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物联网关键技术及应用范文

时间:2023-10-13 09:42:14

序论:在您撰写物联网关键技术及应用时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。

物联网关键技术及应用

第1篇

关键词:物联网关键技术应用;研究

中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 11-0000-02

从实践来看,目前物联网已成为国际社会广泛谈论的一个热门话题,尤其近两年来物联网在中国科技市场上的热度更是难以言传,它被称为继计算机和互联网之后的第三次信息产业浪潮。物联网(Internet of Things)主要是指将信息传感设备、传感器网络、条码、射频标签阅读装置、二维码设备、全球定位系统(GPRS)以及基于物对物通信模式的短距无线自组织网络系统,通过接入网和互联网相结合,而形成的巨大智能网络系统。

一、物联网关键技术

物联网诞生之初,其关键技术相对较少,但随着经济和科技的发展,尤其功能要求增多。其关键技术的数量也在不断的增加。目前看来,物联网中的关键技术主要有:传感器探测技术、嵌入式可编程RFID技术、认知计算与智能控制技术以及网络融合技术和纳米技术,具体分析如下:

(一)传感器探测技术

传感器是物联网对自身运行环境以及外部运行环境进行感知的关键部分,传感器技术也为信息的传输、分析以及反馈提供了技术支撑。近年来,随着科学技术的不断进步,智能化和网络化也成为了新时期传感器发汗的主要趋势,并且进入了由传统的传感器逐渐向着智能传感器向嵌入式的Web传感器发展过程。无线传感器网络是由各种微型的传感器节点在监测区内进行有效的布置而组成的,通过无线通信的方式,连接成一个有序的组织网络,同时其也是实现网络化的重要标志。所以,从另一种意义上来说,传感器也是物联网发展的一个主要标志。当前,我国物联网传感器技术发展的主要方向,有:先进测试技术和网络化测控;智能化的传感器网络节点探究;传感器网络组织结构与底层协议研究;传感器网络的自身检测和控制;传感器网络安全问题研究。

(二)嵌入式可编程RFID技术

RFID(即Radio Frequency Identification),又称为射频识别技术或电子标签,其主要是通过识别系统中的射频信号,并且将相关的数据进行获取与收集,该项识别工作是由计算机独立完成,不需要人工参与,而且其应用范围十分广泛。RFID一般是由阅读器和应答器组成的,主要是用来实现对目标物体的检测与控制。RFID的工作原理主要是当目标物体的标签进入到该磁场之后,便能够接收到其所发出的射频信号,并且在感应电流的作用下,将这些信息也存储在芯片中,并且有选择的进行发送,或者可以主动的发送特殊频率的射频信号;当信息在获得解读器的读取之后,便能将信息输送到中央信息系统完成处理,最终实现对该目标物体的控制与管理。当前,RFID技术在满足用户对产品的需求方面有着一定的效率,但这种管理与控制功能仅仅是比较简单的一种,RFID技术根本无法真正的满足复杂业务的处理要求。

(三)认知计算和智能控制技术

认知计算(即Cognitive Computing),主要是建立在对脑科学的研究基础之上,通过对人脑的意识、行为、感觉等能力进行模仿,来实现控制目的,其占用的空间很小,二区诶消耗的能量也较低,因此,认知计算也成为了当前人工智能技术研究的主流方向,关于其研究成果也为智能技术的发展提供了更为科学的理论基础。由此也可以看出,物联网未来的发展过程中,想要实现对目标物体的有效控制,必须要能够从环境中获得物体自身的行为习惯,才能够为物联网的发生提供更多判断的依据。

(四)纳米技术

在通常情况下,纳米技术主要的研究尺寸结构大约在0.1-100mm之间,对该范围内的材料性质以及其应用情况。近年来,随着传感器技术的迅速发展,体积小、功耗低以及性能高的微传感器逐渐进入到人们的视野,并呈现出了大规模应用的趋势。新时期,伴随着科学技术而生产的纳米传感器,能够利用传感器实现更为艰难的任务。

