物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

王玲玲

摘 要：隨著國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重視，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)提升到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要地位，對(duì)國(guó)家信息化和智能化的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用，已經(jīng)列入國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)的重要戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，對(duì)實(shí)體經(jīng)濟(jì)和人們生活水平的提高做出重要貢獻(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)就是物與物相連接的網(wǎng)絡(luò)，也要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。文章重點(diǎn)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的特征，物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）15-0161-02

Abstract： With the attention of the state to the Internet of things industry， the Internet of things has been promoted to the important position of the national economic development， which has played a key role in the development of national information technology and intelligence， and has been included in the important strategic development plan of the national information industry， making an important contribution to the real economy and to the improvement of people's living standards. The Internet of things is a network of things connected to things， but only realized through the Internet to achieve. This paper focuses on the characteristics of the Internet of things， the key technology of the Internet of things and its application， and discusses the current situation of the development of the Internet of things.

Keywords： Internet of things； sensors； applications

物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)名字對(duì)很多人已經(jīng)不再陌生，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，它對(duì)人們生活起到了十分重要的影響，因此物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究是非常重要的。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)家實(shí)體經(jīng)濟(jì)的快速崛起有著至關(guān)重要的促進(jìn)作用，甚至被稱為第三次信息革命。

1 物聯(lián)網(wǎng)的定義及特征

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“The Internet of Things”，簡(jiǎn)稱： IoT。簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是實(shí)物與實(shí)物通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接。其實(shí)，互聯(lián)網(wǎng)還是物聯(lián)網(wǎng)的核心，只是變成了是實(shí)物與實(shí)物之間的連接。通常人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解僅限于傳感設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)質(zhì)上其可以通過(guò)紅外感應(yīng)、定位、掃描系統(tǒng)等方式收集信息，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行收集分析和傳遞，從而實(shí)現(xiàn)智能管理的一種方式。國(guó)際上，一般將物聯(lián)網(wǎng)定義為具有一定身份、屬性、特征的物品，通過(guò)通信協(xié)議進(jìn)行配置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，他們是由一個(gè)綜合信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。物聯(lián)網(wǎng)的底層包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RFID和傳感器實(shí)現(xiàn)信息的采集與控制。核心網(wǎng)絡(luò)就是將對(duì)象與對(duì)象相互連接的基本網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的基層網(wǎng)絡(luò)種類繁多，根據(jù)應(yīng)用的需要，它可以是一個(gè)公共通信網(wǎng)、一個(gè)工業(yè)專用網(wǎng)，甚至是一個(gè)專門(mén)用于物聯(lián)網(wǎng)的新建通信網(wǎng)，或者當(dāng)需要使用公共網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸信息時(shí)，不只是互聯(lián)網(wǎng)能夠成為物聯(lián)網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)。

2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)主要由感知、傳輸、支持和應(yīng)用四個(gè)層次組成。網(wǎng)絡(luò)感知主要是基于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，如物質(zhì)屬性、環(huán)境狀態(tài)、行為情境等。傳感器網(wǎng)絡(luò)包含藍(lán)牙、Wi-Fi、RFID、無(wú)線通信和其他相關(guān)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)主要在終端和物聯(lián)網(wǎng)，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)之間，提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)功能，在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，構(gòu)建一個(gè)更適合的統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)的行業(yè)應(yīng)用，提供統(tǒng)一的信息服務(wù)支持。（1）射頻識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)（RFID，Radio Frequency Identification）一般是由讀寫(xiě)器、應(yīng)答器（標(biāo)簽）、應(yīng)用系統(tǒng)這三部分組成，它們通過(guò)電波在響應(yīng)介質(zhì)和查詢介質(zhì)之間進(jìn)行傳輸信息。讀寫(xiě)器一般是連接到計(jì)算機(jī)，然后讀標(biāo)簽信息傳送到計(jì)算機(jī)。根據(jù)不同應(yīng)用程序的要求，后端應(yīng)用系統(tǒng)在某些智能控制器中不是必要條件。（2）傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)（Sensor）——物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，它通過(guò)將采集到的各種信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過(guò)處理，進(jìn)而對(duì)特定范圍參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由分布在某一范圍的各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。（3）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）是一個(gè)將軟件和硬件進(jìn)行集合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是物聯(lián)源頭，已經(jīng)成為一種重要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。（4）云計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算（Cloud Computing）是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將分散的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理計(jì)算，從而避免了由一個(gè)計(jì)算機(jī)完成計(jì)算帶來(lái)的局限性。在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，需要不斷地接受外部數(shù)據(jù)，計(jì)算量成數(shù)倍增長(zhǎng)，通過(guò)云計(jì)算就能順利地開(kāi)展大數(shù)據(jù)運(yùn)算，提高效率。所以說(shuō)，如果物聯(lián)網(wǎng)失去云計(jì)算的服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將大大受到制約。

