当前物联网技术进展与应用研究

孙宏昌

(天津国土资源和房屋职业学院，天津 300270)

物联网是在互联网技术基础上形成的，目前广泛的应用于我国的日常工作和生活当中。物联网技术的发展和应用对我国计算机领域带来了活力，也为计算机信息技术带来了发展机遇，其研究和应用价值都是无可比拟的。目前，世界各国都对物联网技术加大了研究力度，并制定了有关物联网发展的相关计划和制度，对物联网技术的研究提高了重视程度，希冀其发挥促进经济增长的良好价值。

一、物联网的定义

物联网技术有基本的特征即是借助传感器和射频识别来得到物理世界中的信息数据，并应用移动通信网以及互联网来对信息进行交互和传送，通过智能计算技术完成对信息的分析处理工作，保证对物质世界形成强大的感知能力，从而让决策和控制能够高度智能化。很多学者对其加大了研究力度，随着现代化社会中，世界上出现了越来越多的先进技术，这就导致物联网技术在内涵和外延上都产生了变化，其概念也得到了完善。2004年，日本实行了U-japan计划，该计划以广泛的网络和社会为主要目标，为学者对人与人、人与物产生相互联系的网络进行研究提供了重要帮助。在2005年的世界信息峰会上，物联网概念正式形成，在峰会互联网报告中分析和概述了物联网关键应用技术，让物联网技术得到迅速推广，从而让世界网络技术的发展上升了一个高度。在2008年，物联2008的产生让物联网技术的应用范围得到了扩大，并更新了它的设计理念和设计技术，在第二年，物联网技术已经成为新一代的信息技术，为科学技术的进步与发展提供了重大基础。现如今，物联网技术已经成为了一种具有战略型特征的新兴产业，在我国物流、电力和交通等领域都扩大了市场规模，从而产生了良好的市场效益。

二、物联网技术的进展

物联网技术中的关键技术主要有四种，分别是无线射频识别技术、无线传感技术、智能技术以及纳米技术，这在国际电信联盟上就已经进行了明确的定义。

其一，无线射频识别技术。所谓无线射频识别技术，其简称RFID，主要是指，对无线射频识别技术进行应用，自动化的识别目标对象，从而获取所需要的信息。在无线射频识别技术的构成部分中，其中天线、标签以及阅读器最为重要。无线射频技术有良好且广泛的应用环境，具有较高的适应性，不仅能够较快的识别，其标签类别较多，而且还能和互联网技术结合起来，因为其优势较为独特，因此能够将全球信息共享变成可能。我国在应用无线射频识别技术的过程中，积攒了大量的研究经验，其效果也非常显著。部分研究学者对网络模型进行了构建，保证在应用无线射频识别技术过程中，即使没有人工操作，它也能实现对物体的跟踪，充分改善了端口的安全性能。同时，部分学者对物联网资源寻址的层次模型和应用结构模型进行了设置，通过进行相关实验来对模型的有效性和可行性进行了证实，为对无线射频技术的持续研究奠定了充分的理论基础。

其二，无线传感技术。随着物联网逐渐扩大了应用范围，人们也开始对无线传感技术加强了关注。采用无线传感技术能够形成无线传感器网络，并以此为立足点，高效的连接好数字世界和物理世界。在无线传感技术的监测区域内有着很多的传感器节点，将这些传感器节点进行应用能够形成无线传感器网络。通过无线传感器网路环境可以采集、感知区域内的信息并进行处理。物联网的应用技术中无线传感技术最为关键，现在对无线传感技术进行研究的主要内容是传感器的定位，按照我国目前对无线传感技术的应用实际来看，能够把无线传感器网路定位技术按照类型进行划分，分别是以达到时间差为基础、以达到时间为基础、以达到角度为基础和以接收信号为基础。

