物聯網技術與應用分析

王詩元

（北京郵電大學，北京 100068）

1 引言

目前物聯網產業己經成為推動世界經濟增長的重要新興產業。我國政府己經把物聯網列入六大戰略性新興產業。從到2020年，中國物聯網產業將經歷應用創新，技術創新和服務創新3個階段。所以探索物聯網技術、研究產業發展特點尤為重要。

2 物聯網的涵義和關鍵技術

2.1 物聯網的涵義

所謂物聯網，就是利用傳感設備使現實的物體與互聯網相連，能夠智能地對這些物體進行識別和管理。既利用傳感器技術、射頻識別技術、二維碼技術、紅外感應技術、全球定位系統等技術采集物體的基本數據，然后通過基礎網絡實現物與物、人與物的互聯。互聯網依舊是物聯網的基礎和核心，物聯網是互聯網的擴展和延伸。網絡被延伸到了任何物體之間，任何物體之間都能進行通信。

目前，國際電信聯盟（ITU）將物聯網分為感知層、網絡層和應用層。感知層是采集信息，自動識別和智能控制。各種物體可以利用安裝在其上的傳感器、二維碼設備、RFID讀寫器等物聯網傳感節點，采集物體的信息，并通過通信模塊與網絡層進行信息交互。網絡層是處理和傳遞由感知層獲取的基礎信息，提供感知信息的路由尋址和傳送功能，為廣域范圍內的應用和服務提供所需要的基礎承載傳輸網絡。應用層的主要功能是把感知和傳輸的數據信息進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現智能化的管理、應用和服務。應用層主要解決的問題是信息處理和人機交互界面。

2.2 物聯網的關鍵技術

物聯網的關鍵技術包括：感知技術、網絡通信技術、數據融合與智能技術、云計算等。

感知技術也稱為信息采集技術，它是實現物聯網的基礎。目前，信息采集主要采用電子標簽（RFID）和傳感器等方式完成。電子標簽就是一種把天線和IC封裝到塑料基片上的新型無源電子卡片，具有數據存儲量大、無線無源、小巧輕便、使用壽命長、防水、防磁和安全防偽等特點。在感知技術中，電子標簽用于對采集的信息進行標準化標識，數據采集和設備控制通過射頻識別讀寫器、二維碼識讀器等實現。傳感器是機器感知物質世界的“感覺器官”，用來感知信息采集點的環境參數；包括：熱、力、光、電、聲、位移等信號，為物聯網系統的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。

物聯網所涉及到的對象可分成兩種：一是傳感網。既體積小、能量低、存儲容量小、運算能力弱的智能小物體的互聯；二是智能終端的互聯，如智能家電、視頻監控等。若將物聯網建立在數據分組交換技術基礎之上，則將采用數據分組網即IP網作為承載網。IPv6作為下一代IP網絡協議，具有豐富的地址資源，能夠支持動態路由機制，可以滿足物聯網對網絡通信在地址、網絡自組織以及擴展性方面的要求。

數據融合是指將多種數據或信息進行處理，組合出高效且符合用戶需求的數據的過程。例如，借助數據稀疏性理論在圖像處理中的應用，可將其引入傳感網用于數據壓縮，以改善數據融合效果等。

智能分析與控制是對物聯網的各種信息進行存儲與快速處理，并將處理結果實時反饋給物聯網的各種“控制”部件。智能技術是為了有效地達到某種預期的目的，利用知識分析后所采用的各種方法和手段。通過在物體中植入智能系統，可以使得物體具備一定的智能性，能夠主動或被動的實現與用戶的溝通。智能分析與控制技術主要包括人工智能理論、先進的人-機交互技術、智能控制技術與系統等。

云計算是通過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統處理。通過云計算技術，網絡服務提供者可以在數秒之內，處理數以千萬計甚至億計的信息，提供與超級計算機同樣強大效能的網絡服務。云計算作為一種能夠滿足海量數據處理需求的計算模型，將成為物聯網發展的基石。

3 物聯網的產業組成

物聯網產業中的企業包括以下幾類：

（1）網絡提供商：目前在國內主要的運營商，都有固網、移動網絡等全業務運營的資格，而且分獲了TD-SCDMA，CDMA2000和WCDMA的4G運營牌照。

（2）終端設備提供商：包括識別芯片（RFID）、傳感器、智能芯片三大類產品的生產廠家。也包括使用這些產品的產品開發商。運營商定制的產品時設備提供商也可是網絡提供商。

（3）服務提供商：服務提供商是物聯網服務內容應用服務的直接提供者，負責根據用戶的要求開發和提供適合用戶使用的應用服務。通過RFID，傳感器、智能卡等方式，通過不同的網絡向用戶提供物聯網應用服務。

（4）內容提供商：內容提供商是指在物聯網上提供大量豐富且實用信息的服務提供商。

（5）網絡管理運營商：包含信息管理平臺：管理平臺負責物品的統一標識編碼管理、認證、鑒權、計費等。提供信息存儲、處理平臺，負責物品信息的存儲和統一分析計算處理。

（6）軟、硬件提供商：提供諸如服務器、存儲設備、網絡設備等硬件的提供商，如：IBM、惠普、思科、華為等公司。軟件系統包括各個行業的應用平臺如：醫療行業的醫院衛生平臺、電子病歷系統，物流行業的物品跟蹤系統，電力行業的電力調度系統等。

4 物聯網應用行業介紹

物聯網技術已開始應用在社會生活的各個行業中。如智能控制，信智能物流、智能樓宇、金融安防，工業監測、智能交通、平安家居、智能消防、環境保護、政府工作、食品溯源、醫療健康等多個領域。智能交通是利用現有的“交通監測傳感網”，補充信息處理的軟件硬件，利用獲得的信息，進行交通流量實時分析、預測，建立一種向車輛反饋指揮的體系，誘導、分流車輛，預判和防止交通事故。

智能物流能夠實現車輛定位、貨物跟蹤等基本功能，并且能夠實現運行統計、電子圍欄、短信通知、系統集成等擴展功能，可以降低物流運營成本，提高車輛調度管理與在途監控水平，增強物流企業綜合竟爭能力。

智能化家庭應用系統能依托現有的通信網絡和具有網絡計算機功能的家庭生活設備組成的服務系統，提供家庭娛樂和通信、家庭安全、家庭自動控制、家庭醫療保健。

食品溯源是指在食物鏈的各個環節（包括生產、加工、分送以及銷售等）中，食品及其相關信息能夠被追蹤和回溯，使食品的整個生產經營活動處于有效地監控之中。

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