3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

3.1 智能交通

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市道路交通方面的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響人們?nèi)粘３鲂蟹绞?。由于?guó)家的發(fā)展、人們生活水平的不斷提高，城市中的車(chē)輛數(shù)量也越來(lái)越多，城市的交通擁堵問(wèn)題已成為各個(gè)城市的重大難題之一，也讓居住在城里的人感到煩惱。如果采用智能交通系統(tǒng)，人們通過(guò)相關(guān)網(wǎng)站或手機(jī)軟件就能夠及時(shí)了解城市道路的運(yùn)行情況，選擇合適的交通路線，避開(kāi)出行高峰，或者避開(kāi)車(chē)輛密集的擁堵路段，讓人們出行更加快捷，也降低了交通管理部門(mén)人力物力財(cái)力的投入。國(guó)內(nèi)的高速路口基本都已經(jīng)設(shè)置了道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，有的是ETC，甚至有的是支付寶或微信，讓車(chē)輛能夠快速通過(guò)高速出入口，無(wú)需人工發(fā)卡或收費(fèi)，改善了浪費(fèi)時(shí)間排隊(duì)的環(huán)境，避免了高速口排隊(duì)擁堵的現(xiàn)象，同時(shí)也改變了高速公路管理單位的人員配備現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了全部智能化，這就是智能交通的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。在城市公交車(chē)上安裝定位系統(tǒng)，乘客通過(guò)相關(guān)軟件或信息系統(tǒng)，能夠隨時(shí)了解公交車(chē)的位置、數(shù)量等信息，讓人們?cè)谶x擇出行方式時(shí)更加準(zhǔn)確、便利，也大大提高了公共交通的利用率，提高了人們的出行效率。另外，在大城市或地價(jià)比較高的城市，停車(chē)位置比較少，主管部門(mén)在城市規(guī)劃中沒(méi)有考慮到車(chē)輛不斷增多的實(shí)際情況，因此，很多大中城市通過(guò)智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)停車(chē)位的管理和監(jiān)督，人們?cè)谶x擇停車(chē)位時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)的客戶端，及時(shí)了解目的地的車(chē)位情況，選擇最經(jīng)濟(jì)、最便捷的停車(chē)路線，提高了城市車(chē)位利用率，滿足人們的停車(chē)需求。

3.2 智能家居

物聯(lián)網(wǎng)在智能家居方面也有非常多的應(yīng)用，比如說(shuō)智能空調(diào)、智能掃地機(jī)器人、智能健康設(shè)備等等，這些智能家居已經(jīng)深入人們生活，大大改善了人們的生活質(zhì)量。當(dāng)家里沒(méi)有人的時(shí)候，可以用網(wǎng)絡(luò)通過(guò)移動(dòng)終端等設(shè)備操控家里的空調(diào)，調(diào)節(jié)溫度，甚者還可以讓智能家居系統(tǒng)學(xué)習(xí)用戶的日常使用習(xí)慣，智能判斷用戶需要的溫度或啟動(dòng)時(shí)間，讓智能空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，一年四季都能夠享受到適宜的居住環(huán)境。用戶還可以通過(guò)智能手機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)智能照明的開(kāi)關(guān)、調(diào)控?zé)襞莸牧炼群皖伾鹊?，讓智能照明系統(tǒng)滿足人們不同的需求，讓生活更有情趣，提高人們的生活品味。智能家居中的智能插座可以實(shí)現(xiàn)讓用戶通過(guò)手機(jī)客戶端，對(duì)插座的開(kāi)關(guān)進(jìn)行智能控制，隨時(shí)進(jìn)行電源的開(kāi)關(guān)，合理優(yōu)化用電方式，節(jié)約用電，還能夠讓用戶及時(shí)了解一定時(shí)間范圍內(nèi)的家庭用電情況，了解哪些是耗電設(shè)備，如何避免用電浪費(fèi)。智能健康設(shè)備能夠了解用戶的健康情況，制定合理的健康計(jì)劃，現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越關(guān)注健康長(zhǎng)壽，這也是這些智能設(shè)備發(fā)展如此迅速的原因。如有存在牙齒健康問(wèn)題，智能牙刷能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并提醒用戶進(jìn)行牙齒修復(fù)或保養(yǎng)，同時(shí)可以制定健康的護(hù)牙方案，聯(lián)系專業(yè)牙科醫(yī)生為用戶提供上門(mén)服務(wù)，改善牙齒病況，提高人們的生活質(zhì)量。在家中安裝智能攝像頭或智能警報(bào)系統(tǒng)，可以在家里出現(xiàn)特殊情況時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，或及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，避免造成用戶的重大損失。

