淺析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

朱雋爽　燕思嘉

【摘 要】近幾年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究背景，傳感網(wǎng)的原理、應(yīng)用、技術(shù)，無(wú)錫是首個(gè)國(guó)家傳感網(wǎng)信息中心。以最具代表性的基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)、基于傳感網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)、基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)為例，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系與服務(wù)體系進(jìn)行了闡述；分析了物聯(lián)網(wǎng)研究中的關(guān)鍵技術(shù)，包括RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)與檢測(cè)技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)；最后，展望了無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為國(guó)家首個(gè)傳感網(wǎng)信息中心對(duì)人類生活、工業(yè)發(fā)展、科技進(jìn)步的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)；應(yīng)用

盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)外以成熟，但國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)才剛剛起步，問題顯然很明顯。那就是物聯(lián)網(wǎng)安全，物聯(lián)網(wǎng)是一種虛擬網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)世界實(shí)時(shí)交互的新型系統(tǒng)，其無(wú)處不在的數(shù)據(jù)感知以無(wú)線為主的信息傳輸、智能化的信息處理，一方面固然有利于提高社會(huì)效率，另一方面也會(huì)引起大眾對(duì)信息安全和隱私保護(hù)問題的關(guān)注。從技術(shù)上講物聯(lián)網(wǎng)存在很多網(wǎng)絡(luò)安全隱患。由于物聯(lián)網(wǎng)在很多場(chǎng)合都需要無(wú)線傳輸，這種暴露在公開場(chǎng)所之中的信號(hào)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。物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模很大，與人類社會(huì)的聯(lián)系十分緊密，一旦受到病毒攻擊，很可能出現(xiàn)世界范圍內(nèi)的工廠停產(chǎn)、商店停業(yè)、交通癱瘓，讓人類社會(huì)陷入一片混亂。

1.物聯(lián)網(wǎng)的定義

作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)從誕生到廣泛應(yīng)用需要經(jīng)歷四個(gè)階段。第一階段為設(shè)想階段，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最初時(shí)期；第二階段是技術(shù)研發(fā)階段；第三階段為實(shí)驗(yàn)階段。在技術(shù)研發(fā)的水平達(dá)到一定程度時(shí)，就可以進(jìn)行小范圍的試用和檢測(cè)，這是從理論走向?qū)嵺`的一步。國(guó)內(nèi)的研究也在同步前行，如中國(guó)移動(dòng)、電信和聯(lián)通三大電信運(yùn)營(yíng)商業(yè)開始嘗試物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。中國(guó)移動(dòng)的手機(jī)錢包和手機(jī)購(gòu)電業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)也可以應(yīng)用于超市、餐廳等小額支付場(chǎng)合；中國(guó)聯(lián)通的無(wú)線環(huán)保檢測(cè)平臺(tái)通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水表、灌溉、水文等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，又可對(duì)空氣質(zhì)量、碳排放和噪音進(jìn)行檢測(cè)；第四階段為全國(guó)推廣階段，也是投入資金最大的時(shí)期。同時(shí)，一旦大規(guī)模商用，大量基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和終端產(chǎn)品的全面推廣必將推動(dòng)電信、信息存儲(chǔ)處理、IT服務(wù)整體解決方案等眾多市場(chǎng)的發(fā)展。

2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是以移動(dòng)技術(shù)為代表的普適計(jì)算和泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的結(jié)果，帶動(dòng)的不僅僅是技術(shù)進(jìn)步，而是通過(guò)應(yīng)用創(chuàng)新進(jìn)一步帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，塑造了知識(shí)社會(huì)的流體特性，推動(dòng)面向知識(shí)社會(huì)的下一代創(chuàng)新。開放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、用戶創(chuàng)新成為知識(shí)社會(huì)環(huán)境下的創(chuàng)新新特征，技術(shù)更加展現(xiàn)其以人為本的一面，以人為本的創(chuàng)新隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)。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。