二、物联网关键技术的应用

基于以上对物联网关键技术的分析可知,物联网技术在当今社会和经济发展中具有广阔的应用空间,以如下几个领域的应用为例予以说明。

(一)建造智能化的城市社区

物联网城市智能社区,主要是指利用现有的物联网技术、网络融合技术、智能控制技术以及系统集成技术等,对当前的建筑物所具有的功能和服务,进行科学的扩展,使其具备更加人性化和智能化的特征,形成高档的城市社区,为人们提供一个更为舒适和方便的居住环境。通过智能化社区的建立,能够满足人们对于居住环境低成本、高质量的需求,同时也满足人们参加政治、经济等活动,以此来拉近人与人之间的关系具有至关重要的作用。通过物理网积水建立智能化的城市社区,对于构建平等、自由、和谐的精神家园功不可没。

(二)农业生产精细化

农业生产的精细化,主要是通过传感器对农作物的生长环境和产量以及空间与时间差异等信息进行收集,分析农田产量存在差异性的主要原因,并据此采取行之有效的调控措施。目前来看,我国农业生产正处于由传统型农业向现代化农业转型的历史时期,物联网的运用,将有效的促进农业生产想着规模化和精细化的方向发展,同时也更加促进其现代远程技术和自动化技术的发展。物联网技术的运用,通过对农作物生长所需要的土壤、水分等条件进行监测,同时与系统中已经存储的温度、湿度等气候变化信息进行整理与对比,从而进行有效的科学预测,为科学种植、抗病抗灾,提高农业生产的综合效益提供了技术支持。

(三)智能交通建设

智能交通建设,主要是指将传感器技术、数据处理技术、通信技术、网络技术、信息技术以及自动控制技术等有机地运用到交通运输管理系统之中,并建立一种准确、实时、高效的现代交通运输管理与控制系统。可在汽车上安装一个传感器、RFID嵌入式芯片以及道路监视器,这样就可以通过传感器和道路监视器感知当前的路况信息,利用RFID嵌入式芯片来标识汽车的身份,并进行实时的信息发送与接受,这对于确保交通安全非常有效。

除以上领域外,物联网技术还可以应用于其它领域,比如军事指挥与控制、旅游服务、医疗健康、智能消防、环境监测以及水系监测等领域;将传感器嵌入到电网、桥梁、公路、建筑、大坝、建筑工程以及油气管道中,并将物联网与互联网有机的整合在一起,便可以实现人类社会与物理系统的有效整合。

三、结语:

总而言之,随着现代科学技术的不断发展,物联网技术也将获得更为广阔的应用空间,物联网技术所体现出来的智能化和人性化的特点,都将为现代人类社会的生产与生活提供更为方便和快捷的服务,为人类社会带来前所未有的满足感,实现我国社会与经济的可持续发展。

参考文献:

[1]刘强崔莉陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学,2010,06

[2]徐颖秦谢林柏.物联网关键技术和主要问题探讨[J].工业仪表与自动化装置,2011,02

[3]王洪智,李刚,尹鹏飞.试谈物联网关键技术与应用[J].电脑编程技巧与维护,2011,22

第2篇

关键词:物联网;关键技术;智能化

物联网(Internet of Things,IOT)被称为继计算机、互联网之后的信息技术革命的第三次浪潮。顾名思义,物联网是可以实现物物相连的新型网络,是在互联网的基础上,将“物”加入到信息系统,将RFDI、无线传感技术等应用于“物”的感知、监控、管理的技术系统。物联网利用各种感知技术及信息传感设备,如射频识别技术(RFID)、红外感应技术、激光扫描器、全球定位系统等对现实世界中的物品进行智能感知和识别,将采集的信息通过互联网进行有效的信息交换和通信,从而将“物”加入到网络互联中,将人与人之间的沟通和交流拓展到人与物及物与物之间,即物联网将其用户端拓展和延伸到了任何物和物之间。物联网的基本特征有物联化、智能化、互联化、自动化、网络化、感知化。

1物联网的发展历程

物联网技术早在1995年就被比尔盖茨提出。1999年,麻省理工学院给出了他们的物联网的定义:物联网就是将所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的网络。2005年ITU在其名为“物的互联网”的年终报告中以新的通信维度来定义物联网,并预见物联网关键技术如传感器技术、射频识别技术、嵌入式技术等将得到更加广泛的应用。基于对物联网关键的研究,即通过传感器感知“物”的状态,我国中科院认为物联网是感知网。目前,韩国、日本均提出了本国物联网发展战略,美国更是将物联网列为振兴经济的有力武器,我国也高度重视物联网技术的开发、应用。现在物联网技术已经被广泛应用于生活的各个方面,如智能家居、智能交通、智能图书馆、产品溯源等,给人们的生活带来了翻天覆地的变化。

