淺談物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景

【摘要】短短幾十年間，物聯(lián)網(wǎng)已成為了影響全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用以及巨大的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)引起了各界的重視。本文簡(jiǎn)單介紹了物聯(lián)網(wǎng)的原理與體系結(jié)構(gòu)以及幾大關(guān)鍵技術(shù)，最后對(duì)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展前景

1.背景介紹

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）是通過各種信息傳感設(shè)備，如RFID、紅外感應(yīng)器、GPS等，通過一定的協(xié)議和接口，將物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，形成一個(gè)物與物（T2T）、人與物（H2T）能相互交流的網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別、定位、控制和智能管理等。目前，物聯(lián)網(wǎng)已被日本、美國(guó)等眾多國(guó)家認(rèn)為是發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)，而我國(guó)早已將其列為七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。

2.原理與特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)物與物、物與人的“交流”，其原理是給物體植入相應(yīng)的信息傳感設(shè)備，使物體能夠外界信息，并將其感知的信息數(shù)據(jù)化，然后利用識(shí)別與通信技術(shù)將信息連入互聯(lián)網(wǎng)，通過后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行分析、整理和處理，最后利用分析與處理的結(jié)果對(duì)物體進(jìn)行智能識(shí)別、管理和相應(yīng)控制。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的原理，其特點(diǎn)可以總結(jié)為全面感知、可靠傳輸以及智能處理，這些不僅是物聯(lián)網(wǎng)的三大特點(diǎn)，還是物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)主要功能。

3.體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。

感知層是由各種各樣的信息傳感設(shè)備組成，它就像人的五官和神經(jīng)末梢一樣，可以查看物體的信息，感知外界的變化，因此感知層的功能是采集信息和識(shí)別物體。

網(wǎng)絡(luò)層主要由互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理中心和后臺(tái)云計(jì)算服務(wù)器等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，其功能是信息傳遞以及信息處理。

應(yīng)用層解決的是信息處理和人機(jī)界面的問題，它是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)的需求緊密結(jié)合，不同的行業(yè)有不同的應(yīng)用接口。這一層的主要功能是實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 傳感器技術(shù)

傳感器是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路組成的，能將被測(cè)信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。傳感器的分類方法有很多種，例如按照傳感器的被測(cè)量、用途、能量關(guān)系、輸出信號(hào)等進(jìn)行分類。在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面，傳感器可分為普通傳感器和智能傳感器。兩者的區(qū)別在于智能傳感器帶有微處理器，不僅能采集信息，還能對(duì)信息進(jìn)行處理和交換。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的信息采集手段，而且早已廣泛運(yùn)用于科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

3.2.2 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是一種利用射頻信號(hào)通過磁場(chǎng)進(jìn)行信息傳遞從而識(shí)別物體信息的自動(dòng)識(shí)別無(wú)線通信技術(shù)。一個(gè)完整的射頻識(shí)別系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）。電子標(biāo)簽內(nèi)存有物體的信息，閱讀器能讀取信息，天線位于電子標(biāo)簽和閱讀器內(nèi)，用于發(fā)送和接受射頻信息。

RFID的工作原理為：當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器產(chǎn)生的磁場(chǎng)并收到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)后，電子標(biāo)簽將內(nèi)部存儲(chǔ)的信息利用磁場(chǎng)傳遞給閱讀器，閱讀器讀取信息并解碼后，再將信息送至信息處理系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

3.2.3 無(wú)線傳感網(wǎng)

無(wú)線傳感網(wǎng)（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量傳感器通過無(wú)線通信的方式形成的一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)，它是一個(gè)集成了監(jiān)測(cè)、控制、無(wú)線通信的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與自組織網(wǎng)絡(luò)相比具有以下特點(diǎn)：（1）結(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，且大多結(jié)點(diǎn)是靜止的。（2）結(jié)點(diǎn)分布比較密集，容易出錯(cuò)。（3）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁。（4）能量有限、通信、計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限。

3.2.4 中間件技術(shù)

所謂的中間件是為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及它們之間的通信而建立的一個(gè)通用的平臺(tái)和接口。由于要實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)間的通信，中間件必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、過濾，因此中間件的主要作用是數(shù)據(jù)處理和信息交換。中間件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）運(yùn)用于多種硬件和操作平臺(tái)，能滿足大量應(yīng)用的需要。

（2）能提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和操作平臺(tái)的交互。

（3）支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議的接口。中間件技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用，使得多個(gè)系統(tǒng)和多種技術(shù)之間的資源得以共享，最終，形成一個(gè)資源豐富、功能強(qiáng)大的服務(wù)系統(tǒng)。

4.我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景

2009年，溫總理提出”感知中國(guó)”，其后，物聯(lián)網(wǎng)又被十二五規(guī)劃列為七大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的重視程度已經(jīng)遠(yuǎn)超其他國(guó)家。在我國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及面臨著很多問題：

（1）技術(shù)問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，而且很多技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。

（2）安全問題。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用會(huì)對(duì)個(gè)人隱私造成極大威脅。

（3）體制問題。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的交叉性比較大，如果不能打破行業(yè)、地區(qū)、部門之間的壁壘，加快電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的三網(wǎng)融合進(jìn)程，物聯(lián)網(wǎng)的普及將會(huì)相當(dāng)漫長(zhǎng)。

盡管物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及受到很多限制，但我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度還是相當(dāng)迅速的，2011年，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過了2500億元，2012年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到3650億元，比上年增長(zhǎng)38.6%，預(yù)計(jì)2015年將達(dá)到7500億元。總之，物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的潛在市場(chǎng)規(guī)模巨大，發(fā)展前景非常廣闊，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈必將會(huì)成為發(fā)展我國(guó)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵因素之一。

參考文獻(xiàn)

[1]劉強(qiáng)，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2010（06）.

[2]張新程.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[M].人民郵電出版社.

[3]肖青.物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系介紹[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2012（6）.

作者簡(jiǎn)介：

高雪山（1987—），男，山東菏澤人，碩士研究生，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)與ZigBee技術(shù)。

楚栓成（1963—），男，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：電子與無(wú)線通信技術(shù)。