物联网的关键技术与应用

莫建麟

（阿坝师范学院电子信息与自动化学院 四川省汶川县 623002）

物联网的提出是在二十世纪九十年代末，由美国相关专家学者所提出来的，其含义在发展过程中持续产生变化。物联网在起初提出来时的含义为，经过射频识别融合互联网达到信息的智能管理与识别，于物联网这一大型网络之中，任意两个物品均能够进行互联、共享和互换，并且这一过程均无需人工干涉。随后，伴随技术持续发展，技术水平不断提升，物联网内在涵义变得越来越丰富了。在原本信息交换这一基础之上，物联网还可以达到物和物交互与无缝衔接，可以有效管理与实时把控物理世界。因此，对于物联网相关技术与运用进行研究与分析是很有必要的。

1 物联网内涵及其趋势

1.1 内涵

物联网是在互联网技术基础上产生的，物联网融合信息传感和互联网技术，构成了智能化的网络系统，于互联网之中，可以构成智能化管理和识别，提升物联网运用优势。于互联网系统之中，要采用各种设备联合构成系统网络，如扫描器与GPS 系统等，经过这部分设备的有效运用，构成对物体动态信息的采集和传输。除此以外，物联网还可以处理数据信息，其融合物联网系统中的各种信息技术，构成对技术的融合运用，进而在信息采集和处理，以及传输过程中构成非常好的效果。在这里面涵盖了传感器、无线通信等多种技术，所以物联网也可被叫作综合网络技术，这种技术能够将网络智能化发展目标实现，促使各种技术结合采用，于物联网中，信息传输十分便捷，网络系统和技术智能化水平也会快速提升。

1.2 发展趋势

计算机模式每间隔十多年就会出现很大的改革，如起初的大型计算机转型为个人计算机，以个人计算机普及导致的互联网革命，可预见在不久以后一定会有以物联网为重要标志的技术和经济改革。现如今，在全球范围内，有非常多的国家均投入了很多的人力与物资进行物联网探究与分析。就中国来说，在21 世纪开始，就投入了很多资金研发物联网技术，开启了物联网无线传感器网络研发。伴随物联网技术研发水平的持续提升，能够进行小范围实验与试用，此乃物联网技术从理论进入实践的核心步骤。现阶段，已经有很多企业尝试把物联网投到商业试用中，如，外国IBM、国内的联通、移动等。对现下物联网的发展趋势加以判断，能够想见未来物联网技术一定会进入综合推广时期，这一时期需要花费很多资金。在此阶段，物联网技术会获得规模较大的商业试用，而大量基建与终端产品推动，一定会促进有关市场快速发展。

2 对于物联网关键技术的探索

2.1 射频识别技术

这种技术也被人们叫作电子标签，以标签。阅读器以及天线构成，该技术是经过射频符号对物体自动辨识，不需要人为干预，接着把识别出来的射频对象通过数据筛选与登记、整理和保存、以及保管。当具备电子标签的物品经过设置的信息读写器时，信息读写器里面的无线电波对电子标签加以扫描，进而把标签里面有价值的信息经过天线迅速传输至有关电子网络中。尤其需要关注到的是特殊物品对自身的标签安全有一定的要求。射频识别技术中的RFID系统涵盖了标签、读写器、系统软件、中间件与后台应用程序。该系统是读写器与标签之间采用无线电频率开展通信的无线通信系统。射频识别系统中的标签作为信息的重要载体，关键是附带于要识别的物体上，读写器具备读写功能，但是通常是由系统采用的射频识别技术标签性能来决定的。射频识别系统软件是在前面两者之间通信所需功能集合。读写装置和后台处理两者间展开通信的软件为中间件，利用该设备能够连接射频识别软件与后台系统，同时经过标签发出指令，接下来通过读写器与中间件加以处理后构成准确的数据。