2物联网的体系结构

物联网的体系结构可分为感知层、网络层和应用层。

(1)感知层。

感知层主要完成大规模、分布式的信息感知与信息采集。通过各种类型的传感器感知设备,提取设备的属性、状态及行为态势等有用信息,从而感知、识别目标。并将信息提供给网络层的其他设备以实现交流互通及资源共享。RFID标签和读写器、全球定位系统、各种传感器和M2M终端、摄像头等是感知层的重要组成部分。

(2)网络层。

网络层是由互联网与各种通信网络(电信网、广电网、移动通信网及其他专业网络)等基础网络设施组成的融合网络。主要负责接入、传送和管控来自感知层的信息,完成物联网应用层与感知层之间的数据传输、信息通信。

(3)应用层。

应用层主要是行业专业技术与物联网技术相结合,为行业的智能化应用提供实用的解决方案,由支持物联网技术运行的各行各业的应用系统组成,为用户实现使用物联网的应用接口,为各种终端及用户设备提供应用服务。

3物联网核心技术

3.1RFID

RFID(radio frequency identification,射频识别)是一种可工作于各种环境、无须人工干预的非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取对象的各种数据。RFID可实现多个标签的同时识别,并能对高速运动的物体进行识别。RFID由标签、阅读器和天线3个部分组成。其技术标准有ISO/IEC10536,IS0/IEC 14443,IS0/IEC15693和ISO/IEC18000。应用最多的是ISO/IEC 14443和ISO/IEC15693。RFID具有识别穿透能力强、无线无源、安全防伪等特点,RFID技术与通讯、互联网等技术相结合,可实现全-球范围内物体的自动识别、定位、监控、追踪,因而成为物联网实现的关键技术之一。

3.2无线传感网技术

无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)是高效、高稳定性的自组织的无线网络信息系统,具有分布式信息采集、信息传输和处理技术。无线传感器网内部署了大量的传感器节点,物联网正是通过遍布在监控区域内的无数传感器及由它们通过自组织方式形成的无线传感网络,监测光、声音、温度、压力、运动等数据以感知物体的。传感器各节点相互协作,实现对监控区域内任意时间及地点的信息进行感知、数据采集和分析处理,并通过网关连接到公用Internet网络,将信息给监测者。在无线传感器网络中数据传输技术主要有WLAN技术、UWB技术、Zigbee技术、RFID等。

3.3云计算技术

云计算是利用远程服务器或非本地的服务器的分布式计算机为网络用户提供计算、存储、软硬件等服务,具有大规模的并行计算能力和弹性增长的存储资源。云计算将海量数据的计算程序通过网络自动拆分成无数小的子程序,再交由多部服务器同时完成,因而能够在数秒之内发挥与超级计算机同样的强大效能,处理数以千万计甚至亿计的信息。物联网中的传感设备时刻在采集海量数据,这些数据的存储和计算、处理,需要云计算能够实现海量数据处理需求的计算模型来支撑。为使用户有效使用数据,云计算通过灵活、协同、安全的资源共享将信息孤岛构造成一个大规模的、异构的资源池,从而为海量数据的高效利用提供支撑。

4物联网技术的应用

4.1智能家居

智能家居是指为提高居住的舒适性、安全性和便利性,将物联网技术中的智能控制技术应用于家庭的各种设备及家电的控制与管理,实现家居功能全智能自动化。目前已实现的功能包括自动灯光控制系统、安防控制系统、环境监控系统、自动家电控制系统等。

4.2智能图书馆

随着物联网技术的不断成熟和发展,RFID(射频识别技术)被广泛应用于新加坡、印度、等10多个国家的智能图书馆管理系统。为图书管理及用户服务的发展提供了新的契机。在图书管理方面,实现了图书溯源,保证图书质量。在新书上架及图书典藏时,更易于对图书进行感知和定位。为用户提供智能身份识别、智能图书定位、智能图书导读等个性化服务。近年来更是与高校学科建设相结合,为高校的科研提供学科服务。

