流”。因此,因特网技术是物联网的技术基础,或者说,物联网是因特网技术在应用范围上的一个由人及物的拓展,因特网主要解决物联网中传感器节点感知信息的传输与共享问题。

物联网的最终发展形态一定具有“泛在网络 ”的特点,方便人们随时、随地与目标对象进行通信,因此,无线通信技术的应用是必不可少的一种通信技术手段。事实上,目前物联网所涉及的RFID或传感器网络等核心技术中都融合了无线通信技术,也只有无线通信技术的应用,才能将物联网的构想变为现实,同时达到其低成本和易于实现的目标。

2.3 应用层技术

物联网以终端感知网络为触角,深入物理世界的每一个角落,获得客观世界的各种测量数据。同时物联网战略最终是为人服务的,它将获得的各种物理量进行综合、分析,并根据自身智能合理优化人类的生产生活活动。

物联网的支撑设备包括高性能计算平台、海量存储以及管理系统及数据库等。通过这些设施,能够支撑物联网海量信息的处理、存储、管理等工作。

物联网的应用需要智能化信息处理技术的支撑,主要需要针对大量的数据通过深层次的数据挖掘,并结合特定行业的知识和前期科学成果,建立针对各种应用的专家系统、预测模型、内容和人机交互服务。专家系统利用业已成熟的某领域专家知识库,从终端获得数据,比对专家知识,从而解决某类特定的专业问题。预测模型和内容服务等基于物联网提供的对物理世界精确、全面的信息,可以对物理世界的规律(如洪水、地震、蓝藻)进行更加深入的认识和掌握,以做出准确的预测预警,以及应急联动管理。人机交互与服务也体现了物联网 “为人类服务”的宗旨。人机交互提供了人与物理世界的互动接口[10]。物联网能够为人类提供的各种便利也体现在服务之中。

数据智能处理是实现以数据为中心的物联网的核心技术。包括数据汇聚、 存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。数据汇聚包括实时、非实时物联网业务数据汇总后存放到数据库中,方便后续数据挖掘、专家分析、决策支持和智能处理。

2.4 数据安全与运营管理

由于物联网终端感知网络的私有特性,因此安全也是一个必须面对的问题。物联网中的传感节点通常需要部署在无人值守、不可控制的环境中,除了受到一般无线网络所面临的信息泄露、信息篡改、重放攻击、拒绝服务等多种威胁外,还面临传感节点容易被攻击者获取,通过物理手段获取存储在节点中的所有信息,从而侵入网络、控制网络的威胁。涉及到安全的主要有程序内容、运行使用、信息传输等方面[11]。

从安全技术角度来看,相关技术包括以确保使用者身份安全为核心的认证技术,确保安全传输的密钥建立及分发机制,以及确保数据自身安全的数据加密、数据安全协议等数据安全技术。因此在物联网安全领域,数据安全协议、密钥建立及分发机制、数据加密算法设计以及认证技术是关键部分。

由于终端感知网络的节点众多,因此必须引入节点管理对多个节点进行操作。其中包括以使终端感知网络寿命最大化为目标的能量管理,以确保覆盖性及连通性为目标的拓扑管理,以保证网络服务质量为目标的QoS管理及移动控制,以实现异地管理为目标的远程管理技术,同时包括存储配置参数的数据库管理等。

作为物联网应用不可或缺的组成部分,数据库负责存储由WSN或RFID收集到的感知数据,所用到的数据库管理系统可选择大型分布式数据库管理系统。管理系统能够将已存储的数据进行可视化显示、数据管理(包括数据的添加、修改、删除和查询操作)以及进一步分析和处理(生成决策和数据挖掘等)。

2.5 物联网标准问题

物联网是一个新颖的概念,所涉及的技术和包罗的对象十分丰富。虽然,当前世界上有相当数量的国家和技术力量正在积极地从事着物联网方面的研究工作,但物联网本身还存在着待解决的缺乏完整的标准体系问题,如国内物联网存在的主要问题就包括“关键技术有待突破、研发力量比较分散、体系架构尚未建立、标准不统一”等。只有标准化问题解决好了, 便捷而高效的互

联互通才有可能实现。

3 结 语

目前我国的物联网智能家居并没有完全的实现,也没有大规模的应用到家居的各个环节中,究其原因不但和产品成本较高有关,也和互联网的安全性有关。

物联网的技术推广成为推动智能家居发展的催化剂,智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化方向发展,智能终端设备的产品也逐步走向成熟,尤其以ZigBee为代表的先进技术应用,使得物联网通信技术往无线方向发展,也从一定程度上降低了产品的成本,更容易推广和接受。同时加强网络安全机制,保护个人信息,才能真正让互联网技术造福于人类。

参 考 文 献

[1]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报,2009(12):17.

