淺析物聯網關鍵技術及其應用

姜新彤 初鈺鳳(并列第一作者) 山東農業大學信息科學與工程學院

淺析物聯網關鍵技術及其應用

姜新彤 初鈺鳳(并列第一作者) 山東農業大學信息科學與工程學院

物聯網自誕生以來，就引起各行各業的廣泛關注，被公認為繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。本文主要介紹了物聯網的概念及其體系結構，分析了物聯網的關鍵技術及其典型應用。

物聯網 關鍵技術 體系結構

1 物聯網及其體系結構

1.1 物聯網概念

物聯網在狹義上泛指“物物相連網絡”，在廣義上指信息空間與物理空間的有效融合。ITU對互聯網的定義為：通過二維碼識讀設備、射頻識別裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品和互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

1.2 物聯網的體系結構

物聯網在整體上分為軟件、硬件兩大部分，軟件即為物聯網的應用服務層，硬件部分為網絡傳輸層和感知控制層。

感知控制層：由數據采集子層、短距離通信技術和協同信息處理子層組成。利用RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地的獲取物體信息，并將采集到的數據在局部范圍內進行協同處理，以提高信息的精度。

網絡傳輸層：將來自感知層的各類信息通過基礎承載網絡傳輸到應用層；

應用服務層：對來自感知層的信息進行加工處理，實現智能化識別、定位、跟蹤、監督等實際應用。

2 物聯網的關鍵技術

物聯網，正如其發展趨勢那樣，是一場技術造就的魔術。那么，物聯網究竟是依托于哪些關鍵技術呢？

2.1 射頻識別技術

RFID由標簽、閱讀器、天線三部分組成，是物聯網中讓物品“開口說話”的關鍵技術，體現了物聯網的基礎和核心。RFID可以對目標對象進行自動識別，進而獲取對象的詳細信息。因其不受環境約束、同時識別多個標簽的特性被廣泛用于大型超市、門禁和物流等領域。

2.2 網絡通信技術

在物聯網中，要實現物品與人無障礙的交流自然離不開高效和穩定的網絡信息系統。其主要包括信號傳輸、信息交換、組網和網關等技術。其中較為關注的是M2M技術，即機器與機器之間的通信，可與WIFI、藍牙、RFID等段距離通信技術較好結合，其重點在于無線通信，給物聯網中信息的傳遞提供了技術上的保障。

2.3 云計算技術

物聯網的目標是實現“萬物互聯”，所需存儲的數據量是十分巨大的，這就需要借助強大的信息處理中心，云計算由此應運而生，主要是將計算分布在不同的計算機中，這里的計算機不能是本地的計算機。這樣一來，使用者就可以根據具體的需求對資源進行切換，訪問其他計算系統。云計算因其大容量的存儲和高效的數據處理能力，大大減少了用戶端的負擔。

2.4 嵌入式系統技術

嵌入式系統是一種專用的計算機系統，綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體，被廣泛應用于工業控制、信息家電、通信設備、醫療儀器等眾多領域。如果把物聯網用人體做一個簡單比喻，傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感覺器官，網絡就是神經系統用來傳遞信息，嵌入式系統則相當于人的大腦，對接收到的信息進行分類處理，正是各種“器官”之間的協同合作，才使物聯網得以實現。

3 物聯網的應用

物聯網自經出現就受到了廣泛的關注，現已應用到了智能家居、智能交通、精細農牧業等眾多領域，給人們的生活帶來了更加便利高端的享受。

3.1 智能家居

現代人生活工作壓力普遍較大，一整天的辛苦工作讓自己疲憊不堪。試想一下，當你每天拖著疲憊的身子回到家時，你的智能管家已經為你打開空調調試到令你舒服的溫度，并且按你的喜好放好熱水供你洗去一天的疲勞，是不是感覺很心動，這就是智能家居的魅力。它能夠實現對諸如照明、采暖和空調、電器、門鎖、窗簾、家庭安防系統的集中控制，并通過一些自動化的基本操作，讓用戶隨時隨地的對自己的家居進行監控和管理，從而使生活變得簡單、直接，更舒適化。

3.2 智能交通

汽車作為代步工具給我們的出行帶來方便的同時，交通堵塞、能源消耗、環境污染等隨之而來的一系列問題也給居民的生活帶來不良影響。城市智能交通利用射頻技術、傳感器技術、GPS等信息傳感設備能夠將車輛與互聯網進行智能連接，實現了交通信息采集、車輛環境監控、汽車導航駕駛、不停車收費等智能化功能，有利于提高道路利用率、減少車輛擁堵、實現節能減排，同時也有利于提高出行效率，促進和諧交通的發展。

3.3 精細農牧業

我國雖是一個農業大國，但很多地區農業生產技術比較落后，農民依然“靠天吃飯”。而智慧農業集互聯網、移動通信、云計算和物聯網技術為一體，依托部署在農業生產現場的各種感知節點，通過對溫濕度、光照、土壤水分、二氧化碳濃度等信息的采集，為有效的農田管理提供科學的依據。同時利用無線通信網絡實現農業生產環境的智能預警、智能分析、專家在線指導，為農業生產提供智能化的決策和可視化的管理。

畜牧養殖方面，在牲畜出生飼養的時候，在其身上安裝RFID標簽，通過手持設備不斷采集、存儲它成長過程中的信息，從源頭上對其生產安全進行控制，真正實現來源可追溯、去向可查證，為消費者提供健康綠色的放心肉。

4 結束語

物聯網是信息技術發展到一定階段后才出現的一種聚合性應用與技術提升，其未來的發展前景是非常廣闊的。為了使物聯網技術真正的實現并廣泛用于各行各業中，相關技術人員必須合理的掌控其關鍵技術，建立必要的制度標準，保證物聯網的應用效果，創造一個智慧的世界。

[1]王志良,王粉花.物聯網工程概論[M].北京：機械工業出版社,2011：1-13

[2]李軍.物聯網的關鍵技術及其應用前景的探討[J].中國新通信,2016,11:86

[3]（美）米勒著；趙鐵成譯.萬物互聯[M].北京：人民郵電出版社,2016