4.3食品溯源

随着人们生活水平的提高,食品健康问题成为人们关注的焦点,建立食品可追溯系统成为人们的迫切需求,物联网技术特别是RFID技术的发展使其成为可能。利用RFID标签采集食品从养殖场到屠宰场最后到销售环节的数据,通过网络上传至中央服务器,以供消费者查询验证,实现从农场到餐桌的信息透明,从而保证食品安全,增强消费者的信心。

4.4智能交通

智能交通系统主要是将物联网技术中的RFID技术、智能感知技术、无线通信技术应用于城市交通管理。通过对车辆、天气、路况、交通事故的实时感知与监控,实现智能交通监控、智能交通管理(实时、动态协调交通情况)、智能停车管理及不停车收费系统等。为解决城市交通拥堵问题提供新的解决方案。

第3篇

关键词:物联网 传感网络 物联网关键技术 物联网应用

物联网(internet of things,简称IOT)是继计算机,互联网与移动通信的又一信息产业浪潮,它对促进互联网的发展,带动人类的进步发挥着重要作用,并将成为未来经济发展的新增长点. 物联网的概念早在1999 年便提出,不同的产业集团对其定义不同,目前物联网的定义多达70 多个。比较公认的定义为:“通过射频识别(RFID)、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连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网和互联网之间又是什么关系呢?实际上,物联网的概念来自于对互联网的类比,根据物联网与互联网的关系分类,不同的专家学者对物联网给出了各自的定义,归纳下来有如下4种类型。

(1)物联网是传感网,不接入互联网。有的专家认为,物联网就是传感网,只是给人们生活的环境中的物体安装传感器,这些传感器可以更好的帮助我们认识环境,这个传感器网不接入互联网络,例如上海浦东机场的传感器网络,其本身并不接入互联网,却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网;

(2)物联网是互联网的一部分。物联网并不是一张全新的网,实际上早就存在了,它是互联网发展的自然延伸和扩张,是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络,将会有更多的物品加入到这张网中。即物联网包含于互联网之中;

(3)物联网是互联网的补充网络。我们通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机结成的全球性的网络,服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体是各种各样的物品,通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的,两张网的主体是不同的,所以,物联网是互联网的扩展和补充,物联网与互联网是相对平等的两张网,互联网好比是人类信息交换的动脉,物联网就是毛细血管,两者互连通,是互联网的有益补充;

(4)物联网是未来的互联网。从宏观的概念上讲,未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中,在不知不觉中,人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换,这时,物联网也就等同于泛在网络,或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网,他们的名字虽然不同,但表达的都是同一个愿景,那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物,达到信息交换的自由。

四种概念的界定从不同角度表达了物联网与互联网的关系,虽说各有包容关系,但我认为不管是互联网包括物联网还是物联网是互联网的下一代的网络,都清楚的表明一个事实:那就是随着物联网的到来,事物的信息采集智能处理和传递都将迈向一个崭新的时代,我们人类的生活将在物联网的帮助下越来越轻松方便。

现在在国际上还没有一个统一的物联网标准,所以对于物联网的组成也没有一个一致的定义。不过我们从物联网的定义大致可以看出物联网一般由感知层,网络层,应用层组成。

感知层是物联网的基础,它包括信息的采集,捕获和识别。在感知层,通过多个传感器,数据处理单元和通信单元组成的节点自组织成一个网络,称为传感网。作为物联网信息的来源,处理好感知层的问题是物联网获得更好发展的必备条件。目前感知层的技术主要包括RFID技术,MEMS技术,GPS技术,自组织网络技术,短距离通信技术等。其中RFID(Radio Frequency Identification,简称RFID)技术是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术,目前我国的二代身份证,城市交通一卡通,上海世博会上的电子门票都是采用的RFID技术,它是物联网的关键技术之一,后面我们将对这一技术做更详细的介绍。

网络层是物联网的信息传输和处理层,它包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。信息由感知层获取后,网络层解决其在整个网络中的长距离传输问题。网络层借助于现今已经存在的各种网络,比如移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等网络传输。网络层的关键技术有长距离有线和无线通信技术、网络技术等。这些技术已经发展得比较成熟,以后要解决的是在物联网时期大量增加的数据流量和安全问题。