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[9]张莉.ZigBee技术在物联网中的应用[J].电信网技术,2010(3):14.

物联网及应用技术范文第3篇

关键词:物联网 RFID WSN 食品安全

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1007—3973(2012)009—081—02

1 引言

近年来,我国发生的食品安全事故层出不穷,从“苏丹红”到“三聚氰胺奶粉”、“瘦肉精”、“地沟油”,以及最近发生的“工业盐水酱油”事件,食品安全问题已经引起了全社会的关注,人们对食品安全的担忧与日俱增。如何解决食品安全问题,成为了当前亟待解决的重大民生问题。

虽然我国的监管机构加大了对食品安全的监管,但是仍无法杜绝从“源头到餐桌”的食品安全问题。物联网技术的发展为食品安全监管提供了技术手段,该技术应用于食品安全追溯体系中,已经得到了一些应用。比如在2008年北京奥运会期间,物联网技术就已经应用于奥运的食品安全中去了。

2 物联网概述

2.1 物联网的定义

物联网(The Internet of Things)是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网的核心和基础仍然是互联网,它将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。物联网技术被称为是计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮,是下一个万亿级的通信产业。

2.2 物联网的发展

物联网的概念早在1999年就提出来了,2005年在国际电信联盟(ITU)的《ITU互联网报告2005:物联网》年度报告里正式提出了物联网的概念,2009年IBM首席执行官提出了“智慧地球”的构想,其中物联网是“智慧地球”不可或缺的一部分。日本和韩国也相继提出了“u—Japan”和“u—Korea”战略,将物联网上升为国家信息化战略。我国自2009年8月同志在无锡考察期间提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家七大战略性新兴产业之一,写入“政府工作报告”,工业和信息化部也于2012年2月14日正式了《物联网“十二五”发展规划》。物联网产业将成为信息产业重要的新增长点,对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。

2.3 物联网的特征和体系架构

物联网应该具备三个特征:(1)全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息;(2)可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;(3)智能处理,利用云计算、模糊识别等智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。

物联网的结构非常复杂,其体系架构一般可分为应用层、网络层和感知层。其中感知层用于识别物体,采集信息,利用传感器、摄像头、RFID、二维码标签、实时定位技术等进行数据的采集和传输。网络层负责传递和处理感知层获取的信息,将来自于感知层的各类信息通过移动通信网、互联网、卫星网、广电网等传输到应用层。应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用,包括物流监控、智能交通、环境监测、智能家居、智慧农业、城市管理等。

3 物联网的关键技术

物联网是跨学科的综合应用,其核心的技术主要有射频识别技术、无线传感网络技术、移动通信网络技术等。

3.1 射频识别技术(RFID)

RFID(Radio Frequency Identification),即射频识别技术,俗称电子标签,它是通过射频信号自动识别目标对象,并对其信息进行标识、登记、存储和管理,是一种非接触式的自动识别技术。

RFID的基本组成部分包括电子标签,阅读器和天线。电子标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在待识别的物品上;阅读器是用来读取或写入标签信息的设备;天线是在标签和阅读器之间传递射频信号,也可以内置在阅读器中。在实际工作中,阅读器通过天线发送一定频率的射频信号,当电子标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,向阅读器发送自身编码等信息,阅读器采集信息并解码,然后将信息、数据传送至计算机系统进行处理。

3.2 无线传感网络技术

无线传感网络(WSN)是由大量传感器节点构成的多个无线网络系统,它能够实时检测、感知和采集网络覆盖区域的感知对象的各种信息,并对这些信息进行处理后通过无线网络传送给计算机系统进行处理。物联网的基础是信息采集,信息采集的主要方式是通过传感器和电子标签来完成的。物联网正是通过各种各样的传感器以及由它们组成的无线传感网络来感知整个物质世界的。