3.3 公共安全

現(xiàn)如今，人們對(duì)生存條件越來(lái)越重視，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在公共安全領(lǐng)域也越來(lái)越多。在煤礦安全系統(tǒng)中，人們可以通過(guò)智能設(shè)備時(shí)刻對(duì)井下人員的安全以及關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降低事故發(fā)生的概率，提高搜救效果。在城市公共安全中，如石油化工領(lǐng)域，可以通過(guò)氣體傳感器、壓力傳感器等設(shè)備進(jìn)行有害氣體濃度及工作環(huán)境壓力的檢測(cè)，大大減小事故發(fā)生的概率。通過(guò)對(duì)涉及公共安全的相關(guān)領(lǐng)域場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能分析，對(duì)異常行為、突發(fā)事件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使社會(huì)治安動(dòng)態(tài)防范系統(tǒng)具有智能判斷能力，從而有效地提升了國(guó)家公共安全的防范能力。2013年美國(guó)相關(guān)部門(mén)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備，能夠監(jiān)測(cè)海洋深處的變化情況，開(kāi)展了一系列海洋的污染防治、資源開(kāi)采等工作，對(duì)海嘯也可以進(jìn)行預(yù)警。通過(guò)對(duì)臺(tái)風(fēng)、火山、海嘯等自然災(zāi)害天氣的監(jiān)測(cè)，提前制定應(yīng)對(duì)方案，將自然災(zāi)害對(duì)人們生活財(cái)產(chǎn)的損失降到最低，為搶險(xiǎn)救災(zāi)爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。

3.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)的廣泛應(yīng)用，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們可以實(shí)時(shí)了解大氣、土壤、森林、水資源等環(huán)境方面的各項(xiàng)指標(biāo)，這將對(duì)改善人類生活的環(huán)境起到非常大的作用；中國(guó)由于城市的快速發(fā)展所帶來(lái)的工業(yè)污染、汽車(chē)尾氣等造成PM2.5的污染日益嚴(yán)重，近幾年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)主管部門(mén)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)展了針對(duì)防治PM2.5污染的多項(xiàng)工作，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了舉世矚目的成效。由南京郵電大學(xué)與南京省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心、南京三寶科技集團(tuán)有限公司等共同開(kāi)發(fā)的“智慧協(xié)同混合域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)及應(yīng)用”項(xiàng)目就是其中一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)防治空氣污染的非常具有示范性項(xiàng)目。他們將數(shù)據(jù)傳感器放置在城市的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理實(shí)時(shí)集中匯總到監(jiān)控平臺(tái)，這樣既不用擔(dān)心工廠偷偷排放污染物，也不用派人逐一采集數(shù)據(jù)，具有非常好的控制性，既節(jié)省了人力、物力又方便督促監(jiān)控區(qū)域的空氣質(zhì)量的改進(jìn)?？梢钥闯觯锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)人們生活的環(huán)境改善一定會(huì)起到極大的促進(jìn)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

近些年，物聯(lián)網(wǎng)雖然在迅猛發(fā)展，但其在發(fā)展的同時(shí)也遇到一些難題，主要表現(xiàn)在：傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)并不適合物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該建立自己的管理和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，讓物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有法可依，少走彎路。物聯(lián)網(wǎng)自身就是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系，與其他行業(yè)交叉相融，如何能夠分辨好各行業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)直接的區(qū)別，更好地讓物聯(lián)網(wǎng)為實(shí)體經(jīng)濟(jì)做好服務(wù)，也是應(yīng)該不斷探索的問(wèn)題；另外，構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)所需的各個(gè)環(huán)節(jié)中，需要投入大量的財(cái)力、物力、人力，這不是中小規(guī)模企業(yè)可以承受的，此種情況就必須由國(guó)家主導(dǎo)，制定鼓勵(lì)政策，讓有實(shí)力的大公司和大集團(tuán)加入物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的行列，做物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的排頭兵。因此，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍然任重而道遠(yuǎn)，需要國(guó)家和各個(gè)行業(yè)的相關(guān)從業(yè)人員共同努力，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

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