物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)探究

摘 要：在信息技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，作為信息交流媒介的物聯(lián)網(wǎng)，已在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用中，其基本功能就是物聯(lián)網(wǎng)信息的感知功能，而物聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)的發(fā)展，更方便了人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的使用。在物聯(lián)網(wǎng)中，交互技術(shù)和信息感知技術(shù)的發(fā)展，可大幅度促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能化水平的提升。文章主要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)和信息感知技術(shù)進(jìn)行仔細(xì)研究與探討，以便進(jìn)一步提升我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；信息感知技術(shù)；交互技術(shù)；探究

由物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱(chēng)“IOT，the internet of things”可知，物聯(lián)網(wǎng)即為“物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的主要工作原理是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等，按照約定的協(xié)議，將相應(yīng)的物品與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，以便實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的交流與溝通。在當(dāng)下信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代中，人們對(duì)信息的需求也越來(lái)越迫切而物聯(lián)網(wǎng)作為一種信息傳輸?shù)闹匾橘|(zhì)，越來(lái)越受人們的青睞與關(guān)注。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介紹

1.1 GPS即全球定位系統(tǒng)

GPS的主要構(gòu)成部分包括：地面監(jiān)控裝置、用戶(hù)接收機(jī)裝置、空間裝置等，定位精度最高可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。

1.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)主要用于快速、準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)，感知和識(shí)別物體。與傳統(tǒng)的條形碼識(shí)別系統(tǒng)相比，RFID技術(shù)具有體積小、掃描快、容量大、耐久性強(qiáng)、安全保密、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

1.3 藍(lán)牙

藍(lán)牙是一種短距離微功耗的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，該技術(shù)能在環(huán)境空間中提供高效能的數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)線(xiàn)控制。

1.4 傳感器

傳感器是一種檢測(cè)裝置，用于感知測(cè)量，并將檢測(cè)感知到的信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)形式再輸出，以實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、顯示、傳輸、記錄和處理。

1.5 3G技術(shù)

3G技術(shù)是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在三種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。

2 對(duì)于信息感知技術(shù)的分析與研究

信息感知為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供信息來(lái)源，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。其中物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)主要指其對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與反映。但從目前物聯(lián)網(wǎng)感知信息的狀況來(lái)看，仍然存在一定的不足與缺陷，如信息冗余、信息誤差等，這些問(wèn)題的出現(xiàn)，不僅在一定程度上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能水平的提升造成嚴(yán)重阻礙與制約，而且也對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層的信息整合帶來(lái)了不可忽視的影響。這些缺陷對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)感知層信息整合的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）破壞信息的全面性與完整性。（2）破壞信息的準(zhǔn)確性。（3）破壞信息的連續(xù)性。（4）破壞信息的一致性與統(tǒng)一性。為了降低此以上因素對(duì)信息準(zhǔn)確性造成的破壞，一般的解決方法是通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行融合、清洗、收集、壓縮等方式來(lái)解決此問(wèn)題。

2.1 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)收集是感知數(shù)據(jù)從感知節(jié)點(diǎn)匯集到匯聚節(jié)點(diǎn)的過(guò)程。目前為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確匯集到節(jié)點(diǎn)，所采用的主要方法就是數(shù)據(jù)的重復(fù)傳輸，或者是采用多路由方法，在采用多路由方法傳輸時(shí)，應(yīng)遵循“端到端”原則，這樣可保證信息準(zhǔn)確無(wú)誤的傳送到節(jié)點(diǎn)。然后采用相關(guān)智能設(shè)備對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)處理，以便實(shí)現(xiàn)信息與信息之間的交互。

2.2 數(shù)據(jù)清洗

數(shù)據(jù)清洗就是指對(duì)獲取的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行離群值判斷和清洗，保存有效數(shù)據(jù)，并估計(jì)缺失數(shù)據(jù)，繼而獲得完整的數(shù)據(jù)。其中對(duì)于數(shù)據(jù)的清洗和離群值判斷主要是指通過(guò)離群值模型的建立，對(duì)一些存有誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。此外為進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還應(yīng)采用概率理論對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的局部網(wǎng)絡(luò)和感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，并且還應(yīng)對(duì)沒(méi)有完成感知的數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的清洗與篩選。