物联网的关键技术还包括智能技术、纳米技术、M2M技术、云计算、中间件技术以及通信网络技术等,现在有些技术还不够成熟,还未形成统一的国际标准,需进一步的研究。

4 物联网技术在食品安全领域的应用

现在的物联网技术方兴未艾,正逐步广泛应用于智能交通、环境保护、精细农业、城市规划以及食品安全等领域。在食品安全领域,食品安全涉及很多环节,监管存在困难,我们利用物联网技术可以较好地实现食品种植、养殖、加工、包装、贮藏、运输、销售、消费等环节的数据采集和有效监管。

把物联网技术应用于食品安全,建立食品安全监管追溯系统,具体地说,就是在食品生产的源头为食品提供一个RFID标签,对食品供应链中的食品原料、加工、包装、储存、运输和销售等环节进行全程的质量控制和跟踪,食品安全监管部门可以进行有效的监管,消费者也可以根据电子标签了解到所购食品的生产到销售等所有环节的动态信息,一旦出现食品安全问题,根据生产和销售各个环节所记载的信息,追踪朔源,及时对产品进行召回,并找到生产、流通或加工过程中出现问题的环节,对责任单位和责任人进行处理。至2012年8月底前,无锡将利用物联网先建成运行肉类追溯管理系统,2013年12月之前,全面建成和运行肉类蔬菜流通追溯管理体系。

5 结语

物联网作为国家战略性新兴产业,将会得到快速的发展和广泛的应用。针对近年来频发的食品安全事件,将物联网技术引入食品安全领域,实现食品从农田到餐桌的全过程监控,可以有效地提高食品安全,最大限度的保障食品安全。目前,由于技术、成本等因素,物联网在食品安全中的应用还未得到广泛推广,还处在探索阶段,但随着物联网技术的不断发展和政府的大力支持,物联网技术将会广泛应用于食品安全监管等领域,我国的食品安全状况也将会得到根本的改善。

参考文献:

[1] 曾庆珠.物联网技术及应用[J].中国商贸,2011(3).

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[4] 胡一凡.RFID射频识别技术综述[J].计算机时代,2006(12).

物联网及应用技术范文第4篇

关键词:物联网 新技术 应用

一、物联网技术概述

物联网的概念在1999年正式提出,又名传感网,英文名Internet of Things,简称IOT,主要是指将红外感应器、激光扫描器及全球定位系统等多种信息传感装置与设备同互联网相结合所形成的巨大网络,以实现管理与识别的智能化,这种新兴技术在业界得到了普遍而广泛的关注。

物联网主要包含两层基本涵义:1.物联网得以实现与发展的基础为当前的互联网、广播电视网和电信网这三大网络,并在这三大网络的基础上进行拓展与延伸;2.物联网可将物体智能化,这也在很大程度上促进了用户端由人和人的信息交流、通信拓展逐渐向人和物、物与物、物和人之间的连接与沟通的转变。“物联网”的出现,是对物理基础设施与IT基础设施分离的传统思想的打破与提升,它作为一个新的经济增长点与技术创新点,得到国际与国内的业界人士的普遍认可。

二、物联网的网络和服务体系

当前比较有代表性的物联网结构主要有日本支持的Ubiquitous ID(UID)物联以及欧美支持的EPC GIobal体系架构,而作为国际标准化团体,其主要目的都是为了推进RFID的标准化,中国也正在积极努力的进行参与和制定。

(一)EPC Global体系架构

具有非营利性质,于2003年9月由美国统一代码协会(UGG),国际物品编码歇会(EAN)共同成立。EPC系统构成主要有三部分:EPC编码体系(包括EPC代码和标签,用以对目标的特定代码进行标识)、射频识别系统(包括读写器和EPC中间件,对EPC标签进行识读)及信息网络系统(包括对象名称解析服务和EPC信息服务,主要对EPC系统进行软件支持)。

