物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討

嚴(yán)磊

【摘 要】隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算技術(shù)的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)在此基礎(chǔ)上得到了高速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)主要有傳感器技術(shù)、射頻識別（RFID）技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等組成。之前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展比較緩慢是因?yàn)橛?jì)算能力的限制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在慢慢改變?nèi)藗兊纳?，從智能交通到智能家居，我們的生活在發(fā)生巨大的變化。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；人工智能；云計(jì)算；物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)；計(jì)算能力

一、前言

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)就是我們常說的幾種技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò)，涉及了各個交叉學(xué)科的融合，其中包括了傳感器技術(shù)、射頻識別（RFID）技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等組成。物聯(lián)網(wǎng)的本意就是物物相連的技術(shù)，你是否想過你來到車的前面，車門自動打開。當(dāng)你回到家里，家里的溫度自動調(diào)試到比較舒適的溫度。這些智能交通、智能家居的技術(shù)都是得益于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

各個國家十分重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，紛紛加入了這個行業(yè)的競爭之中。在奧巴馬在任美國總統(tǒng)的時候在和IBM公司把物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃上升到國家戰(zhàn)略的層面。比如一個應(yīng)用就是智能電網(wǎng)的項(xiàng)目，這種智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠自動檢測檢測出現(xiàn)故障的位置，并且能夠自動路由，在很短的時間內(nèi)就能回復(fù)供電。

我們國家早在2000年就啟動了傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，由中科院牽頭，認(rèn)為這是一個彎道超車的好機(jī)會。所以我們國家應(yīng)該抓住這個難得的機(jī)會，投入技術(shù)和資金支持，使我們在這個行業(yè)能夠超過發(fā)達(dá)國家，在未來的科技競賽中更有發(fā)言權(quán)。到目前為止，我國在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)取得重大突破，很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的產(chǎn)品已經(jīng)在應(yīng)用了。

二、物聯(lián)網(wǎng)的幾個關(guān)鍵技術(shù)

（一）傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，就相當(dāng)于人的眼睛一樣，是獲取信息的來源。如果物聯(lián)網(wǎng)沒有了數(shù)據(jù)來源，那么后面的技術(shù)就是紙上談兵?，F(xiàn)在的傳感器種類繁多，有生物傳感器、力學(xué)傳感器、磁傳感器、光學(xué)傳感器等。雖然他們的原理差別很大，但是最終都是把生物信號、力信號、磁信號、電信號轉(zhuǎn)換為電信號共主控芯片采集。

現(xiàn)代的傳感器不同于傳統(tǒng)的傳感器，現(xiàn)在的傳感器自身會帶主控芯片，能夠?qū)ψ约翰杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，處理之后的數(shù)據(jù)在進(jìn)行傳輸。不單單是采集數(shù)據(jù)這么簡單，這樣可以減少上層CPU的負(fù)載壓力。

（二）射頻識別技術(shù)（RFID）

這種最大的優(yōu)勢在于不需要人的觸碰，是一種非接觸式的自動識別的技術(shù)。主要技術(shù)原理是通過射頻信號能夠自動識別對象然后進(jìn)行讀取自己所需要的數(shù)據(jù)。一般的射頻識別系統(tǒng)主要由讀寫器、RFID電子標(biāo)簽以及信息處理裝置組成的。當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的產(chǎn)品經(jīng)過讀寫器時，讀寫器就會由待機(jī)模式進(jìn)行工作模式，自動讀寫標(biāo)簽的信息，然后將信息傳給數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理然后發(fā)出相應(yīng)的控制指令。

（三）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的紐帶，數(shù)據(jù)能夠大范圍地傳輸全部要靠網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在后面做支撐。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)跟我們理解的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有些差別，它主要要適應(yīng)低移動行和低數(shù)據(jù)率的特點(diǎn)，這是物聯(lián)網(wǎng)整個系統(tǒng)相關(guān)的。

這里我們主要介紹一下傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)。這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是分為兩大類，分別是廣域網(wǎng)絡(luò)通信和近距離網(wǎng)絡(luò)通信。現(xiàn)在近距離主流的通信技術(shù)是IEEE制定的802.15.4規(guī)范。正是有了這些規(guī)范，讓不同的傳感器數(shù)據(jù)融合成為了可能。常見的通信及技術(shù)有藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)以及WiFi通信技術(shù)等。

三、促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的新興技術(shù)

（一）人工智能算法

人工智能智能算法被應(yīng)用各行各業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)然也不列外。之所以人工智能技術(shù)這么火爆，是因?yàn)檫@個算法能夠自動學(xué)習(xí)訓(xùn)練出用戶想要的結(jié)果。通過神經(jīng)元自我學(xué)習(xí)、自我訓(xùn)練就可以完成，用戶只需要給它提供大量的數(shù)據(jù)即可。這用在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)太合適不過來了。物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)路可以收集大量的數(shù)據(jù)來給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)讓他進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣更有利于我們進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

現(xiàn)在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展比較成熟，比如應(yīng)用在圖像處理的CNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及用在語音識別中的RNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加入，物聯(lián)網(wǎng)所建成的系統(tǒng)絕對很智能，在未來的行業(yè)中，隨處可見他們的應(yīng)用。

（二）大數(shù)據(jù)、云計(jì)算

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在前些年之所以沒有快速的發(fā)展起來主要受制于計(jì)算能力。因?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)收集了大量的數(shù)據(jù)，CPU的處理能力有限，所以注定了傳感器的網(wǎng)絡(luò)不會很大。但是隨著超級計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算的快速發(fā)展，計(jì)算能力已經(jīng)不是問題了。所以計(jì)算能力極大促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，再加上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能算法，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迎來了黃金期。

傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的大量數(shù)據(jù)在經(jīng)過快速計(jì)算之后就可以得到我們想要的結(jié)果。數(shù)據(jù)量越大我們得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果或者結(jié)論就更加的準(zhǔn)確。這樣開發(fā)的產(chǎn)品就能更好為用戶服務(wù)。

四、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)，智能交通、智能家居、智能醫(yī)療等行業(yè)。這里我們主要介紹智能駕駛技術(shù)。

無人駕駛技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最好的體現(xiàn)之一。通過傳感器采集復(fù)雜的路面信息、行人信息和交通標(biāo)志信息，然后將融合的信息發(fā)給中央處理器進(jìn)行處理，最后控制器控制汽車相關(guān)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是汽車的速度方向等得到最完美的控制。

里面用到了傳感器融合技術(shù)，人工智能算法，傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)的融合，同時體現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理以及需要高性能的CPU。因?yàn)槠嚨男旭偹俣群芸?，要求處理處理一定要快，?shù)據(jù)處理主要涉及的是圖像處理，用到了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大大增加了計(jì)算量，所以高性能的CPU是必要的。

五、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一直是各個國家研究的熱點(diǎn)，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是非常必要的。而且在科技發(fā)展的今天，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品在我們身邊隨處可見，加上人工智能算法和大數(shù)據(jù)的輔助，我相信物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一定會迎來快速發(fā)展，一定會使我們的生活變得更加美好。

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