智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究

遼寧中醫(yī)藥大學(xué)信息工程學(xué)院 劉世芳 王天妹

智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展和社會(huì)治理提供了新的契機(jī)。本文基于智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特征分析和關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)探討了智慧互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并就未來一個(gè)階段的發(fā)展方向提出了意見和建議。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展條件下應(yīng)運(yùn)而生，作為新一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被視為移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)之后的又一個(gè)重大的技術(shù)領(lǐng)域，具有非常重要的科學(xué)研究價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的融合，必將給社會(huì)發(fā)展帶來革命性的變革?，F(xiàn)階段主要的經(jīng)濟(jì)體都提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，并將其作為一個(gè)新興的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，智慧物聯(lián)網(wǎng)在國際范圍內(nèi)掀起了新一波的研究浪潮。

1 智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義與特征

1.1 定義

智慧物聯(lián)網(wǎng)最早由麻省理工學(xué)院提出，并在比爾蓋茨的著作中逐步完善。比爾蓋茨認(rèn)為智慧物聯(lián)網(wǎng)通過將所有的物體連接起來并借助于互聯(lián)網(wǎng)和視頻識(shí)別傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)和智能管理的目的。近年來隨著相關(guān)研究的深入，也逐步完善，并在其基本原理的指導(dǎo)下，廣泛的引入了日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中。智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助于條碼激光掃描視頻識(shí)別，全球定位和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基本上實(shí)現(xiàn)了人與人之間，人與物之間，物與物之間的信息交流，其交流的范圍逐漸擴(kuò)大，同時(shí)突破了時(shí)間約束。在如此龐大的信息系統(tǒng)中，如何高效地使用智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。

在社會(huì)領(lǐng)域，普通群眾已基本接受了物聯(lián)網(wǎng)的原理思想，及通過射頻識(shí)別傳感設(shè)備，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議約定下，實(shí)現(xiàn)任何主體和任何物體之間的連接該種連接，不受時(shí)間和地域的限制。智慧物聯(lián)網(wǎng)可近似地看作未來網(wǎng)絡(luò)的整體框架，也是現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)的延伸。

1.2 智慧物聯(lián)網(wǎng)特征分析

物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)主要有兩個(gè)，也即是層層遞進(jìn)的特點(diǎn)和較強(qiáng)的綜合感知能力。具體來說，如下所示。

（1）層層遞進(jìn)的特點(diǎn)

一般來說，物聯(lián)網(wǎng)要想充分發(fā)揮作用，就要從三個(gè)階段經(jīng)歷。第一個(gè)階段是感知階段，第二個(gè)階段是傳輸階段，第三個(gè)階段是智能階段。全面感知過程中，物聯(lián)網(wǎng)在傳感器、射頻識(shí)別及二維碼等設(shè)備基礎(chǔ)上，才能充分了解到相關(guān)物品的動(dòng)態(tài)信息。這些信息經(jīng)過可靠的傳輸，便能及時(shí)地傳達(dá)物品的全面信息，進(jìn)而在智能處理過程中，利用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類匯編海量信息，實(shí)現(xiàn)人與人之間的智能溝通、物與物之間的智能溝通、物與物之間的智能溝通。

（2）較強(qiáng)的綜合感知能力

一方面物聯(lián)網(wǎng)可以模擬人類對(duì)物體的感知，另一方面，智慧物聯(lián)網(wǎng)也可實(shí)現(xiàn)人類對(duì)于外界華景的認(rèn)知，借助于射頻掃碼和激光掃描等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于外界物體屬性的采集，還可借助于視頻探頭，感知模糊信息。借助于多種設(shè)備的結(jié)合，大大增加了信息感知的透明度和感知效率。

2 智慧物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)作為智慧物聯(lián)網(wǎng)中最核心的技術(shù)之一，實(shí)質(zhì)上是一種電子標(biāo)簽。射頻識(shí)別技術(shù)借助于符號(hào)，可自動(dòng)識(shí)別對(duì)象，并對(duì)采集的信息進(jìn)行標(biāo)識(shí)和儲(chǔ)存，也可完成初步的信息管理和登記。一個(gè)簡單的視頻識(shí)別系統(tǒng)，包括天線、電子標(biāo)簽和讀寫器三個(gè)部分，只要在物體上標(biāo)示電子標(biāo)簽，就可借助于讀寫器將電子標(biāo)簽的信息進(jìn)行采集，并使用天線完成傳遞。視頻識(shí)別技術(shù)在諸多方面有著具體應(yīng)用，現(xiàn)階段已經(jīng)廣泛應(yīng)用在在零售行業(yè)，醫(yī)藥行業(yè)，身份識(shí)別領(lǐng)域和交通行業(yè)中。

