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物联网技术的基础架构及发展趋势

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  摘要:物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,它通过各种信息传感设备将现实世界的各种物件连通,形成互连的网络。

  关键词:物联网;智能家居;系统;应用

  0引言

  物联网是新一代信息技术的重要组成部分。由于物联网具备发展成为新经济增长点的巨大潜能,世界上越来越多的国家将物联网作为后金融危机时代的重要战略部署。全球正在掀起物联网发展热潮。在我国,随着物联网在自然灾害监测、边防监控、重大活动的安全保卫等领域越来越广泛的应用,物联网已被列为国家新兴战略产业。由物联网引发的全球第三次信息化浪潮即将到来。

  1 物联网的基本定义

  物联网是全球公认的集计算机与互联网与移动通讯网之后的信息产业之后的又一次信息化浪潮。业内专家预测,物联网产业将是下一个万亿元级规模的产业,甚至超过互联网30倍。中国物联网产业潜力无穷。物联网被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮,是实现物物相连,智能化的一种网络,去年11月已经被确定为中国今后7大战略性新兴产业之一,温家宝总理提出建设“感知中国”,以及“要着力突破传感网、物联网的关键技术,使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机”的指示,将物联网建设上升为国家的战略高度。

  物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。

  中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴。

  2 物联网的技术架构及建设情况

  从技术架构上来看,物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成,包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢,它是物联网识别物体、采集信息的来源,其主要功能是识别物体,采集信息。

  网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息。

  应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。

  物联网的行业特性主要体现在其应用领域内,目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试,某些行业已经积累一些成功的案例。

  真正实现了物联网

  2.1关键技术

  在物联网应用中有三项关键技术:

  1、传感器技术,这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

  2、RFID标签也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

  3、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。

  2.2建设情况

  物联网在实际应用上的开展需要各行各业的参与,并且需要国家政府的主导以及相关法规政策上的扶助,物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征,其中,技术上的问题是物联网最为关键的问题;

  物联网技术是一项综合性的技术,是一项系统,目前国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设,理论上的研究已经在各行各业展开,而实际应用还仅局限于行业内部。关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。

  一般来讲,物联网的开展步骤主要如下:

  (1)对物体属性进行标识,属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要先由传感器实时探测;

  (2)需要识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;

  (3)将物体的信息通过网络传输到信息处理中心,由处理中心完成物体通信的相关计算。

  3 物联网的发展趋势-----物联网让生活充满智慧

  互联网的最大魅力是把人和人联到一起,不管你在哪儿,只要能上网就能与别人交流。但世界上,除了人外,还有大量的物体,物联网说白了就是通过把除了电脑之外的一切加入到互联网的网络。可能现在大家还不清楚物联网到底能干什么,也没发觉它有什么特别大的商业前景。

  物联网,真的能带给人们这样一种充满智慧的生活。物联网与人们的生活如何息息相关。

  案例一:居家养老

  能全天候关注老人健康情况

  去年,国家提出要推进社区养老。可平时子女还要上班不能随时在家陪伴,老人在家中一旦发生意外怎么办?

  解决方法:通过物联网,为社区里每个老人都装张电子传感卡片,它可以忠实地记录老人在家里的起居情况,监控老人的健康信息,再通过无线网络,将这些信息传输到社区服务中心的电脑上。老人生病了,还可以通过卡片呼叫社区服务中心,不用几分钟,社区诊所就派出医生上门给老人看病。此外,这张卡片存储了老人的完整病历,到任何医疗机构,无需老人述说,所有的就医情况一目了然。

  案例二:网络购物

  扫描车厢便可知要送往的地点

  现在网购是种时尚,可物流情况对“网购控”来说则是个折磨,不仅运输过程一问三不知,快递公司采用的发货流程,也会出现漏发或者调换等现象,这该怎么解决呢?

  解决方法:通过物联网,一车货物到了,只要用扫描仪器在车子外过一遍,就可以感应到车厢内每件货物身上的ID卡射频信息,计算机就能识别出车上所有货物的目的地;物流公司的自动小车自动地对所有货物进行分捡、转运,极大地降低了劳动成本,更提高了物流的效率与准确性。加上相应的传感器,在货物发出后,是不是被拆开过,东西有没有少,重量有没有变,一切都可以清清楚楚地记录下来。物流的信息自动地对接到各大购物网站上,网购一族便能及时知道什么时候能收货了,更不用担心货物被调换了。

  案例三:食品安全

  全程监控,建立食品可追溯机制

  瘦肉精、注水肉、苏丹红,一个又一个的食品安全问题让市民疑惑:吃什么是安全的?社会一直呼吁要建立食品可追溯机制,但这个机制在哪呢?

  解决方法:由政府牵头,利用物联网技术,建设农产品溯源系统,实现农产品追踪、清查、控制功能,进行有效的全程质量监控,确保农产品安全。每一只生猪或家禽等出生时,安装一个移动智能识读器,实现从出生、生长、屠宰到销售的全程监控。它们进入屠宰场,并被运到市场上时,市民只要掏出手机或其他智能终端,就可以知道当前买的肉是不是放心肉。

  在2012年,中国物联网产业市场规模达到3650亿元,比上年增长38.6%。从智能安防到智能电网,从二维码普及到“智慧城市”落地,作为被寄予厚望的新兴产业,物联网正四处开花,悄然影响着人们的生活。专家指出,伴随着技术的进步和相关配套的完善,在未来几年,技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化将成为我国物联网发展的三大趋势。

  物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。

  参考文献:

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  [4]张应福物联网技术与应用[J].通信与信息技术, 2010,(01) 。

  [5]胡向东物联网研究与发展综述[J].数字通信, 2010,(02)。

  [6]何可物联网关键技术及其发展与应用[J].射频世界, 2010,(01) 。

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