其三，智能技术和纳米技术。我国目前的纳米技术主要包括纳米电子学、纳米材料体系物理学、纳米力学、纳米化学以及纳米材料学等不同的学科，纳米技术的研究对象主要是针对长度为0.1到100纳米的材料，其研究内容主要是纳米材料的应用状况以及材料性质。让物联网环境能够将小体积小质量的物体也能容纳在内，完成有效的交互和连接。智能技术是物联网技术的重要成分，发挥着关键作用，它主要是对物体智能系统的植入方式进行应用，让相关物体被附着智能性，和使用者一起完成主动或者被动的交流互动，让最终的目的得以实现。将智能技术与纳米技术应用到物联网技术中，按照嵌入式方法，强化小体积物体之间的互联，让物联网的性能得到提升，并让网络边界的信息处理能力得到优化和改善。

三、物联网技术的应用研究

一是物流方面。物流主要是指将物品从供应方传送到接收方的这样一个过程。我国现代物流系统主要包括供应、采购、生产、仓储、运输及消费等几个方面，所谓物流信息化就是保证要将顾客所需要的产品在合适的时间内以标准的质量、数量和状态送到顾客需要的位置，过去物流信息管理系统难以对物品信息进行跟踪，完全靠手工来对物品信息进行录入等处理，在速度、效率和精确度上都难以保证。采用物联网技术能够让物流信息的采集方式得以改变，对物品从生产到销售等各个环节都能实时监控和管理，物流的效率进一步提高。首先，是质量控制，生产商应用RFID技术对材料、部件及成本等进行跟踪识别，效益和效率都得提高。在准时制生产的流水线上，通过RFID技术能够尽快找到所需的材料和配件，为流水工作提供保障。其次是物品遴选，在物品上贴上电子标签，通过阅读器读取物品标签信息，信息传到信息中心，核对发货清单。这样就可以避免多次的分拆重组和拣选分发，效率和准确率得以提高，人工和配送成本极大降低。再次是物品信息跟踪，在运输过程中，线路上的检查点设置有阅读器，物品到达检查点通过信息读取，将货物所在地理位置等相关信息通过通信卫星送到信息中心，直接录入数据库。最后是库存智能管理，主要体现在货物存取、适时补货以及库存盘点等三个方面，拖车、货架都设置有阅读器等系统，随时读取信息，让物品登记自动化。

二是交通方面。采用交通综合管理系统，车辆可以通过智能技术在道路行驶，公路能够通过该系统保证自身流量最佳化，公交公司也能通过该系统对车辆进行调度。避免了寻找停车位浪费的油气资源，防止了交通拥堵及交通事故的发生。首先是车辆控制，汽车上装有雷达或者红外探测仪，如果出现紧急情况，电脑会发出警报，让司机调节速度，车辆运行更加安全。其次是交通监控，城市道路设置有视频监控和无线通信系统，交通管理人员和驾驶人员能够及时的掌握交通拥挤情况。再次是运营车辆高度管理，汽车上的高度管理中心计算机能够和全球定位系统微型联网，驾驶员和调度管理中心实现对话，车辆运营效率得到提升，并对车辆实施监控。然后是交通信息查询，通过物联网技术，足不出户即可掌握全国城市的交通信息以及附近餐馆酒店与旅游景点。最后是智能收费，当车辆经过高速公路收费站，站台的阅读器会读取车辆电子标签信息，自动访问银行服务系统完成缴费。

三是环境保护。通过应用物联网传感器网络能够对生态环境、洪灾火灾情报进行检测，并研究生物种群和气象地理。首先是水情检测。在河流沿线设置传感器能够监测水位和水污染情况。通过检测排污信息，如果达到标准值，可以自动报警，相关管理人员根据数据关闭排污阀门。如果系统出现停电现象，该系统能够自动开启自备电源，并运行十天以上。其次是动植物生长管理，将电子标签植入动植物体内，可以附近的传感设备读取动植物生长信息。将其应用于珍稀动物中，可以了解到这些动物的生活习性，有助于我们更好的保护它们。再次是空气检测，在室外贴上涂着不同感应膜的无缘传感器，能够对有机化合物和化学制剂进行识别，研究识别结果后提醒公民做好防护措施，它还可以应用于医学，通过分析患者的呼出空气检测疾病。最后是地质灾害、火险等应急检测，在泥石流易发地、林区、地震火灾等灾害地应用物联网技术，可以及时发出警报，让人们做好相应措施。