2.2 傳感器技術(shù)

在智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架下，以傳感器為節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無線通信網(wǎng)絡(luò)，并使用多個(gè)傳感器構(gòu)成的感知協(xié)作系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)某一區(qū)域內(nèi)的對(duì)象搜索。無線傳感技術(shù)主要的功能包括數(shù)據(jù)的采集及量化、數(shù)據(jù)的處理和融合、數(shù)據(jù)的應(yīng)用和傳遞三個(gè)部分。敏感元件和轉(zhuǎn)換元件是構(gòu)成傳感器的兩個(gè)最主要部分，在智能物聯(lián)網(wǎng)中使用傳感器，主要是由于傳感器系統(tǒng)自帶的組織網(wǎng)絡(luò)，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)優(yōu)勢，便于實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)連接。同時(shí)也要注意到，在實(shí)際應(yīng)用過程中，傳感器網(wǎng)絡(luò)受制于電源能量，儲(chǔ)存計(jì)算能力和通信能力，其實(shí)際的應(yīng)用受到一定局限。

2.3 隱私保護(hù)技術(shù)

數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)日益成為互聯(lián)網(wǎng)框架下客戶最重視的問題之一，如何有效的保護(hù)接入信息的安全是實(shí)現(xiàn)智能物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要前提。在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中需不斷提升數(shù)據(jù)保護(hù)能力，并通過建立可行的安全設(shè)施，打消用戶數(shù)據(jù)接入的疑慮。

2.4 中間件技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人與物之間的連接，則必須忽略和隱藏上層技術(shù)，開發(fā)出具有廣泛適用性的中間件，利用中間件可隱藏和忽略下層技術(shù)的復(fù)雜性。作為承接上下層的關(guān)鍵設(shè)備，中間件能夠保證不同技術(shù)之間的整合和交流?，F(xiàn)階段中間件發(fā)展的一個(gè)趨勢是，在不斷的優(yōu)化過程中提升工作效率和資源轉(zhuǎn)化能力，降低資源浪費(fèi)和能源浪費(fèi)情況。

3 智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

3.1 在物流領(lǐng)域的應(yīng)用

借助于智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)，并基于射頻識(shí)別模式極大的提高了物體的識(shí)別和管理效率。中國學(xué)者的研究表明，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在批發(fā)零售、物流和制造業(yè)中，發(fā)揮巨大的增值效果?，F(xiàn)階段國內(nèi)一線的物流企業(yè)基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快運(yùn)業(yè)務(wù)模式的重組，并重新搭建了物流信息系統(tǒng)，為全方位的物流模式創(chuàng)建提供了技術(shù)基礎(chǔ)。基于視頻識(shí)別技術(shù)和構(gòu)建自動(dòng)入庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物流倉儲(chǔ)園區(qū)的無人辦公，大大提升了產(chǎn)品入庫的效率和準(zhǔn)確性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可應(yīng)用在實(shí)體商品的倉儲(chǔ)物流中，還可應(yīng)用于活體動(dòng)物和生物制品的運(yùn)輸過程。生物制品和活體動(dòng)物對(duì)于運(yùn)輸條件要求更為苛刻，對(duì)于運(yùn)輸速度的要求更高。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上搭建智能監(jiān)測和管理模塊，一方面可實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸環(huán)境中的溫度，濕度，振動(dòng)等條件變化，并將上述數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和上傳；另一方面，結(jié)合智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)，可謂倉儲(chǔ)物流規(guī)劃更為科學(xué)的交通路線，滿足上述特殊物品，對(duì)于運(yùn)輸速度的要求。

近年來我國快遞業(yè)務(wù)呈現(xiàn)促發(fā)展的態(tài)勢，年復(fù)合增長在20%以上，尤其是雙11、618等購物促銷節(jié)，在此期間快遞量明顯增加。借助于智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)時(shí)商品的狀態(tài)及位置信息，幫助消費(fèi)者及時(shí)了解和掌握商品的送貨時(shí)間，提升用戶的體驗(yàn)度。

