物聯網的技術及應用研究

柳艷茹

（赤峰學院 遠程教育學院，內蒙古 赤峰 024000）

1 什么是物聯網

所謂物聯網，即是實現物物相聯的互聯網絡，通過射頻識別裝置、傳感器等信息傳感設備，按約定的協議把任何物體與互聯網相連，進行信息交換與通信，以實現智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡.物聯網通過各種信息傳感設備與智能通訊系統把全球范圍內的物理物體、信息技術系統和人有機的連接起來，它像“人腦”一樣，通過對數據采集、分析、預測，來及時、準確、全面、有效地感知和管理物理世界.

2 物聯網的產生與發展

1995年，比爾蓋茨提出物聯網，但在當時沒有引起關注，在2005年，國際電信聯盟正式提出了物聯網這個概念，在2009年，溫總理提出了“感知中國”的發展戰略，物聯網得到了快速發展.

物聯網在國外被看成是“危機時代的救世主”，許多發達國家將發展物聯網作為新的經濟增長點，正在投入大量資金研究和發展物聯網.中國早在1999年開始物聯網的研究，目前，我國的物聯網產業和技術都處于初級階段，物聯網整個產業模式還沒有徹底形成，但未來的發展趨勢是令人振奮的，未來的產業空間是巨大的.

3 物聯網的技術組成

物聯網要在人和物、物和物之間進行信息交流，它所涉及的技術更廣泛，主要包括：感知前端技術、感知終端技術、數據通信技術、云計算技術等等.

3.1 感知前端技術

在物聯網體系中，負責感知和獲取物體狀態信息和對物體進行操控的前端技術占有重要地位，主要包括：各類傳感器、射頻識別標簽RFID、微機電系統等等.

射頻識別技術是21世紀最有發展前途的信息技術之一，已得到全球業界的高度重視.射頻識別技術是20世紀90年代興起并逐步走向成熟的一種自動識別技術，是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別的目的.在物聯網中，存在著個體識別技術，在計算機網絡中，人體識是用IP地址，而在物聯網中，個體識別則是射頻識別技術.射頻識別技術是當前最重要的識別技術之一，是一種利用無線射頻識別目標對象并獲取相關信息的技術.它的硬件設備包括電子標簽和識讀器.當電子標簽通過識讀器產生射頻區域時，識讀器發出詢問信號并向電子標簽提供電磁能量，電子標簽獲得能量后向識讀器返回芯片內存存儲的數據信息，從而達到快速識別物品的目的.與傳統的條形碼相比，條形碼只能識別一類物品，而射頻識別技術則可做到“一物一碼”，能對每一個物品進行識別，被認為將會最終取代現今應用比較廣泛的條形碼，是物品標識的最有效方法.射頻識別技術具有快速讀寫、距離遠、可以跟蹤管理等優點，是21世紀最有發展前途的信息技術之一.

傳感器：在物聯網中，要獲取實時信息，如溫度、濕度、運動等，以及其他各類物理的、物學的變化等信息時需要使用傳感器.它是感知各種實時信息的部件.主要包括物理傳感器和化學傳感器.視頻傳感器是當前應用比較廣泛的傳感器.攝像頭的核心部件就是視頻傳感器，它負責收集視頻和圖像信息.

微機電系統是建立在微米和納米基礎上，對其材料進行設計、加工、制造、測量和控制的技術，是一種能夠獲取信息，并對其處理和執行的微型系統.微機電系統技術的發展開辟了一個全新的技術領域，有十分廣闊的應用前景.經過幾十年的發展，微機電系統已成為世界矚目的重大科技領域之一，它未來的發展趨勢將向微細化、集成化、多元化和產業化發展.

3.2 數據傳輸技術

物聯網的數據傳輸技術主要是無線通信網絡和下一代互聯網技術.無線通信技術主要包括Wifi技術、藍牙技術、GPS技術等.目前，我國的無線通信技術已經覆蓋城鄉，從繁華的城市到偏僻的農村，從海島到山峰，到處都有無線網絡.無線網絡是實現物聯網必不可少的技術設施，物聯網中的信息隨時隨地通過無線通信網絡傳出去.再者，當前以IPV4為主體的互聯網絡，無論是地址容量還是數據傳輸方面都不能滿足物聯網的需求，下一代互聯網將以IPV6為主，將能滿足物聯網的需求，可以為世界上萬事萬物分配IP地址，同時能夠快速傳輸海量數據，是物聯網最適宜的數據傳輸方式.

3.3 感知終端技術

物聯網的感知前端負責實時收集數據，將數據傳到數據處理中心，數據處理中心將把數據處理產生的信息或者決策提供給用戶.當信息提供給用戶時就需要通過感知終端設備，主要包括個人計算機、個人數字助理、3G手機等等.

3.4 智能化處理技術

物聯網通過感知前端獲取信息后，并將信息交給數據處理中心，面對龐大的信息量，如果采用人工處理是非常耗費精力和腦力的，所以物聯網中心還應擔負起數據處理的責任，這就是網絡的智能化.智能化需要應用一些前沿的理論和技術，主要包括統計學、人工神經網絡、圖像處理、模式識別等.統計學主要應用概率建立數學模型，從而對收集的數據進行分析、總結和推斷，它成為物聯網智能化的天然工具.人工神經網絡是模擬生物大腦的結構和功能而構成的一種信息處理系統.雖然人工神經網絡目前還不成熟，但其在智能化的應用前景廣闊.圖像處理是通過計算機將圖像進行去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理方法和技術.模式識別是對表征事物或現象的各種形的信息進行處理和分析，以對事物或現象進行描述、辨認、分類和解釋的過程，是信息科和人工智能的重要組成部分.隨著計算機網絡和物聯網的迅速發展，無處不在的計算、無處不在的智能將深入我們工作和生活的方方面面.