而射频识别技术的工作频率通常可以分成：

（1）低频，即30 到300KHz，比较常用的是125KHz；

（2）高频，即3 到30MHz，频率为13.56MHz；

（3）超高频，即3 到30GHz，频率为5.8 与24GHz；

（4）特高频，即300MHz 到3GHz，频率为433MHz，800 到960MHz。

2.2 传感技术

物联网功能实现的主要依据为信息采集，当前运用甚广的信息采集方式为传感器。传感器在各大行业或领域中均有着非常广泛运用的检测装置，是信息采集的重要设备，并且对物联网信息传输与分析等影响较大。伴随科学技术的持续发展，传感器为充分服务于社会，对传感器的设备变得更网络化了，与此同时传感器将来发展趋势也倾向于智能化。除此以外，监控区域中微型传感器的大范围运用，还有其依托无线网络构成的无线传感网络，同样是物联网运用甚广的一大标志。于无线传感网络之中，传感节点不单单拥有路由功能，而且也具备端节点功能，所以其的优劣程度对无线传感网络运行影响巨大。

2.3 云计算

该种技术是经过网络将多个成本较低的计算实体整理为强大的计算功能系统，接着采用全新的商业模式使终端用户可以体会到计算能力相关的服务。假设将计算能力设置为发电能力，则云就是发电站，由单机发电模式向集中供电模式改变，即人们常说的把计算机计算模式向云计算模式改变，而云被当作发电站的时候，其会具备十分强大的计算能力，这就表明计算能力也可当作一种商品于各大行业或领域间流通，与此同时其成本低，运用方便，好似日常用电与用水一样。云计算和发电站的差别在于电是经过电网输送的，计算能力则是经过网络传送的。因此，对云计算而言，其重要理念为要把其简化为纯粹的输入与输出设备，接着根据各种需求体会云计算处理数据的能力。而物联网感知层得到信息后，会经过网络层把数据信息放置于标准平台中，接下来采用云计算对数据信息加以分析与处理，把对应职能安排至各个数据，如此才可以把数据变成用户所需信息。

2.4 智能化信号处理

这种技术会对采集设备采集到的数据信息进行科学处置，用来得到和目标事物息息相关的信息。第一步要得到多种物理量的量测值，也就是人们常说的原始信号。进而经过该信号提取技术筛选出有价值的信号，同时提升信号信噪比。信噪比高的信号可以经过各种类型的信号加以转变，在映射空间中可以开展信号特征提取。除此以外，借助信号分析技术，比方说，特征比较、分类等，可以把拥有多种特征的信息归类至某类物理事件内。信号处理涵盖了信号抗干扰及其奋力一击信号滤波等。以上技术能够以以下方法得以实现：首先，结点。这种方法有实时性特征，因此是可以推荐的，这样一来可以缩减不必要的数据流量传输中能量的耗损。其次，基站。基站资源是各种各样的，十分丰富，可以高效处理复杂信号，而且也可以开展模式识别与分类学习，在处理信号时有着很大的优势，但是该网内数据流量和传送中的能耗比结点大，这表明基站网络成本较高。总之，这几种方法都有自己的优势与劣势，应当根据实况进行合理选择。

3 有效运用物联网相关技术

3.1 智能化社区生活构建

于社区生活之中，人们的一大烦恼是物业管理缺乏合理性。每当发生类似于水管漏水、走廊电灯不亮、电梯损坏等问题，物业均无法在第一时间加以修理；并且，还有多种物业费收缴不透明，根本无处申报。物联网的出现刚好可以解决这些问题。物联网目的在于实现物对物的把控，把该项技术使用在社区生活只能够，可以进行智能化家具、建筑与空间管理，为人们的生活带来便捷，促使每项服务变得更为人性化。经过随处可见的传感器，采集社区信息，并借助IPv6 协议物联网寻址技术达到对物的有效控制。如此，人们就无需担心放置于社区中的电动车被偷，进而提升人们对物的控制能力。再者，人们能够借助社区中的电子政务与电子商务等平台，在平台上随时沟通想法，对物业部管理提出合适的建议或意见，把人们的真实心理与需求传输给管理人员，给社区智能化决策提供重要依据。和传统社区比较，经过物联网技术达到智能化社区，不但可以充分满足信息化建设需求，还可以在提升人们物质生活的同时满足人们的精神需求，非常符合以人为本与构建和谐社区的理念。