3.2 在食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用

借助于智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)食品從生產(chǎn)，加工，運(yùn)輸直至銷售的全流程管理，實(shí)現(xiàn)了食品安全的閉環(huán)監(jiān)控，大大提升了食品安全管理能力。國內(nèi)的學(xué)者基于智慧物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了食品安全監(jiān)管模型，對(duì)過程中出現(xiàn)的食品不安全因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)提醒和預(yù)警，構(gòu)建了從農(nóng)田養(yǎng)殖場到超市，直到餐桌的有效管理機(jī)制。

基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下難以實(shí)現(xiàn)所有商品的溯源管理，或者是可溯源管理的成本太高，難以大規(guī)模推廣。結(jié)合智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可將每一件食品進(jìn)入閉環(huán)管理網(wǎng)絡(luò)中，消費(fèi)者可通過二維碼掃描掌握該商品的大部分信息，一旦發(fā)生食品安全問題，相關(guān)部門也能快速的進(jìn)行問題來源定位，準(zhǔn)確定位加工過程，物流倉儲(chǔ)過程還是銷售環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，并掌握問題食品可能流往的渠道，保證居民身體健康。

3.3 在環(huán)境安全領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)階段我國環(huán)境污染問題日益突出，以水環(huán)境污染為例，構(gòu)建區(qū)域性的水體綜合治理和監(jiān)管體系尤為重要。借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)化監(jiān)測，結(jié)合GIS技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建了適應(yīng)性更強(qiáng)，可靠性更高的遠(yuǎn)程、在線環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)污染源，并評(píng)估其污染范圍，為制定綜合防治措施提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。更進(jìn)一步的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能終端設(shè)備，還可實(shí)現(xiàn)檢測設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的自我診斷和修復(fù)功能。由于環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣，部分檢測終端設(shè)備環(huán)境較為惡劣，一旦出現(xiàn)問題，難以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行維修和更換，并由此導(dǎo)致該區(qū)域的數(shù)據(jù)失真或者缺失。借助于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的物物互聯(lián)，可基于各個(gè)終端設(shè)備構(gòu)建區(qū)域性的自診斷網(wǎng)絡(luò)，及設(shè)備終端使用情況并預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，給出更換和維修的計(jì)劃表，提升工作效率，保證環(huán)境數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。

4 智慧物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢分析

智慧物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，智能化是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一大方向。在以市場化為主導(dǎo)的技術(shù)發(fā)展過程中，不斷滿足市場及用戶對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多方面需求，需要逐步的提升互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化水平，以適應(yīng)公共管理，個(gè)人服務(wù)和企業(yè)級(jí)服務(wù)的個(gè)性化要求，逐漸在多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域構(gòu)建出創(chuàng)新型的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。其次，應(yīng)不斷完善智慧物聯(lián)網(wǎng)管理體系，并制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)體系的完善和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定是推動(dòng)智慧物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范發(fā)展基礎(chǔ)條件。無論是設(shè)備終端制造商還是軟件開發(fā)企業(yè)，或者是智慧物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)商，都需在統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用，減少重復(fù)研發(fā)的資源浪費(fèi)。最后，智慧物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)更加融合人的需求，并體現(xiàn)邏輯性和靈活性。智慧物聯(lián)網(wǎng)最終需要為普通大眾服務(wù)，這就要求其更加熟悉和掌握人的行為模式和思想方式。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)消費(fèi)者的需求，開展更多定制化的智慧物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式。將智慧物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用深度融入日常生活，不僅可以拓展智慧物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，還可實(shí)現(xiàn)開發(fā)與應(yīng)用的同步進(jìn)行，降低初期投資，實(shí)現(xiàn)循環(huán)效益。

結(jié)語：通過上文的分析可以看出，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸和創(chuàng)新?，F(xiàn)階段我國物聯(lián)網(wǎng)技射頻視頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)和中間件技術(shù)的發(fā)展及支持下，逐步走向了應(yīng)用與實(shí)踐的環(huán)節(jié)。同時(shí)也應(yīng)注意到在智慧物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中還有較大的改善空間，需要相關(guān)部門和一線企業(yè)參與制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指明未來一個(gè)階段智慧互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略發(fā)展方向。在技術(shù)研究的同時(shí)應(yīng)結(jié)合行業(yè)需要制定相應(yīng)的應(yīng)用框架，實(shí)現(xiàn)研究與應(yīng)用的同步推進(jìn)。