浅谈物联网技术的应用

漆国华

摘要：近几年来物联网技术逐步得到的广泛应用。本文简要的介绍了物联网技术的研究背景、传感网原理及应用。以具代表性的基于RFID的物联网应用架构、基于传感网络的物联网应用架构、基于M2M的物联网应用架构为例，对物联网的网络体系与服务体系进行了阐述，分析了物联网研究中的关键技术，包括RFID技术、传感器网络，物联网应用软件开发与检测技术，智能技术和纳米技术。介绍了物联网在工业、农业、交通等领域的广泛应用。

关键词：物联网;相关技术;应用

一、物联网相关概念

物联网（ IoT ，Internet of things ）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。物联网并非一个全新的技术，而是融合了以往的嵌入式系统，无线传感器网络等多门技术的集成应用及创新。然后由于其是一项综合技术的应用，这在当今全世界还处在研究，实验阶段。本文主要阐述了什么是物联网，物联网相关概念，相关技术以及物联网的发展和应用。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，IT行业又叫：泛互联，意指物物相连，万物万联。由此，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

二、物联网相关技术

1.物联网技术体系框架

包括感知层技术，网络层技术，应用层技术和公共技术。感知层的数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据;网络层能够把感知到的信息无障碍，高可靠性的，高安全性的进行传送，需要传感网络与移动通信技术，互联网技术融合;应用层主要包括应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业，跨应用，跨系统之间的信息协同，共享，互通的功能。应用服务子层包括智能交通，智能医疗，智能家居，智能物流，智能电力等行业应用;公共技术不属于物联网技术的某个特带层面，而是与物联网技术架构的三层都有关系，它包括标识与解析，安全技术，网络管理和服务质量管理。

2.无线射频识别技术（RFID）技术

无线射频识别即射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。

无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。根据通信距离，可分为近场和远场，为此读/写设备和电子标签之间的数据交换方式也对应地被分为负载调制和反向散射调制。

工作原理：RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

完整的RFID系统是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部分所组成，其工作原理是阅读器（Reader）发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。

3.传感器技术

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测，感受外界的信号，物理条件（如光，热，湿度，）或化学组成（烟雾）并将探知的信息传递给其他装置或器官。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉 气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉 压敏、温敏。

流体传感器——触觉敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

三、物联网的应用及智能产业

1.智能工业。智能工业是物理设备、电脑网络、人脑智慧相互融合、三位一体的新型工业体系。智能工业是将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能化的新阶段。工业和信息化部制定的《物联网“十二五”发展规划》中将智能工业应用示范工程归纳为：生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测，促进安全生产和节能减排。

2.智能农业。智能农业集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产;集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自動监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。

3.智能物流。智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维，感知，学习，推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。智能物流的未来发展将会体现出五个特点：智能化、一体化、层次化、柔性化和社会化。在物流作业过程中的大量运筹与决策的智能化;以物流管理为核心，实现物流过程中运输，存储，包装，装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化;智能物流的发展会更加突出“以顾客为中心”的理念，根据消费者需求变化来灵活调节生产工艺的柔性化;智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置，实现社会化。通过智能物流系统的四个智能机理，即信息的智能获取技术，智能传递技术，智能处理技术，智能运用技术。

物联网还在智能家居、智能交通、公共安全等领域广泛的应用。

四、结束语

根据物联网的内涵可知，要真正实现物联网需要感知，传输，控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动整个产业链或者说推动产业链的共同发展。信息感知技术，数据融合与智能技术，云计算等技术的研究与应用，将直接影响物联网的发展与应用，只有综合了这些问题，物联网才能得到快速推广，造福于人类社会，实现智慧地球的美好愿望。

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