物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)淺談

張小紅 梅強(qiáng)

【摘 要】物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的網(wǎng)絡(luò)，人與人、人與物、物與物都互聯(lián)成網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今的前沿技術(shù)，是我國的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是未來發(fā)展的趨勢。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前處于起步階段，但各國都十分重視并作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)來研究和發(fā)展。本文從物聯(lián)網(wǎng)的由來、物聯(lián)網(wǎng)的特征、物聯(lián)網(wǎng)的類型、物聯(lián)網(wǎng)的組成等四個(gè)方面來探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；特征；組成；關(guān)鍵技術(shù)

一、物聯(lián)網(wǎng)的由來

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早于1995年出現(xiàn)在比爾蓋茨的《未來之路》書中，在該書中比爾蓋茨已經(jīng)提及了Internet of Things的概念，只是當(dāng)時(shí)并沒有引起人們的重視。1998年，美國麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)稱為EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想；1999年，美國麻省理工學(xué)院首先明確提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，提出了物聯(lián)網(wǎng)就是將所有物品通過射頻識(shí)別（RFID）等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連，能實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理的網(wǎng)絡(luò)。2005年11月，國際電信聯(lián)盟在突尼斯舉行的信息社會(huì)峰會(huì)上發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。

2009年11月，溫家寶總理發(fā)表了《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的重要講話，“我國要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP時(shí)代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、邁向信息社會(huì)的‘發(fā)動(dòng)機(jī)”，從而物聯(lián)網(wǎng)作為我國的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)就是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別、傳感設(shè)備和無線通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”； 即英文名稱為“Internet of Things”，簡稱IOT。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用RFID等技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)和共享。

二、物聯(lián)網(wǎng)的特征

（1）網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。不論是有線、無線還是專網(wǎng)來傳輸信息，都必須依靠網(wǎng)絡(luò)，而且必須與互聯(lián)網(wǎng)相連，這樣才能形成完全意義上的物聯(lián)網(wǎng)。（2）互聯(lián)化：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)包含多種網(wǎng)絡(luò)、接入、應(yīng)用技術(shù)的大集成，也是一個(gè)讓人與人、人與物、物與物之間進(jìn)行交流的平臺(tái)；與互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)具備更強(qiáng)的開放性，應(yīng)能夠隨時(shí)接納新設(shè)備、提供新的服務(wù)與應(yīng)用，即物聯(lián)網(wǎng)具備自組織、自適應(yīng)能力。（3）物聯(lián)化：計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)連接成互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人與人之間交流。而物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)人物相連、物物相連，通過在物體上安裝傳感器或微型感應(yīng)芯片，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，讓人和物體進(jìn)行“對(duì)話”和“交流”。（4）感知化：物聯(lián)網(wǎng)離不開傳感設(shè)備。射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，正如視覺、聽覺和嗅覺器官對(duì)于人的重要性一樣，它們是物聯(lián)網(wǎng)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。（5）自動(dòng)化：物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器設(shè)備自動(dòng)采集數(shù)據(jù)；根據(jù)事先設(shè)定的處理規(guī)則，利用軟件自動(dòng)處理采集到的數(shù)據(jù)；自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信；對(duì)物體實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控和自動(dòng)管理。一般無需人為的干預(yù)。（6）智能化：物聯(lián)網(wǎng)融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)，微處理技術(shù)和傳感器技術(shù)等，從它的“自動(dòng)化”、“感知化”等特點(diǎn)，已能說明它能代表人、代替人“對(duì)客觀事物進(jìn)行合理分析、判斷及有目的地行動(dòng)和有效地處理周圍環(huán)境事宜”，智能化是其綜合能力的表現(xiàn)。

三、物聯(lián)網(wǎng)的組成

物聯(lián)網(wǎng)主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)，有些物聯(lián)網(wǎng)可能只包括了這些子系統(tǒng)中的一部分。

