物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)研究

吳洋

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西　西安　710100）

物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)研究

吳洋

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西西安710100）

隨著人們生活水平的不斷提高和社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)得到了空前的發(fā)展.信息技術(shù)作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最前沿，為人們的生產(chǎn)和生活提供了很多的幫助.在信息技術(shù)中最主要的領(lǐng)域則是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)不僅僅局限于聊天和網(wǎng)絡(luò)沖浪等.作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心內(nèi)容，信息感知與交互技術(shù)的發(fā)展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展都有著不可忽視的作用.本文將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息感知和交互技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)程進(jìn)行探討，同時(shí)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行闡述，以期為該領(lǐng)域的研究提供借鑒和參考.

物聯(lián)網(wǎng)；信息感知；交互技術(shù)；信息技術(shù)

在信息技術(shù)遍布人們生活的時(shí)代，由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使通訊、計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，在這種情況下物聯(lián)網(wǎng)的誕生和使用得到了促進(jìn)，從而人們進(jìn)入了信息化時(shí)代.作為全新的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)、通訊和信息等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，這種結(jié)合給予了人們各項(xiàng)工作和生活強(qiáng)大的信息量，通過智能的信息技術(shù)將信息的感知、傳輸和交互等工作得以實(shí)現(xiàn).與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在著很大的特殊之處.物聯(lián)網(wǎng)的根本目的是為了實(shí)現(xiàn)物與人、人與人和物與物之間的信息交流和傳遞，其中物聯(lián)網(wǎng)信息感知和交互技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵所在，只有使這兩項(xiàng)技術(shù)得到更好的發(fā)展才能真正提高物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，從而為人們提供更方便的生活.

1　簡(jiǎn)述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂物聯(lián)網(wǎng)就是將物與物進(jìn)行連接的互聯(lián)網(wǎng)，在協(xié)議的基礎(chǔ)上通過對(duì)專業(yè)信息傳感設(shè)備的使用實(shí)現(xiàn)任意物與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)的技術(shù)，從而達(dá)到通信和交換信息的目的.通過這種技術(shù)能對(duì)物品進(jìn)行定位、識(shí)別、跟蹤、管理和監(jiān)控等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶給人類又一次技術(shù)革命，其應(yīng)用和業(yè)務(wù)將依靠互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行完成，所以，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心還是互聯(lián)網(wǎng).作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的擴(kuò)展和延伸，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了非常快的發(fā)展，不僅技術(shù)越來(lái)越成熟，隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而產(chǎn)生的科技產(chǎn)品也越來(lái)越多，例如GPS技術(shù)等.這些技術(shù)不僅將人們的生活質(zhì)量進(jìn)行提高，還使生活中的各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)也得到了相應(yīng)的提高.所以，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展必將得到人們的關(guān)注和重視.日漸成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅將傳統(tǒng)的傳輸局限性得以打破，還將人與物之間的交換得以實(shí)現(xiàn)，逐漸將信息技術(shù)傳輸效率低的現(xiàn)象進(jìn)行了彌補(bǔ)，進(jìn)而使傳輸?shù)目煽啃缘玫教岣?物聯(lián)網(wǎng)是以信息感知和信息交換作為基本功能和目的的，其信息感知與交互技術(shù)在近些年得到了不斷的發(fā)展并被廣泛的應(yīng)用到社會(huì)的各領(lǐng)域和各行業(yè)中，在一定程度上促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展.

2　物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)

所謂物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)就是信息數(shù)據(jù)的反應(yīng)情況，通過無(wú)線傳感器來(lái)將物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息連接，在這個(gè)過程中經(jīng)常或出現(xiàn)信息不準(zhǔn)確和信息冗余的現(xiàn)象，從而使傳輸層在進(jìn)行信息儲(chǔ)存、傳輸和處理中出現(xiàn)信息整合方面的問題，這種問題的出現(xiàn)使物聯(lián)網(wǎng)的整體水平得以降低.在物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)中存在著很多的不足.第一，由于信息的類型和性質(zhì)不同就會(huì)導(dǎo)致信息的內(nèi)容和變現(xiàn)形式存在不同的特征，使信息很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一.第二，信息是通過時(shí)空映射進(jìn)行傳輸?shù)模趥鬏斶^程中容易出現(xiàn)信息失真的現(xiàn)象，導(dǎo)致信息存在很嚴(yán)重的不一致性.第三，在進(jìn)行信息的采集和處理過程中，感知設(shè)備在進(jìn)行信息處理工作時(shí)很容易產(chǎn)生誤差，這種誤差的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致信息失去準(zhǔn)確性.第四，物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)在特殊情況下會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，這就導(dǎo)致信息尋在不連續(xù)性.第五，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器只能在指定的范圍內(nèi)才能獲取信息，從而出現(xiàn)獲得信息不全面的現(xiàn)象產(chǎn)生.第六，在物聯(lián)網(wǎng)中，其傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很大的動(dòng)態(tài)性，這也是物聯(lián)網(wǎng)無(wú)法保持完整信息的關(guān)鍵原因之一.通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)存在問題進(jìn)行分析從而找到相對(duì)的措施，具體表現(xiàn)在以下方面：