3.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的隱私問題

在物聯(lián)網(wǎng)中，射頻識(shí)別技術(shù)是一個(gè)很重要的技術(shù)。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，標(biāo)簽有可能預(yù)先被嵌入任何物品中，比如人們的日常生活物品中，但由于該物品（比如衣物）的擁有者，不一定能夠覺察該物品預(yù)先已嵌入有電子標(biāo)簽以及自身可能不受控制地被掃描、定位和追蹤，這勢(shì)必會(huì)使個(gè)人的隱私問題受到侵犯。因此，如何確保標(biāo)簽物的擁有者個(gè)人隱私不受侵犯便成為射頻識(shí)別技術(shù)以至物聯(lián)網(wǎng)推廣的關(guān)鍵問題。而且，這不僅僅是一個(gè)技術(shù)問題，還涉及到政治和法律問題。這個(gè)問題必須引起高度重視并從技術(shù)上和法律上予以解決。造成侵犯?jìng)€(gè)人隱私問題的關(guān)鍵在于射頻識(shí)別標(biāo)簽的基本功能：任意一個(gè)標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)（ID）或識(shí)別碼都能在遠(yuǎn)程被任意的掃描，且標(biāo)簽自動(dòng)地，不加區(qū)別地回應(yīng)閱讀器的指令并將其所存儲(chǔ)的信息傳輸給閱讀器。這一特性可用來(lái)追蹤和定位某個(gè)特定用戶或物品，從而獲得相關(guān)的隱私信息。這就帶來(lái)了如何確保嵌入有標(biāo)簽的物品的持有者個(gè)人隱私不受侵犯的問題。

4.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域

4.1 RFID

射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng)，只有基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。

4.2傳感網(wǎng)

傳感網(wǎng)是隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn)，通過(guò)自組織的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的傳感器測(cè)量周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號(hào)，從而探測(cè)包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大 小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。

4.3 M2M技術(shù)

M2M是Machine-to-Machine/Man的簡(jiǎn)稱，是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。M2M根據(jù)其應(yīng)用服務(wù)對(duì)象可以分為個(gè)人、家庭、行業(yè)三大類。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給社會(huì)生活面貌帶來(lái)了極大的變化。人與人之間可以更加快捷地溝通，信息的交流更順暢。但是目前僅僅是計(jì)算機(jī)和其他一些IT類設(shè)備具備這種通信和網(wǎng)絡(luò)能力。眾多的普通機(jī)器設(shè)備幾乎不具備聯(lián)網(wǎng)和通信能力，如家電、車輛、自動(dòng)售貨機(jī)、工廠設(shè)備等。M2M技術(shù)的目標(biāo)就是使所有機(jī)器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能力，其核心理念就是網(wǎng)絡(luò)一切（Network Everything）。M2M技術(shù)具有非常重要的意義，有著廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用，推動(dòng)著社會(huì)生產(chǎn)和生活方式新一輪的變革。M2M是一種理念，也是所有增強(qiáng)機(jī)器設(shè)備通信和網(wǎng)絡(luò)能力的技術(shù)的總稱。人與人之間的溝通很多也是通過(guò)機(jī)器實(shí)現(xiàn)的，例如通過(guò)手機(jī)、電話、電腦、傳真機(jī)等機(jī)器設(shè)備之間的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)人與人之間的溝通。另外一類技術(shù)是專為機(jī)器和機(jī)器建立通信而設(shè)計(jì)的。如許多智能化儀器儀表都帶有RS-232接口和GPIB通信接口，增強(qiáng)了儀器與儀器之間，儀器與電腦之間的通信能力。目前，絕大多數(shù)的機(jī)器和傳感器不具備本地或者遠(yuǎn)程的通信和連網(wǎng)能力。

4.4兩化融合

兩化融合是信息化和工業(yè)化的高層次的深度結(jié)合，是指以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路；兩化融合的核心就是信息化支撐，追求可持續(xù)發(fā)展模式。 在中國(guó)共產(chǎn)黨第十六次全國(guó)代表大會(huì)上，江澤民主席率先提出了“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化”的新型工業(yè)化道路的指導(dǎo)思想；經(jīng)過(guò)5年的發(fā)展和完善，在中國(guó)共產(chǎn)黨第十七次全國(guó)代表大會(huì)上胡錦濤主席繼續(xù)完善了“發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合”的新科學(xué)發(fā)展的觀念，兩化融合的概念就此形成。

5.結(jié)語(yǔ)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵可知，要真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)需要感知、傳輸、控制及智能等多項(xiàng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的研究將帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈或者說(shuō)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。信息感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù)的研究與應(yīng)用，將直接影響物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用，只有綜合研究解決了這些關(guān)鍵技術(shù)問題，物聯(lián)網(wǎng)才能得到快速推廣，造福于人類社會(huì)，實(shí)現(xiàn)智慧地球的美好愿望。

【參考文獻(xiàn)】

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