四是电力部门。将物联网技术应用到电力部门，能够对用电进行优化配置，达到用电的智能化。通过智能电表，在各家各户安装内容丰富、读取方便的智能电表，消费者可以了解电费及价格，并调节自己的用电习惯。智能电表有传感器的功效，能够检测到波动和停电，存储相关信息，并协助电力供应商控制供电服务开关电源。不仅如此智能电网还能减少停电现象的发生，智能电网能够对电力故障自动管理，通过安装分析和优化引擎。电力供应商能够制定检修任务和程序，停电频率极大降低。

五是医疗部门。将物联网技术应用到医疗领域，能够发挥重要的价值。首先是针对药品安全监控，我国药品质量安全事故较多，但是我国并没有健全的药品管理体制，药品质量事故很难得到追查，很多药品制造商得不到法律制裁，因此必须要保证药品信息的畅通。通过应用物联网技术能够对药品生产信息和物流信息进行追踪共享，很多难以查到的假冒伪劣产品也会在公众面前暴露，药品零售商能够降低药品损耗。其次是健康监测和咨询，在患者身上嵌入电子芯片，芯片可以感知患者身体各功能指标，芯片中的阅读器将获取的信息传输到患者信息数据库，方便患者结合患者病情，给予建议。再次是医疗设备管理，医疗设备管理质量直接影响到医院的经济效益，医疗设备是医疗信息的主要获取手段，因此必须要加以管理，采用物联网技术，实现现代化管理模式。最后是老人儿童监护，老人市场和儿童市场是我国今后的一大重点，采用物联网技术能够有效的监测到公寓里、家里老幼人群的日常生活，对其健康状况进行检测。

六是在军事中的应用。美国目前连续启动了一系列针对物联网在军事中的应用计划，它对无线传感器网络在未来战争中的应用进行探索，美国国防部高级研究计划局自组Senslt项目，在战场上部署不同类型的传感器，组成传感器网络，从而准确迅速全面的过去战场实际情况。在实际应用过程中，应该采用协同感知方法，对传感器数据进行融合，来对应用场景进行分析。

除此之外，物联网技术还能应用到农业和家居方面，通过智能化培育控制保证对农副产品的精细化管理，通过农副食品安全溯源系统能够迅速追踪到有害食品的生产地。物联网在水土资源可持续利用、生态环境监测，农业生产过程精心管理、农产品和事物安全可追溯系统等都有良好的发展前景，我国现代农业发展实际需求上最主要的问题是如何对农业现场和养殖业记忆相应病虫害的各种信息。物联网在现代农业领域的应用包括：监视农作物灌溉情况、土壤气候变更、牲畜环境状况、大面积地表检测，除此之外，还有对温度、风力、大气、降雨量、湿度等的收集，在科学预测之后，帮助农民防灾减灾预灾。在家居方面应用，能够对家电设备集中控制，对屋内光照、温度以及湿度进行监控，防止煤气泄露等危险事故发生，用户还可以在家安装紧急报警按钮，保证派出所根据终端自动提供的信息，显示报警人的基本信息从而迅速出警。

四、总结

目前，物联网技术越来越得到社会各行业领域的广泛应用，将新型应用技术应用其中能够让物联网技术逐渐扩大应用范围，其发展前景非常广阔。然而物联网的实现还存在着较多的问题，例如具体定义还不够准确、无线射频识别技术标签需要较大的资金和成本、通信的距离、外部环境指标以及物联网的安全性难以保证等是其目前存在的问题，此外物联网发展必须经过产业化历程，物联网发展必须经过产业化历程，物联网产业因此必须增强研究力度，重视对隐私保护、环境保护乃至云计算等问题的考虑，从而推动物联网的发展。