(二)ID技术体系结构

主要由四部分组成:泛在识别码(uCode)、泛在通信器、信息系统服务器、和ucode解析服务器等。UID结构具有开放性,面向大众公开,其主要作用在于将全世界的场所和物品等各种实体和虚拟的相关信息进行联系与结合,最终实现物物“互联”。

三、物联网的关键技术

(一)射频识别技术

英文名radio frequency identification,简称RFID,这种电子标签实际上是一种新型的无源电子卡片,可以将IC与天线封装到塑料基片上,其主要优点是无线、无源、可以存储大量数据、寿命较长、防水、防磁、小巧便捷以及安全防伪。

RFID主要由标签(tag)、阅读器(reader)、天线(antenna)三部分组成,其作为一种自动识别技术,可以借由射频信号对目标对象进行自动识别,并获得大量的相关信息与数据,具有典型的非接触性,不需要人工进行干涉,可以在各种恶劣形势下进行工作。通讯技术、互联网与RFID技术的结合,可以在全球范围内实现物品的跟踪和信息的共享。

(二)无线传感网络

是物联网的核心,主要职能为物联网中信息感知问题的解决。对流动中的物品进行感知就需要传感器网络技术,它通过传感器节点分散、遍布于特定领域内,建立一个具有信息采集、传输以及处理功能的复杂性网络,并通过动态的自主组织方式对信息进行跟踪、监控与决策支持等。

(三)职能嵌入式技术

综合计算机、自动控制、通讯等多项技术,针对智能化几点产品,实现故障诊断、自动报警、本地或远程监控。嵌入式技术的广泛应用,有利于物品的“信息生命化”,也有利于更智慧的服务于生产与生活。

四、物联网技术的具体应用

伴随着当代我国大力开展农业、工业信息化的发展趋势下,物联网技术成为农业、工业甚至是更多行业信息化建设过程中的重要突破口之一。物联网将互联网技术作为基础,同时将卫星、RFID终端、红外线传感器、智能终端与生产、销售、运输等行业进行多方位融合。2005年,国际电信联盟这样描绘物联网时代:司机出现操作失误汽车会主动报警;衣服会“诉说”洗衣机对水温和颜色要求。物联网将新一代的IT技术充分应用于各行各样之中,将感应器嵌入铁路、隧道、公路、建筑等各种物体,实现物联网与互联网的整合,并在这个整合的网络中对人员、设备、设施等进行实时的控制与管理,使生产与生活处于“智慧”状态,有效达成资源利用率与生产力水平的提升,并实现人与自然关系的良好改善。

(一)智慧交通

物联网广泛应用于交通领域,在公路、车辆及桥梁上转载感知装置,通过全球卫星定位系统和高速计算机系统实现车辆的控制及导航。同时,可以实现紧急救援系统和智能导航系统的应用,这样理想化的智慧交通系统的应用,可以没有信号灯,也不会出现拥堵或事故等。

(二)智慧农业

物联网技术在农业领域的应用,可以针对农业的生产、加工、储存、运输、销售及消费等多方位、全方面进行信息采集,并实现网络管理,和信息服务技术的支持。同时提供农业的集约、高产、高效、优质、安全与生态的技术支持,实现农业农村经济的转型、城乡发展的统筹等。

物联网未来的发展,主要对人、物及服务的信息传递模式进行转变,为用户带来更便捷、安全、高效的服务,将更体现人性化。我国物联网技术的快速发展,必然推动相关产业链的更全面、高效的共同发展,也将提升我国高新技术领域的国际地位。物联网的发展,是下一代信息发展技术的典型代表,也必将对中国经济的发展产生重要的意义和积极的推动作用。

参考文献:

[1] 王保云,物联网技术研究综述[J]电子测量与仪器学报,2009,23(12):1-7

物联网及应用技术范文第5篇

关键词:物联网 传感网络 物联网关键技术 物联网应用

物联网(internet of things,简称IOT)是继计算机,互联网与移动通信的又一信息产业浪潮,它对促进互联网的发展,带动人类的进步发挥着重要作用,并将成为未来经济发展的新增长点. 物联网的概念早在1999 年便提出,不同的产业集团对其定义不同,目前物联网的定义多达70 多个。比较公认的定义为:“通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网和互联网之间又是什么关系呢?实际上,物联网的概念来自于对互联网的类比,根据物联网与互联网的关系分类,不同的专家学者对物联网给出了各自的定义,归纳下来有如下4种类型。