应用层就是基于物联网技术开发各类应用解决方案,将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来,形成各类的物联网解决方案,构建智能化的行业应用。目前基于物联网的应用还很局限,主要是在政府的主导下在一些行业里进行了推进。比如智能电网,智能交通,环境监测以及医疗卫生方面。应用层是物联网最终目的,良好的应用决定了物联网的健康快速发展,这需要的不仅仅是政府的努力,更多的还要厂商积极拓展市场,培育新的物联网应用。

物联网是信息化应用的新模式,通过射频识别、全球定位系统等信息传感设备,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护等多个领域,是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一信息产业浪潮。所以说物联网的发展对于全世界来说具有重大意义,物联网产业发展的好坏直接关系到各个国家在未来竞争中的地位。

根据物联网的组成,我们可以看到物联网的产业链具体可以说是以传感感知、传输通信、运算处理为基础,形成若干个面向最终用户的应用解决方案。

对于处在复兴道路中的中国来说,物联网产业的发展无疑是一个不容错过的机会,我们国家自身具有庞大的物联网市场,这一市场足以带动我国经济经历一次腾飞。“从现在起到2020 年的10 年里,中国物联网产业将经历应用创新、技术创新、服务创新三个关键的发展阶段,成长为一个超过5 万亿规模的巨大产业。”( 摘自《物联网产业发展研究(2010)》)

第4篇

关键词:物联网;关键技术;计算机物联网;应用

物联网,主要是将当前各种新型技术及新型的理念进行紧密的结合,将电子技术、通信技术、材料技术等不同种类、此前联系性不强的技术联系在一起。这样一来,这些不同的技术就成为了一个整体,并且将人与物进行了紧密结合。物联网的应用比较广泛,行业需求的潜力相对较大,计算机物联网目前已经在我国的多个领域中得到了合理应用。

1 物联网的关键技术

1.1 射频识别技术

在物联网的关键技术中,射频识别技术是相对最为重要的一种关键技术,也可以被称作是电子标签,射频识别技术是物联网发展中的基础部分与核心部分。射频识别技术主要应用的就是射频信号,物联网可以利用射频信号来实现相应的信息传输,并且通过这些信息来进行相应的识别工作。在射频识别技术中,主要包括了标签、阅读器、天线3个主要部分。

射频识别技术在具体应用中主要是利用比较先进的技术手段,来对不同状态下的物体进行相应的识别管理。射频识别技术抗干扰能力较强,无需耗费较多人力,且适用于大多数环境,所以应用较为广泛。

某大型连锁超市在日常管理中就应用了物联网中的射频识别技术,该超市的管理者将这项技术用于供应链管理中。这样一来,在具体管理中,不仅不需要过多的工作人员,还保证了管理的效率与整体质量,该超市在应用射频识别技术之后,供应链管理工作得到了明显加强。

1.2 云计算

云计算技术,主要是将计算分布在相应不同的计算机中,这里的计算机不能是本地计算机。这样一来,相关的使用者就可以将资源进行切换,根据具体的需求去访问相应的计算系统。物联网中的云计算技术,主要是利用网络,对计算实体进行整合,使其成为计算能力较强的整体系统。

1.3 网络通信技术

物联网在发展过程中,物与物之间的互相通信是较为重要的,因此,网络通信技术是物联网关键技术中不可替代的重要部分。在网络通信技术中,包括了有线技术、无线技术、网关技术等。在网络通信技术中,M2M技术应用比较广泛,可以与近距离传输技术进行较好结合,如WiFi、RFID、BlueTooth等。M2M技术的重点之处就在于无线通信,未来将会有广阔的发展空间,给物联网的信息传递提供坚实的技术保证。

2 计算机物联网的应用

目前,计算机物联网在我国已经得到了比较广泛的应用,其具体的应用可以表现在以下几个方面。

2.1 家庭生活

在家庭生活中,物联网可以将家庭住宅作为具体的应用平台,利用家庭住宅的网络技术来实现具体应用。某高级住宅小区在样板间的布置工作中就对物联网进行了具体应用,利用物联网在住宅的内部设置了较多的系统。这些系统主要包括了住宅安防系统、布线系统、温度调节系统、灯光控制系统等。这样一来,住户就可以利用网络和物联网技术实现对住宅内部所有系统的操控与应用,使居住环境变得更加高效与舒适,也使住宅内部的各个系统得到了较好的管理。该小区的样板间在应用了计算机物联网之后,将所有的家居设施进行了高效集成,给住户带来了更多的便利,也保证了住宅环境的整体舒适度。