（1）電信網(wǎng)絡(luò)：物聯(lián)網(wǎng)的信息傳送與日常使用的文字、語音、圖片、圖像傳輸相比，有其獨(dú)特的地方，物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳輸大多是小數(shù)據(jù)量和特大數(shù)據(jù)量的傳輸。小到每月只發(fā)送幾bit，如電力抄表；大到持續(xù)發(fā)送大幅圖像，如交通監(jiān)控，而中等數(shù)據(jù)量的信息傳送卻不多見。這就對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，需要推出新的通信標(biāo)準(zhǔn)和新的接入技術(shù)，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)各種通信的需要，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的高效通信?，F(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)主要有電纜、光纖、無線電、微波、衛(wèi)星、藍(lán)牙、紅外、WiFi、移動(dòng)通信等。（2）傳感器：傳感器可以把一些物理量的變化變?yōu)殡娦盘?hào)的變化，收集信息，做出響應(yīng)。例如麥克風(fēng)和喇叭就是一對(duì)語音傳感器。傳感器可以是聲、光、電、重量、密度、硬度、濕度、溫度、壓力、震動(dòng)、速度、圖像、語音等。（3）電子標(biāo)簽：電子標(biāo)簽用來標(biāo)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)中的各物體?，F(xiàn)有的電子標(biāo)簽主要有RFID、條形碼、二維碼、IC卡、磁卡等。（4）數(shù)據(jù)處理：物聯(lián)網(wǎng)通過傳感設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理，才能滿足用戶不同的需求，實(shí)現(xiàn)各種目的。這些數(shù)據(jù)處理往往包括匯總求和、統(tǒng)計(jì)分析、閥值判斷、數(shù)據(jù)挖掘和各種專業(yè)計(jì)算等。（5）報(bào)警系統(tǒng)：傳感設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)信息可能需要直接報(bào)警或者經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件處理后報(bào)警，報(bào)警形式主要有聲、光、電（電話、短信）等。（6）顯示系統(tǒng)：傳感設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)信息可能需要直接顯示或是經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件處理后顯示出來，常見的顯示形式有文字、數(shù)字、圖形、表格等。

四、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）感知與標(biāo)識(shí)技術(shù)

感知和標(biāo)識(shí)技術(shù)，負(fù)責(zé)采集現(xiàn)實(shí)中發(fā)生的事件和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)外部信息的感知和識(shí)別，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，如傳感器、無線定位、射頻識(shí)別（高頻、超高頻）、二維碼等。

（2）網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳遞和服務(wù)支撐的最重要基礎(chǔ)設(shè)施，通過人物互聯(lián)、物物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)感知信息高可靠性、高速度、高安全地傳送。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)涉及到近通信技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)。近距離通信技術(shù)主要涉及RFID，藍(lán)牙等，遠(yuǎn)程通信技術(shù)主要涉及互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)等技術(shù)。包括短距離無線通訊（zigbee、藍(lán)牙、WiFi等）， 低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)、多網(wǎng)絡(luò)融合等。

（3）計(jì)算與服務(wù)技術(shù)

海量感知信息的計(jì)算與處理是物聯(lián)網(wǎng)的最重要支撐，服務(wù)和應(yīng)用則是物聯(lián)網(wǎng)的最終價(jià)值體現(xiàn)。

海量感知信息的計(jì)算與處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大規(guī)模發(fā)展后，面臨的重大問題之一。需要攻克海量感知信息的數(shù)據(jù)挖掘、、數(shù)據(jù)融合、高效存儲(chǔ)、并行處理、知識(shí)發(fā)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)，研究物聯(lián)網(wǎng)“云計(jì)算”中的虛擬化、智能化、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)。其核心是采用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)和計(jì)算能力的分布式處理和共享，為海量信息的高效利用提供技術(shù)支撐和保障。

服務(wù)計(jì)算。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必須以應(yīng)用為導(dǎo)向，在“物聯(lián)網(wǎng)”中，服務(wù)的內(nèi)涵得到了革命性的擴(kuò)展，不斷涌現(xiàn)出大量的新型應(yīng)用將導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)模式與應(yīng)用開發(fā)受到巨大挑戰(zhàn)，面臨著許多機(jī)遇，如果仍然沿用傳統(tǒng)的技術(shù)路線勢必制約物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的創(chuàng)新。為了適應(yīng)未來應(yīng)用環(huán)境的變化和服務(wù)模式的變化，必須研究針對(duì)不同應(yīng)用需求的標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的應(yīng)用支撐環(huán)境和服務(wù)體系結(jié)構(gòu)以及面向服務(wù)的計(jì)算技術(shù)等。

（4）管理與支撐技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大、支撐業(yè)務(wù)的多化化復(fù)雜化和服務(wù)質(zhì)量的高要求，影響物聯(lián)網(wǎng)正常穩(wěn)定高效運(yùn)行因素的越來越多，管理與支撐技術(shù)是保證物聯(lián)網(wǎng)“安全高效可控”的關(guān)鍵，包括測量分析、網(wǎng)絡(luò)管理、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和安全保障等方面。必須研究新的高效的物聯(lián)網(wǎng)管理模型與關(guān)鍵技術(shù)，用來保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常高效穩(wěn)定的運(yùn)行。

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