物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討

嚴磊

【摘 要】隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算技術(shù)的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)在此基礎(chǔ)上得到了高速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)主要有傳感器技術(shù)、射頻識別（RFID）技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等組成。之前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展比較緩慢是因為計算能力的限制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在慢慢改變?nèi)藗兊纳睿瑥闹悄芙煌ǖ街悄芗揖樱覀兊纳钤诎l(fā)生巨大的變化。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；人工智能；云計算；物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)；計算能力

一、前言

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)就是我們常說的幾種技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò)，涉及了各個交叉學(xué)科的融合，其中包括了傳感器技術(shù)、射頻識別（RFID）技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等組成。物聯(lián)網(wǎng)的本意就是物物相連的技術(shù)，你是否想過你來到車的前面，車門自動打開。當(dāng)你回到家里，家里的溫度自動調(diào)試到比較舒適的溫度。這些智能交通、智能家居的技術(shù)都是得益于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

各個國家十分重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，紛紛加入了這個行業(yè)的競爭之中。在奧巴馬在任美國總統(tǒng)的時候在和IBM公司把物聯(lián)網(wǎng)計劃上升到國家戰(zhàn)略的層面。比如一個應(yīng)用就是智能電網(wǎng)的項目，這種智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠自動檢測檢測出現(xiàn)故障的位置，并且能夠自動路由，在很短的時間內(nèi)就能回復(fù)供電。

我們國家早在2000年就啟動了傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，由中科院牽頭，認為這是一個彎道超車的好機會。所以我們國家應(yīng)該抓住這個難得的機會，投入技術(shù)和資金支持，使我們在這個行業(yè)能夠超過發(fā)達國家，在未來的科技競賽中更有發(fā)言權(quán)。到目前為止，我國在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)取得重大突破，很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的產(chǎn)品已經(jīng)在應(yīng)用了。

二、物聯(lián)網(wǎng)的幾個關(guān)鍵技術(shù)

（一）傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，就相當(dāng)于人的眼睛一樣，是獲取信息的來源。如果物聯(lián)網(wǎng)沒有了數(shù)據(jù)來源，那么后面的技術(shù)就是紙上談兵。現(xiàn)在的傳感器種類繁多，有生物傳感器、力學(xué)傳感器、磁傳感器、光學(xué)傳感器等。雖然他們的原理差別很大，但是最終都是把生物信號、力信號、磁信號、電信號轉(zhuǎn)換為電信號共主控芯片采集。

現(xiàn)代的傳感器不同于傳統(tǒng)的傳感器，現(xiàn)在的傳感器自身會帶主控芯片，能夠?qū)ψ约翰杉臄?shù)據(jù)進行濾波處理，處理之后的數(shù)據(jù)在進行傳輸。不單單是采集數(shù)據(jù)這么簡單，這樣可以減少上層CPU的負載壓力。

（二）射頻識別技術(shù)（RFID）

這種最大的優(yōu)勢在于不需要人的觸碰，是一種非接觸式的自動識別的技術(shù)。主要技術(shù)原理是通過射頻信號能夠自動識別對象然后進行讀取自己所需要的數(shù)據(jù)。一般的射頻識別系統(tǒng)主要由讀寫器、RFID電子標簽以及信息處理裝置組成的。當(dāng)帶有電子標簽的產(chǎn)品經(jīng)過讀寫器時，讀寫器就會由待機模式進行工作模式，自動讀寫標簽的信息，然后將信息傳給數(shù)據(jù)處理裝置進行數(shù)據(jù)處理然后發(fā)出相應(yīng)的控制指令。

（三）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的紐帶，數(shù)據(jù)能夠大范圍地傳輸全部要靠網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在后面做支撐。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)跟我們理解的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有些差別，它主要要適應(yīng)低移動行和低數(shù)據(jù)率的特點，這是物聯(lián)網(wǎng)整個系統(tǒng)相關(guān)的。

這里我們主要介紹一下傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)。這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是分為兩大類，分別是廣域網(wǎng)絡(luò)通信和近距離網(wǎng)絡(luò)通信。現(xiàn)在近距離主流的通信技術(shù)是IEEE制定的802.15.4規(guī)范。正是有了這些規(guī)范，讓不同的傳感器數(shù)據(jù)融合成為了可能。常見的通信及技術(shù)有藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)以及WiFi通信技術(shù)等。

三、促進物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的新興技術(shù)

（一）人工智能算法

人工智能智能算法被應(yīng)用各行各業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)然也不列外。之所以人工智能技術(shù)這么火爆，是因為這個算法能夠自動學(xué)習(xí)訓(xùn)練出用戶想要的結(jié)果。通過神經(jīng)元自我學(xué)習(xí)、自我訓(xùn)練就可以完成，用戶只需要給它提供大量的數(shù)據(jù)即可。這用在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)太合適不過來了。物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)路可以收集大量的數(shù)據(jù)來給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)讓他進行學(xué)習(xí)，這樣更有利于我們進行數(shù)據(jù)的處理。

現(xiàn)在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展比較成熟，比如應(yīng)用在圖像處理的CNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及用在語音識別中的RNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加入，物聯(lián)網(wǎng)所建成的系統(tǒng)絕對很智能，在未來的行業(yè)中，隨處可見他們的應(yīng)用。

（二）大數(shù)據(jù)、云計算

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在前些年之所以沒有快速的發(fā)展起來主要受制于計算能力。因為傳感器網(wǎng)絡(luò)收集了大量的數(shù)據(jù)，CPU的處理能力有限，所以注定了傳感器的網(wǎng)絡(luò)不會很大。但是隨著超級計算機、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計算的快速發(fā)展，計算能力已經(jīng)不是問題了。所以計算能力極大促進了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，再加上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能算法，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迎來了黃金期。

傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的大量數(shù)據(jù)在經(jīng)過快速計算之后就可以得到我們想要的結(jié)果。數(shù)據(jù)量越大我們得到的統(tǒng)計結(jié)果或者結(jié)論就更加的準確。這樣開發(fā)的產(chǎn)品就能更好為用戶服務(wù)。

四、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)，智能交通、智能家居、智能醫(yī)療等行業(yè)。這里我們主要介紹智能駕駛技術(shù)。

無人駕駛技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最好的體現(xiàn)之一。通過傳感器采集復(fù)雜的路面信息、行人信息和交通標志信息，然后將融合的信息發(fā)給中央處理器進行處理，最后控制器控制汽車相關(guān)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是汽車的速度方向等得到最完美的控制。

里面用到了傳感器融合技術(shù)，人工智能算法，傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)的融合，同時體現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理以及需要高性能的CPU。因為汽車的行駛速度很快，要求處理處理一定要快，數(shù)據(jù)處理主要涉及的是圖像處理，用到了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大大增加了計算量，所以高性能的CPU是必要的。

五、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一直是各個國家研究的熱點，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是非常必要的。而且在科技發(fā)展的今天，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品在我們身邊隨處可見，加上人工智能算法和大數(shù)據(jù)的輔助，我相信物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一定會迎來快速發(fā)展，一定會使我們的生活變得更加美好。

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