3.5 云計算

云計算就是網絡中一個比較新的概念.所謂云計算就是通過網上的數據中心，實現計算機上的各種應用與服務.它的主要原理通過使計算分布在大量的分布計算機上，而非本地計算機或遠程服務器，企業數據中心的運行將更與互聯網相似.它描述了一種可以通過互聯網進行訪問的可擴展程序，具有強大的計算功能和智能化，并且具有高可靠性和高可用性的特點.云計算迎合了物聯網的高端服務需求，物聯網中的海量的數據處理適合采用云計算模式進行，使得物聯網中的數據以億計的各類物品的實時動態管理變為可能.

4 物聯網的應用

物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，實現了物物相連.在物聯網中，存在著超強的中心計算機群，能夠對各種信息資源進行整合，以達到“智慧”狀態，提高資源的利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系.主要應用如下：

4.1 智能家庭

智能家庭是以住宅為平臺，利用綜合布線技術，網絡通信技術、安全防范技術，自動控制技術、音視頻技術將家居生活相關的設施集成，構建有效的住宅設施，與家庭日程事務的管理系統，提升家居的安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境.目前，3G網絡的出現，為智能家庭服務構建了網絡基礎，未來，三網融合（電信網、廣播電視網和計算機網絡）是智能家庭的發展方向，相信智能家庭在三網融合后進入一個快速發展的時期，智能家庭技術也將更加智能化，更加人性化，智能家庭在未來的發展前途必是一片光明.

4.2 智能醫療

健康和醫療是百姓息息相關的問題，是關系民眾生老病死的大事，推動醫療領域信息化，打造高效、便捷、以人為本的醫療服務體系，已成為政府和醫療單位共同努力的方向.目前,IBM提出了智能醫療解決方案，通過信息技術打造現代醫療服務體系.我國的醫療保健體系遠遠不能滿足經濟社會發展的需求，因此需建立健全的醫療體系，在實際需求和2009年“感知中國”的政策下，智能醫療體系的開發已成為時代的必然.

4.3 智能物流

智能物流是在智能交通系統和相關信息技術的基礎上，以電子商務方式動作的現代物流體系.物流活動是人類最基本的社會經濟活動之一，智能物流是信息化及物聯網在傳統物流業應用的產物.

4.4 智能電網

電能是人類使用最普遍、最直接的能源形式，為人類生產、生活提供動力.為了使電網更安全更經濟、更高效的運行，出現了智能電網.智能電網是以物理電網為基礎，將現代先進的傳感器技術、通信技術、信息技術、計算機技主和控制技術與物理電網高度集成而成的新型電網，是物聯網技術在電網行業的應用產物.相信在不久的將來，電網能夠實現“自我檢測”，自動查找故障，自動排除故障，自組網絡.智能電網的普及指日可待，智能電力技術飛入百姓家庭將不再遙遠.

4.5 智能工廠

物聯網使信息和生產無縫連接，只要具備互聯網條件，哪怕是人在千里之外，也能通過電腦或是手機對工廠進行控制和操作，從而實現了工廠的智能化.最近，瑞士的一家公司已經開發出無線網絡適配器，該系統包括超聲波液位計、流量計和溫度傳感器構成，用于測量和傳遞區域熱量網絡的實時熱量情況，以實現對工廠的智能化控制.

4.6 智能建筑

智能建筑是指以建筑物為平臺，兼備信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統等，集結構、系統、服務、管理及其優化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境.近幾年來，隨著信息產業的高速發展，智能大廈在世界范圍內雨后春筍般地發展起來.智能化應用于建筑中，目的在于提供信息化、節能性和管理的高效性服務，以滿足使用者的舒適性、方便性，建筑的節能性、管理的高效性和快捷的信息化服務等等.

4.7 智能城市

智慧城市是新一代信息技術支撐、知識社會下一代創新環境下的城市形態.當前,中國各地正在通過“兩化融合”、“應用示范”、“寬帶城市”等戰略部署,積極利用物聯網、云計算等最新技術,推進智慧城市建設.隨著城市化信息進程的推時，智能城市不再是一個夢想，它已開始步入我們的生活.2012年4月，北京、杭州、西安、武漢、寧波共同入選中國工程院確立的“中國智慧城市”試點城市名單.

4.8 其他產業應用

物聯網正在悄然地走進我們的生活.物聯網技術除了在家居、醫療、物流、、電網應用外，還應用于其他產業上.主要表現在：攝像頭的應用、不停車系統的出現、3G手機的使用、移動支付業務的出現、上海世界博覽會的“手機票”、水環境監測等等.還有一些公司正在研制和開發智能戒指、智能眼鏡、智能手套、智能手表等可穿戴設備，這使得物聯網的應用更加廣泛.

目前，物聯網的發展還處于初級階段，全面普及還需要一個漫長的過程，需要克服各種問題，比如技術研發、產品推廣等等.雖然，物聯網的發展前景是美好的，但是在技術創新、規劃管理、產業融合、推廣應用、個人信息安全和隱私保護等問題上還需制定和完善一系列相應的配套政策和措施，來更好地保證物聯網的普及和發展.

〔1〕劉海濤.物聯網技術應用[M].北京：機械工業出版社，2011.

〔2〕王汝林.物聯網基礎與應用[M].北京：清華大學出版社，2011.

〔3〕鄒力.物聯網與智能交通[M].北京：電子工業出版社，2012.