2.3 數(shù)據(jù)壓縮

由于感知網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模比較大，將感知數(shù)據(jù)全部匯集到匯聚點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生非常大的數(shù)據(jù)傳輸量，采用數(shù)據(jù)壓縮方法可有效減輕數(shù)據(jù)的傳輸壓力。在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)的空間非常有限容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余的問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮可有效解決此問(wèn)題。

2.4 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合就是對(duì)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理獲取確定信息的過(guò)程。在數(shù)據(jù)融合中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和路由會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)融合產(chǎn)生直接的影響。數(shù)據(jù)融合可分為特征層融合、數(shù)據(jù)層融合、決策層融合。其中數(shù)據(jù)層融合主要采用卡爾曼濾波法、概率統(tǒng)計(jì)法等，可有效消除冗余信息，去除噪聲和異常值。特征層和決策層采用的主要方法是語(yǔ)義融合技術(shù)、模糊邏輯、D-S證據(jù)理論等，可實(shí)現(xiàn)事件檢測(cè)、狀態(tài)評(píng)估等高層決策和判斷[1]。

3 對(duì)于信息交互技術(shù)的分析與研究

物聯(lián)網(wǎng)信息交互主要是指基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有眾多異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參與的信息傳輸、信息共享和信息交換的過(guò)程。其交互模式如圖1所示。

3.1 網(wǎng)絡(luò)與用戶(hù)的交互

用戶(hù)與物聯(lián)網(wǎng)之間的交互主要依靠網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)接口和相關(guān)命令來(lái)進(jìn)行交互，最常用的方法有：程序執(zhí)行法和時(shí)鐘同步法，這兩種方法可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)相關(guān)信息的感知和交互。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用基礎(chǔ)就是用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)的交互，如在物聯(lián)網(wǎng)信息感知過(guò)程中，所涉及到的數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)收集等[2]。此過(guò)程就是用戶(hù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸功能和數(shù)據(jù)感知功能，通過(guò)相關(guān)程序?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)發(fā)出其所需的信息，然后物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)用戶(hù)的指令，進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)操作，找出用戶(hù)所需的相關(guān)信息。

3.2 網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的交互

網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的交互主要是指感知數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)，以及面向高層語(yǔ)義信息的數(shù)據(jù)聚集和數(shù)據(jù)融合等網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和內(nèi)容呈獻(xiàn)給相應(yīng)的用戶(hù)，此過(guò)程涉及到的主要內(nèi)容就是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織。按照數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)位置，可將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式分為兩種，一種是局部存儲(chǔ)；另一種是外部存儲(chǔ)。由于局部存儲(chǔ)和外部存儲(chǔ)都有一定程度的不足與缺陷，無(wú)法對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的保存。目前采用最多的存儲(chǔ)方式是以數(shù)據(jù)作為存儲(chǔ)中心，這種方式符合無(wú)線(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，因此其是無(wú)線(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的主流技術(shù)。

3.3 用戶(hù)與內(nèi)容的交互

用戶(hù)與內(nèi)容的信息交互是指用戶(hù)根據(jù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)組織和分布特征，通過(guò)信息查詢(xún)、模式匹配和數(shù)據(jù)挖掘等方法，從網(wǎng)絡(luò)中獲取用戶(hù)所需要的相關(guān)信息。信息查詢(xún)就是指用戶(hù)發(fā)出查詢(xún)請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行查詢(xún)?nèi)蝿?wù)并將查詢(xún)結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)反饋給用戶(hù)。事件檢測(cè)就是指從用戶(hù)的角度看物聯(lián)網(wǎng)，然后從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容提取事件信息、監(jiān)測(cè)事件變化，獲取重要事件的發(fā)生情況。模糊匹配就是指用戶(hù)輸入一個(gè)比較模糊的關(guān)鍵詞，然后物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)根據(jù)用戶(hù)提供的模糊關(guān)鍵詞，搜索出用戶(hù)所需的內(nèi)容。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)在人們生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛并且備受人們的喜愛(ài)與關(guān)注，同時(shí)其已成為人們生活中不可或缺的部分。但目前物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，如信息感知和信息交互方面存在一些不足。因此在以后物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和使用中，應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息感知與信息交互技術(shù)進(jìn)行深入研究與改進(jìn)，以便實(shí)現(xiàn)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的快速、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]朱洪波，楊龍祥，金石，等.物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同創(chuàng)新體系與智慧服務(wù)產(chǎn)業(yè)研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，3（1）：1-9.

[2]秦懷斌，李道亮，郭理.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014，2（24）：11-14.