3.2 开展精细化农业生产

中国乃农业之大国，科学化的农业生产对养活十多亿的人口而言是十分关键的。现如今，诸多地方的农业生产因为技术滞后，依旧是依靠天气吃饭，假设这一年是好年成，那么农业收成就很好；假设这一年出现了洪涝灾害、干旱灾害，或者是雨季没有按期来临，均会导致农田生产大大减少，严重一点会导致颗粒无收。而假设把物联网技术使用在农业生产之中，就可以对影响农作物生长发育的水分、光照、土壤等因素加以检测，具体分析导致农田产量不同的原因，给科学管理农田提供重要依据。该项技术的运用，不但可以采集到农作物于生长发育中风力与温度、湿度与土壤pH 值等数据信息的变化，还能进行准确预测，助力农民抵抗自然灾害，提升农田产量的经济效益。精细化农业生产同样受到各个国家领导人与政府的时刻关注，中国当前处在传统农业转变为现代农业的重要阶段，绿色蔬菜栽培与零污染食品生产是确保食品安全的重要环节，是涉及民生问题的关键内容。物联网技术会为农业发展带来机遇，对农业发展趋势带来很大的影响，而新技术改革与创新也必然会快速发展，将农业生产信息化水平提高。

3.3 创建智能化交通

中国城市发展阶段，交通问题各大城市发展中普遍存在的问题。现如今，一些大型城市主干道路中，各司机与城市管理部门均出现了交通堵塞与停车困难等问题。基于这些问题，在和物联网技术特征相融的情况下，智能交通预警和智能停车引导两种系统诞生了。智能交通预警主要是将马路摄像头监测的交通信息作为重要依据，于后台程序实时分析且将获取到的道路信息传递到客户端，或者采用广播形式及时预警告诉司机，同时为司机指出合适的道路，这样就可以避免司机走弯路，防止发生交通堵塞的现象。智能停车引导就是把监测节点设置于城市中每个停车处，这部分节点会实时监测停车位状态，同时把采集到的停车位信息及时输送给司机。这一系统是利用对车位磁场变化的检测。司机进入城市以后要获得停车位，系统可以自动给司机查找周围是否有合适的停车位，而且为其提供驾驶路线，让其快速寻找到停车位。再者，司机也能借助手机终端安装客户端软件对城市中的停车位使用状态加以查找，避免花费过多时间。智能停车引导在如今的城市停车场车位监测中运用甚广。

3.4 进行环境监测

在中国发展项目之中，一直是把环境保护的问题当成主要项目的，过去的测量方法不仅操作复杂，而且数据读取也有难度，数据实时性匮乏，同时在数据采集过程中也有着一定的物资、人力与财力要求。可是，运用物联网技术可以有效改善该种情况。当代社会发展研发的多种类型的具备环境参数的传感器不仅具备很高的进度，还具有实时性。运用在环境监测的物联网技术，关键是采用由各种传感器组成的需要对参数加以监测的节点，同时在自组网络技术助力中构成的拥有自由组合特征的专有数据传输网络，当其中多节点不能采用以后，别的传感器节点可以自行挑选传感路径，进而形成全新的网络。采用该种方法输送数据，可以给数据提供安全保障，而且还可以确保网络运行顺利。于环境监测过程中结合物联网技术，可以给环境监督控制提供实时性，比如，传感器对某一水源的水质加以监测时，发觉不正常现象时会把这种现象在第一时间告知管理员，让其在短期中了解大致情况。在收回借助传感器采集的数据的时候，可以展开云托管，这样不但可以确保数据安全性，还有益于分析与共享数据。

4 结束语

通过分析可了解，对于物联网的发展研究是很有价值作用的，物联网发展是把以往的信息技术承袭与当代技术加以创新。在上文中，经过详细介绍各种物联网内在涵义，物联网关键技术，进而对物联网将来发展趋势奠定了扎实的基础。不过，此次研究仅仅是一小部分，还存在着诸多不足之处，因而为确保物联网可持续发展，不但需要花费更多的时间与金钱在技术上，而且在全国各地经济与文化等方面均应当有所涉及。