物聯網技術及應用研究

林淑玲

摘 要：物聯網技術受到了越來越多的關注，它的發展必將促進社會的進步。本文從物聯網技術的概念出發，對物聯網的體系結構進行了描述，分析了物聯網的關鍵技術，以及物聯網技術的幾個典型應用領域。

關鍵詞：物聯網；體系結構；射頻識別；傳感網

物聯網是利用信息傳感設備將物體互聯的網絡，它的目的是讓所有的物體和網絡連接在一起，能夠實現對物體的識別、定位、和管理。物聯網將互聯網進行擴展和延伸，網絡被延伸到了任何物體之間，物體之間都可以進行通信。越來越多的學者、企業和政府部門開始關注和重視這個新興的技術，許多發達國家也將物聯網的發展納入其信息化戰略目標。雖然，目前物聯網技術還處于起步階段，但物聯網必將成為計算機、互聯網之后能深刻影響人類思想和行為的又一次信息產業變革。

1 物聯網的體系結構

物聯網的體系結構被國際電信聯盟分為三層，分別是感知層、網絡層和應用層。感知層負責最底層數據的采集，可以是傳感器、條形碼或者攝像頭，它是物聯網的基礎部分。網絡層用來傳輸感知層采集的數據，數據可以通過互聯網、無線、光纖、藍牙等技術進行傳輸。應用層為用戶提供需求服務，用于處理網絡層傳輸來的數據，它根據各行業的需求，進行專門的處理。

2 物聯網的關鍵技術

2.1 射頻識別技術

射頻識別技術是物聯網核心技術之一，是興起于20世紀90年代的一種非接觸式的自動識別技術，它可利用射頻信號自動識別目標并獲取數據。射頻識別系統由電子標簽和閱讀器組成。

電子標簽一般被安裝在物體上對目標對象進行識別，每個電子標簽都擁有獨一無二的電子編碼。它的芯片具有記憶的能力，保存一定格式標識物體信息的電子數據。電子標簽擁有依據應用環境和頻率設計而成的天線。

閱讀器也可稱為電子標簽讀寫器，主要用來識別電子標簽以及對電子標簽進行讀取和寫入操作。它可以通過天線以無線的方式和電子標簽進行信息交換。

射頻識別技術通常被用于前端數據采集系統中，后臺控制系統采用計算機，通過和閱讀器連接獲取電子標簽的數據信息，并進行處理和控制。

2.2 傳感網技術

物聯網的精髓是感知，感知包括傳感器的信號采集、協同處理、智能組網和信息服務。傳感網絡是由大量傳感器節點以自組織和多跳的方式構成的網絡，它是一種信息獲取平臺，可以實現感知、采集和處理覆蓋網絡中被感知對象的信息，并將信息傳遞給管理節點，以便對目標對象進行跟蹤監測。傳感網絡由傳感器節點、匯集節點和管理節點組成。

傳感網絡利用傳感器節點對本地的信息進行采集和處理，通過無線或多跳路由將采集的信息傳遞到匯集節點，并由匯集節點將信息發送到管理節點，從而實現了對覆蓋網絡內目標對象的監測。傳感網絡和傳統網絡不同，它不只是單一地傳送數據，它的主要目的是采集設備信息，中間節點要根據具體應用對這些信息進行采集、融合、存儲后完成轉發的任務。

2.3 網絡通信技術

物聯網的目的是實現大規模的物與物的互聯，這除了需要依靠底層的傳感器技術、射頻識別技術、智能設備等技術，要實現大規模物與物的相連，還需要網絡通信技術實現物聯網數據信息和控制信息的雙向傳輸與控制。其中，蜂窩移動通信增強技術和無線網絡技術將起到關鍵作用。

物聯網背景下連接的非智能物體存在速率低、計算能力差、通信半徑小的問題，低速的無線網絡協議適合這類設備的通信。紅外通信技術利用紅外線傳輸數據，通信距離一般為一米左右，具有體積小、成本低、功耗低、不需要頻率申請等優勢。藍牙技術是一種采用調頻技術的短距離低功耗傳輸協議，通信距離通常為幾米左右。ZigBee是一種適于近距離無線網絡連接的新技術，它具有低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的特點。