2.1數(shù)據(jù)收集的技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)中，只有將數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性得以提高才能真正促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不管是信息點(diǎn)的匯聚感知還是節(jié)點(diǎn)的集中，都一定要使數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象得以避免.通過物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用，需要對(duì)不同數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行制定和約束，這項(xiàng)工作將是數(shù)據(jù)收集過程中最主要的一項(xiàng)工作.在物聯(lián)網(wǎng)信息感知過程中，數(shù)據(jù)收集的約束目標(biāo)主要為信息延遲、信息高效性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量等.在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的工作中做重要的則是要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高可靠性，這樣數(shù)據(jù)通過在節(jié)點(diǎn)的匯聚后再接受只能設(shè)備的處理之后完成了信息的交互工作，在這一工作中是通過對(duì)數(shù)據(jù)重傳繼而多路徑傳輸?shù)确绞襟w現(xiàn)的.在進(jìn)行多路由數(shù)據(jù)傳輸時(shí)一定要遵循的是到端原則，只有這樣才能將信息準(zhǔn)確的傳輸?shù)叫枰畔⒌牡胤?作為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持，數(shù)據(jù)收集一定要擁有多元且可靠的原則，只有確保了這樣的原則才能保證收集到的數(shù)據(jù)可靠、真實(shí).另外，數(shù)據(jù)收集的另外一個(gè)重點(diǎn)是能量的平衡和控制.在對(duì)信息進(jìn)行多路徑傳輸時(shí)會(huì)將大量的能量損耗，進(jìn)行同傳也不能將能量得到均衡.在這種情況下，工作者研究出了Wisden和TSMP等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸.這兩種傳輸方式使現(xiàn)階段存在的傳輸問題得到了很好的解決，這兩項(xiàng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)節(jié)、控制網(wǎng)絡(luò)路由等工作中得到了很廣泛的應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)了更大的方便.

2.2數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)的信息感知技術(shù)中最主要的特征是其系統(tǒng)性和復(fù)雜性，在數(shù)據(jù)匯集點(diǎn)所出現(xiàn)的極其龐大的信息將傳輸?shù)膲毫哟?但是，物聯(lián)網(wǎng)所擁有的空間和節(jié)點(diǎn)有限，只有采用數(shù)據(jù)壓縮才能夠?qū)⒂绊憘鬏斝Ч蛿?shù)據(jù)滿溢的現(xiàn)象得以緩解，進(jìn)而增加了物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?在傳輸過程中將負(fù)荷降低是進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的主要步驟，這樣能將物聯(lián)網(wǎng)的智能化和規(guī)模都得到一定的提高.在物聯(lián)網(wǎng)傳輸中采用分布式壓縮法能夠使數(shù)據(jù)的壓縮比得以提高，這種方法的實(shí)現(xiàn)是要通過感知點(diǎn)的共同作用，將網(wǎng)絡(luò)的分布性特點(diǎn)應(yīng)用在數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)中.分布式壓縮技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是在空間和時(shí)間等方面將數(shù)據(jù)冗余得以減少，將節(jié)點(diǎn)所需要消耗的能量減少.

2.3數(shù)據(jù)清洗的技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)信息感知中會(huì)存在很多的變數(shù)，這些變數(shù)將導(dǎo)致很多網(wǎng)絡(luò)異常和錯(cuò)誤產(chǎn)生的現(xiàn)象出現(xiàn).只有將錯(cuò)誤的信息進(jìn)行清洗和辨別才能獲得真實(shí)、全面、統(tǒng)一且有效的數(shù)據(jù).進(jìn)行信息清洗時(shí)主要的方法就是將信息中存在的無(wú)效和錯(cuò)誤信息進(jìn)行判斷和剔除的過程，通過這種方法獲得的信息才能保證其準(zhǔn)確性.數(shù)據(jù)清洗主要分為以下工作，第一，對(duì)收集到的信息進(jìn)行分析，找到錯(cuò)誤并對(duì)其進(jìn)行定義.第二，對(duì)錯(cuò)誤信息的數(shù)據(jù)和記錄進(jìn)行識(shí)別和搜索.第三，在完成一系列的工作后通過相應(yīng)的程序和外部模式對(duì)其進(jìn)行清洗.