(1)物联网是传感网,不接入互联网。有的专家认为,物联网就是传感网,只是给人们生活的环境中的物体安装传感器,这些传感器可以更好的帮助我们认识环境,这个传感器网不接入互联网络,例如上海浦东机场的传感器网络,其本身并不接入互联网,却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网;

(2)物联网是互联网的一部分。物联网并不是一张全新的网,实际上早就存在了,它是互联网发展的自然延伸和扩张,是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络,将会有更多的物品加入到这张网中。即物联网包含于互联网之中;

(3)物联网是互联网的补充网络。我们通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机结成的全球性的网络,服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体是各种各样的物品,通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的,两张网的主体是不同的,所以,物联网是互联网的扩展和补充,物联网与互联网是相对平等的两张网,互联网好比是人类信息交换的动脉,物联网就是毛细血管,两者互连通,是互联网的有益补充;

(4)物联网是未来的互联网。从宏观的概念上讲,未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中,在不知不觉中,人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换,这时,物联网也就等同于泛在网络,或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网,他们的名字虽然不同,但表达的都是同一个愿景,那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物,达到信息交换的自由。

四种概念的界定从不同角度表达了物联网与互联网的关系,虽说各有包容关系,但我认为不管是互联网包括物联网还是物联网是互联网的下一代的网络,都清楚的表明一个事实:那就是随着物联网的到来,事物的信息采集智能处理和传递都将迈向一个崭新的时代,我们人类的生活将在物联网的帮助下越来越轻松方便。

现在在国际上还没有一个统一的物联网标准,所以对于物联网的组成也没有一个一致的定义。不过我们从物联网的定义大致可以看出物联网一般由感知层,网络层,应用层组成。

感知层是物联网的基础,它包括信息的采集,捕获和识别。在感知层,通过多个传感器,数据处理单元和通信单元组成的节点自组织成一个网络,称为传感网。作为物联网信息的来源,处理好感知层的问题是物联网获得更好发展的必备条件。目前感知层的技术主要包括RFID技术,MEMS技术,GPS技术,自组织网络技术,短距离通信技术等。其中RFID(Radio Frequency Identification,简称RFID)技术是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术,目前我国的二代身份证,城市交通一卡通,上海世博会上的电子门票都是采用的RFID技术,它是物联网的关键技术之一,后面我们将对这一技术做更详细的介绍。

网络层是物联网的信息传输和处理层,它包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。信息由感知层获取后,网络层解决其在整个网络中的长距离传输问题。网络层借助于现今已经存在的各种网络,比如移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等网络传输。网络层的关键技术有长距离有线和无线通信技术、网络技术等。这些技术已经发展得比较成熟,以后要解决的是在物联网时期大量增加的数据流量和安全问题。

应用层就是基于物联网技术开发各类应用解决方案,将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来,形成各类的物联网解决方案,构建智能化的行业应用。目前基于物联网的应用还很局限,主要是在政府的主导下在一些行业里进行了推进。比如智能电网,智能交通,环境监测以及医疗卫生方面。应用层是物联网最终目的,良好的应用决定了物联网的健康快速发展,这需要的不仅仅是政府的努力,更多的还要厂商积极拓展市场,培育新的物联网应用。

物联网是信息化应用的新模式,通过射频识别、全球定位系统等信息传感设备,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护等多个领域,是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一信息产业浪潮。所以说物联网的发展对于全世界来说具有重大意义,物联网产业发展的好坏直接关系到各个国家在未来竞争中的地位。

根据物联网的组成,我们可以看到物联网的产业链具体可以说是以传感感知、传输通信、运算处理为基础,形成若干个面向最终用户的应用解决方案。

对于处在复兴道路中的中国来说,物联网产业的发展无疑是一个不容错过的机会,我们国家自身具有庞大的物联网市场,这一市场足以带动我国经济经历一次腾飞。“从现在起到2020 年的10 年里,中国物联网产业将经历应用创新、技术创新、服务创新三个关键的发展阶段,成长为一个超过5 万亿规模的巨大产业。”( 摘自《物联网产业发展研究(2010)》)

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