無線寬帶技術覆蓋范圍大、傳輸速率高，可為物聯網提供高速可靠廉價且不受接入設備位置限制的網絡互聯技術。無線寬帶技術主要分為無線局域網和無線城域網。無線局域網以微波、激光與紅外線等無線電波作為傳輸介質，不僅能滿足移動和特殊應用領域的需求，還能覆蓋有線網絡難以覆蓋的地方。無線城域網為用戶提供高速無線數據傳輸業務，視線覆蓋范圍可達112.6千米，非視線覆蓋范圍可達40千米，帶寬70Mbps。

移動通信網絡為物聯網節點進行遠距離數據傳輸提供了靈活的方式。它的可移動性和靈活性方便了節點與服務器進行遠距離數據傳輸，可利用移動通信網絡進行物聯網中數據的接入和傳輸，將物聯網和移動通信網絡融合在一起，將會推進物聯網的普及進程，促進物聯網應用。

3 物聯網技術的應用

物聯網技術引發了新的信息產業的變革，受到世界眾多國家的關注，廣泛應用于社會生產、管理和日常生活中。

3.1 智能交通

智能交通系統可控制車輛的行駛狀態以確保安全，建立車輛、道路及駕駛員之間的通信聯系，及時提供道路信息，可提供交通信息的查詢，實現智能收費，實現大范圍內車輛行駛和載運狀況的監管。

3.2 物流管理

物流是物聯網的一個重要應用領域，利用物聯網技術對物流中的車輛和物品統一編碼，貼上電子標簽，以便進行實時監控，及時發現問題，還可通過閱讀器將信息和物理位置通過衛星傳至信息中心，供用戶查詢。

3.3 智能家居

智能家居體現在對家電控制和家庭安防兩個方面。家電控制包括對家電系統的集中控制，實現家電設備的自動啟動和停止控制，以及家電設備間的協同工作。家庭安防系統可實現家中出現非法進入、火災、煤氣泄漏等異常狀況時，可進行報警、通知主人、向周圍發出求救信號等。

3.4 農業生產

在農業生產中利用物聯網技術可對農產品的整個生產過程進行監測，對農產品生長過程中的溫度、濕度等進行遠程控制，自動開啟或關閉設備來調整溫度和濕度。還可采集光照、土壤溫度、土壤有機質及重金屬等的含量等，對科學施肥、澆灌等管理有很重要的意義。

3.5 其它應用

物聯網已經涉及到了生活的方方面面，如應用到發電、輸電、配電、用電等環境的智能電網；利用物聯網傳感網絡進行的生態環境、洪水、火災、氣象等的環境檢測；在醫療領域進行藥品安全監控、醫療設備管理、病患身體檢測及監護；在礦山開采中檢測作業環境，感知設備及礦山的安全程度，減少危害的發生；在城市管理中將各分散、獨立的監控點聯網，實現實時的監控和管理等?？梢哉f物聯網正進入我們生活的各個角落，它必將改變我們的生活方式。

4 結束語

物聯網應用研究是世界進步和經濟發展長期關注的技術領域之一，目前正處于起步階段，它的發展空間非常巨大，我國物聯網技術與一些發達國家相比尚有一定差距，但已具備了技術和應用的基礎。但形成規?；奈锫摼W產業，全面進入物聯網時代，還需要一定時間的技術和應用積累。物聯網技術的發展與成熟必將帶來工作和生活方式的改變，促進經濟的又一次騰飛。

[參考文獻]

[1]康東，石喜勤，李勇鵬，等.RFID核心技術與典型應W幵發案例[M].人民郵電出版社.2008.

[2]朱仲英.傳感網與物聯網的進展與趨勢[J].微型電腦應用.2010，26（1）.

[3]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報.2009，12，23（12）.

[4]王建平.對物聯網及物聯網產業的思考[J].物聯網產業動態.2010（4）.