2.4數(shù)據(jù)融合的技術(shù)

所謂數(shù)據(jù)融合技術(shù)就是通過對(duì)計(jì)算機(jī)的使用來(lái)對(duì)信息進(jìn)行觀測(cè)和獲取，在對(duì)信息的分析、決策、綜合和評(píng)估等工作中一定要遵循固定的準(zhǔn)則.在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的過程中關(guān)鍵在于對(duì)正確信息的獲取并通過提純技術(shù)將準(zhǔn)確的信息匯集到節(jié)點(diǎn).通過這種方式進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸使傳輸?shù)膲毫Φ玫搅藴p小.現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)融合技術(shù)主要分為數(shù)據(jù)、決策和特征等幾個(gè)層次進(jìn)行的融合.其中，數(shù)據(jù)層在進(jìn)行融合依據(jù)的是對(duì)時(shí)空中數(shù)據(jù)進(jìn)行分分析、剔除和冗雜，采用的方法主要是概率論.通過這種方法能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息和數(shù)據(jù)的需要.決策層和特征層進(jìn)行的數(shù)據(jù)融合在融合過程中占據(jù)著重要的地位.特征層對(duì)原始信息的特征進(jìn)行提取、分析和處理；決策層則是通過對(duì)統(tǒng)一目標(biāo)使用不同傳感器進(jìn)行觀察并進(jìn)行處理、抽取、識(shí)別和判斷等工作.數(shù)據(jù)融合技術(shù)能使數(shù)據(jù)的冗雜量和沖突得到減少.

3　物聯(lián)網(wǎng)信息交互技術(shù)

3.1用戶和網(wǎng)絡(luò)之間存在的信息交互

在物聯(lián)網(wǎng)的交互過程中，用戶一定要按照提供的命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的操作，這樣才能對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)并對(duì)信息進(jìn)行獲取.交互過程中一定要有人和物的支持，不然這項(xiàng)工作將無(wú)法進(jìn)行.人作為物聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)中的使用者要通過對(duì)蔟頭、匯聚、路由等節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)獲取相應(yīng)的信息，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行運(yùn)算、感知和存儲(chǔ)等工作形成了復(fù)雜的系統(tǒng)，從而使用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的信息交互關(guān)系得以建立.用戶和網(wǎng)絡(luò)之間存在的交互是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，通過這種交互過程能使物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化交互，用戶通過物聯(lián)網(wǎng)的各項(xiàng)功能可以獲得所需要的各項(xiàng)信息，通過各節(jié)點(diǎn)完成的指令從而獲得的結(jié)果能使互聯(lián)網(wǎng)的交互技術(shù)變得更加完善.

3.2內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)之間存在的信息交互

所謂內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)之間存在的信息交互就是在物聯(lián)網(wǎng)中通過平臺(tái)將內(nèi)容送達(dá)到用戶端的過程，這個(gè)過程不僅包括數(shù)據(jù)的融合與匯聚，還包括對(duì)信息的存儲(chǔ)和組織.在存儲(chǔ)的過程中，現(xiàn)階段的局部存儲(chǔ)和外部存儲(chǔ)還都存在一些問題，在這個(gè)基礎(chǔ)上采用了Hadoop技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織.通過這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的組織和存儲(chǔ)能夠使物聯(lián)網(wǎng)得到進(jìn)一步的完善，順利的完成內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)之間存在的信息交互.這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅降低了成本還將擴(kuò)展性得到提高，使物聯(lián)網(wǎng)擁有了更加豐富的特點(diǎn).

3.3內(nèi)容和用戶之間存在的信息交互

物聯(lián)網(wǎng)能夠通過一定的技術(shù)為用戶提供各項(xiàng)所需要的信息，所以，在物聯(lián)網(wǎng)的交互技術(shù)中一定要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與用戶之間的信息交互.用戶通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的使用將內(nèi)容和自身的關(guān)系建立起來(lái)，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、匹配和挖掘等一系列方法獲得自己需要的信息，在無(wú)形中建立起了主動(dòng)交互的模式.現(xiàn)階段由于物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，用戶能夠使用智能識(shí)別功能，利用表情和語(yǔ)言等方式進(jìn)行識(shí)別，從而選擇自己需要使用的信息.

結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了很大的進(jìn)步.雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還存在著一定的問題，但并不影響人們?cè)谌粘９ぷ骱蜕钪械膶?duì)物聯(lián)網(wǎng)的使用.在物聯(lián)網(wǎng)的信息感知和交互技術(shù)中要不斷的創(chuàng)新，使存在的問題得以解決，這樣才能使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到更快的發(fā)展.在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中要不斷將系統(tǒng)進(jìn)行完善，努力提高物聯(lián)網(wǎng)信息的可靠性和真實(shí)性，更好服務(wù)于人們的生活.

〔1〕胡永利，孫艷豐，尹寶才.物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2012，6（15）：1147-1163.

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TP391.4；TN929.5

A

1673-260X（2016）10-0036-02

2016-06-03

陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃基金資助項(xiàng)目（No.11JK1022）.物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)研究