2.2 物流领域

随着我国经济的不断发展,物流行业的发展规模也在不断扩大,物流领域的发展速度也相对较快。在物流领域中,物联网可以发挥自身的重要作用,来实现物流领域的合理发展。在物流领域内部应用计算机物联网,主要是利用计算机物联网内部的集成性和智能性的主要特征,这两点特征可以使物流系统具备较强的智能性,使其在发展过程中模仿人类智能,像人类一样去进行思考与判断。

计算机物联网在物流领域中的应用,主要是用来掌控物流领域在发展过程中的不同信息,对物流运输环节中的所有运输车辆的性能及路线进行实时监控,还可以掌握物流运输中货物的自身状态与性能。也就是说,计算机物联网在物流领域中的应用,主要是方便工作人员掌控物流运输中的各个环节,对主要的物流信息进行相应采集。

2.3 农业应用

除了上述应用领域之外,计算机物联网还可以被用于农业领域中。计算机物联网在农业中的应用,主要是将农业生产的控制系统、安全系统与智能系统,利用云计算技术进行高效整合,从而实现农业生产的智能化、数字化与信息化。农业生产应用计算机物联网,可以将农业生产中的各项因素,如环境因素、人工因素等通过计算机物联网内部的传感器进行上传。这样一来,工作人员就可以对农业生产中的各项因素进行整合分析,把握农业生产各个环节的整体质量,对农业生产实行远程监控与操作。计算机物联网在农业生产中的应用,可以提高农业生产的整体效率,使农业生产向绿色农业、低碳农业、高效农业的方向进行合理转变,带动我国农业经济的发展。可以说,计算机物联网在农业生产中的应用,不仅可以提高农业生产的具体效率,还能优化农业生产体系,具有重要的价值和现实意义。

2.4 交通应用

智能交通建设将会是未来交通系统发展的必然趋势,而计算机物联网是有效实现这一趋势的重要工具,这是由于计算机物联网可以将电子传感技术、先进信息技术、通讯传输技术、控制数据技术以及计算机技术等有效结合,并运用于整个智能交通系统的管理中,进而可以在大范围内进行全方位的计算机技术的应用。计算机物联网技术具有实时、高效、准确等特点生适用于智能交通系统的建设。计算机物联网技术在智能交通建设中的广泛应用可以将现有交通设施有效的利用起来,最大程度地减少交通的超负荷量,与此同时,计算机物联网的应用可以减轻交通压力对环境的污染,进而提高整个城市交通的运输效率,所以,计算机物联网技术在交通运输方面的应用是非常有必要的。

2.5 电网应用

除了以上几种应用领域之外,计算机物联网还可以被用于电力行业及交通行业中,具有较好的应用价值与应用前景。将计算机物联网技术应用到电网中,可以达到电网智能化的效果,也就是可以使整个电网系统更加先进、可靠、安全,同时可以提升整个电网的工作效率和经济效益。由于计算机物联网的运用,整个电网系统的运行数据和信息都是被时刻记录的,一旦出现任何异常都可以第一时间被发现,相关工作人员可以针对此问题及时做出应急方案,这样才可以确保电网系统的有效运行和安全性能,减少电网企业不必要的经济损失。这样将计算机物联网技术和电网系统相结合的方式,一定可以满足大部分用户的对电能质量的需求,使未来的电力系统更加完善。

计算机物联网技术的具体体系如表1所示,由表1可知物联网的体系可分为感知层、处理层、传输层以及应用层。近几年,计算机物联网技术在我国快速发展,极大地改变了.人们目前的生活方式,在这个充满智慧化的网络世界中,人类不需要对商品的干预和交流,正如日本操作系统之父所说的:物联网在未来十年将会得到普及并无处不在。经过近几年的不断实践和发展,物联网也在推陈出新,目前我国计算机物联网技术已经具有一定的实力基础。从相关部门的数据调查来看,同计算机物联网相关的社会市场价值已经从年的亿美元增长到了亿美元。由此看来,计算机物联网技术的发展前景还具有一定的市场潜力和发展价值,想要挖掘出计算机物联网的市场潜力,需要相关的科研人员的努力以及政府部门的大力支持。而且,相关专家预测,物联网不仅需要技术的创新,更关系到新兴领域的产业发展,需要不同力量的整合。计算机物联网技术的变革一定会为信息产业结构带来巨变,在各个领域被广泛应用。

