淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

鄭曉霞

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，其已成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后人類所關(guān)注的科技發(fā)展熱點(diǎn)之一。本文從物聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā)介紹物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) RFID 傳感器技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

“物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。其定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念，在中國(guó)早在1999年就提出來(lái)了。不過(guò)，當(dāng)時(shí)不叫“物聯(lián)網(wǎng)”而叫傳感網(wǎng)罷了。中科院早在1999年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究和開(kāi)發(fā)。與其它國(guó)家相比，我國(guó)的技術(shù)研發(fā)水平處于世界前列。2005年11月27日，國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。2010年全國(guó)高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)科建設(shè)研討會(huì)，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為一個(gè)全新學(xué)科，受到各高校的高度重視。

物聯(lián)網(wǎng)典型體系架構(gòu)分為3層，自下而上分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的核心能力，是物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化方面亟需突破的部分，關(guān)鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)層主要以廣泛覆蓋的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)設(shè)施，是物聯(lián)網(wǎng)中標(biāo)準(zhǔn)化程度最高、產(chǎn)業(yè)化能力最強(qiáng)、最成熟的部分，關(guān)鍵在于為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特征進(jìn)行優(yōu)化改造，形成系統(tǒng)感知的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層提供豐富的應(yīng)用，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)信息化需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化的應(yīng)用解決方案，關(guān)鍵在于行業(yè)融合、信息資源的開(kāi)發(fā)利用、低成本高質(zhì)量的解決方案、信息安全的保障及有效商業(yè)模式的開(kāi)發(fā)。

物聯(lián)網(wǎng)體系主要由運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)、傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、無(wú)線通信網(wǎng)系統(tǒng)等組成。

通過(guò)傳感網(wǎng)絡(luò)，可以采集所需的信息，顧客在實(shí)踐中可運(yùn)用RFID讀寫(xiě)器與相關(guān)的傳感器等采集其所需的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)網(wǎng)關(guān)終端進(jìn)行匯聚后，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)程將其順利地傳輸至指定的應(yīng)用系統(tǒng)中。此外，傳感器還可以運(yùn)用ZigBee與藍(lán)牙等技術(shù)實(shí)現(xiàn)與傳感器網(wǎng)關(guān)有效通信的目的。

運(yùn)用傳感器網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)信息的匯聚，同時(shí)可運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使信息可以遠(yuǎn)距離傳輸，并順利到達(dá)指定的應(yīng)用系統(tǒng)中。

M2M平臺(tái)具有一定的鑒權(quán)功能，因此可以為顧客提供必要的終端管理服務(wù)，同時(shí)，對(duì)于不同的接入方式，其都可順利接入M2M平臺(tái)，因此可以更順利、更方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外，M2M平臺(tái)還具備一定的管理功能，其介意對(duì)用戶鑒權(quán)、數(shù)據(jù)路由等進(jìn)行有效地管理。而對(duì)于BOSS系統(tǒng)，其由于具備較強(qiáng)的計(jì)費(fèi)管理功能，因此在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中得到廣泛的應(yīng)用。

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要提供必要的應(yīng)用服務(wù)，包括智能家居服務(wù)，一卡通服務(wù)，水質(zhì)監(jiān)控服務(wù)等，所服務(wù)的對(duì)象，不僅僅為個(gè)人用戶，也可以為行業(yè)用戶或家庭用戶。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

（1）傳感器技術(shù)：這也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。大家都知道，到目前為止絕大部分計(jì)算機(jī)處理的都是數(shù)字信號(hào)。自從有計(jì)算機(jī)以來(lái)就需要傳感器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)計(jì)算機(jī)才能處理。信息采集是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，而目前的信息采集主要是通過(guò)傳感器、傳感節(jié)點(diǎn)和電子標(biāo)簽等方式完成的。

（2）RFID標(biāo)簽：也是一種傳感器技術(shù)，RFID技術(shù)是融合了無(wú)線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，RFID在自動(dòng)識(shí)別、物品物流管理有著廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。具體的工作原理如下：當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的物體接近微波天線時(shí)，閱讀器受控發(fā)出微波查詢信號(hào)。安裝在物體表面的電子標(biāo)簽收到經(jīng)微波天線發(fā)出的查詢信號(hào)后，根據(jù)查詢信號(hào)中的命令要求，將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息反射回微波天線。微波天線接收到電子標(biāo)簽反射回的微波合成信號(hào)后，經(jīng)閱讀器內(nèi)部微處理器處即可將電子標(biāo)簽中的識(shí)別代碼等信息分離出來(lái)。這些識(shí)別信息作為物體的特征數(shù)據(jù)被傳送到控制計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理，從而完成與物體有關(guān)的信息查詢、統(tǒng)計(jì)、管理等應(yīng)用。整個(gè)識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。

RFID系統(tǒng)一般由閱讀器、應(yīng)答器（標(biāo)簽）和應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成，通過(guò)電波在響應(yīng)媒介和詢問(wèn)媒介間傳遞信息。閱讀器，一般是一臺(tái)內(nèi)含天線和芯片解碼器的閱讀（有時(shí)還可以寫(xiě)入）設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；閱讀器可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到電腦上進(jìn)行下一步處理。應(yīng)用系統(tǒng)，一般是由計(jì)算機(jī)支撐的有線或無(wú)線管理系統(tǒng)。

（3）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)：是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾十年的演變，以嵌入式系統(tǒng)為特征的智能終端產(chǎn)品隨處可見(jiàn)；小到人們身邊的MP3，大到航天航空的衛(wèi)星系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)正在改變著人們的生活，推動(dòng)著工業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防工業(yè)的發(fā)展。

本文講述了物聯(lián)網(wǎng)的概念，體系結(jié)構(gòu)以及物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正處起步階段，仍然面臨技術(shù)完備性不足、產(chǎn)品成熟度低、成本偏高等諸多制約因素，但目前良好的外部環(huán)境，將有利于這些問(wèn)題的解決。相信在不久的將來(lái)我們一定會(huì)看到一個(gè)充滿生機(jī)與活力的物聯(lián)網(wǎng)。

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