第5篇

1 物联网的相关介绍

1.1 物联网的概念

物联网(Internet of things)是科技高速发展的产物,也是信息时展的象征。从字面意思来看,物联网就是通过互联网将相同的或者不同的物体连接起来。从中,可以了解到物联网是建立在互联网的基础上发展的,它是互联网功能的一次延伸,应用创新是其发展的关键因素。从深层次来说,物联网就是通过局域网或者互联网等通信技术,并运用一定的手段将传感器以及控制器、各类设备、物资等以一种全新的方式联系到一起,为人与物、物与物之间的联系搭建平台,实现信息智能化以及远程控制的网络,但需要注意的是物联网上所包含的机器设备、资源以及通信等元素都具有个性化以及私有化的特征。

1.2 物联网的基本属性及特征

物联网以其特殊的方式突破了时间、空间的限制,实现了人与人、人与物、物与物之间通过网络或者其他的一些路径的联系。因此,物联网的属性有集中、内容、收集以及情景的连接。物联网中的物体包含以下几个特征:首先,物体既可以是实物,也可以是虚拟物品。物体能够通过使用一些标识来识别。同时,物体通过互联网能够在现实的物理世界与虚拟的数字世界进行信息的交换;其次,物体能够利用传感器与周边的环境进行交互。物体能够在资源以及服务等方面与其他物体进行竞争;最后,物体具有社会、自控、自我复制的特征。

2 物联网的体系结构

物联网的体系结构可以分为感知、接入、网络、服务管理、应用等几个层次。

2.1 感知

通过使用不同类型的传感器对物质的相关属性、周边环境、活动趋势等静态或者动态的信息进行收集与分析,并依据具体的目标任务,采用协同方式从不同角度对信息进行全面的控制,进而将所获得的信息传入网络,实现资源的共享。

2.2 接入

利用现有的网络设施,如无线网、局域网、卫星以及移动通信网等,将感知获得的信息传入网络。

2.3 网络

建立无线网络平台,并把传入的信息进行科学合理的整合,构建超大规模的智能网,为大行业提供高效、可靠的网络平台。

2.4 服务管理

通过大型的计算机系统,对现有的网络信息进行及时的管理控制,为上层应用提供优质服务。

2.5 应用

这是物联网的基本设施,它根据不同行业的实际需求,为他们提供个性化应用,如自然灾害的预测以及监测、智能电网、远程医疗以及实时健康监测等。

3 物联网的关键技术分析

3.1 射频识别技术

射频识别技术,又叫做电子标签,是物联网能够顺利运行的核心技术。它使用射频信号并通过交变磁场或者电磁场,进行信息传递,同时利用所传递的信息来识别物体。该技术由标签、阅读器以及天线构成。其中,标签是在放在物体之上的,起分辨物体的作用;阅读器是用来读取或者输入标签上所包含的信息;天线介于标签与阅读器之间,作为一种传播介质,起传递信号的作用。该技术的应用思路为:通过利用现如今的科学信息技术,实现对不同物体(设备、信息、人员等资源)在移动或者动态等状态下的识别管理。

射频识别技术因其抗干扰性以及高适用性,能够对各种物体进行追踪管理,因此深受各行各业人员的喜爱。其应用的成功典范就是高速公路的自动收费系统。目前,该技术在碰撞、信息物品安全以及用户隐私、射频天线等方面还存在不足。

3.2 传感器技术

因为物联网需要与自然环境进行长时间的接触,因此,传感器有时会在极端恶劣的环境中工作,这对传感器的技术设计以及应用提出了巨大的挑战。传感器的核心功能是采集信息。如果将计算机看做一个能够收集、汇总、分析信息的人脑,把计算机网络的通信系统看做人脑的神经系统,那么,传感器就是我们对周围环境进行感知的器官。总之,传感器就是将感知到的信息利用一定的手段,并按照一定的规律转变为能够传输的信号的设备装置。传感器技术在现代社会中具有十分重要的地位,如果没有传感器技术,那么感知到的信息就不能够准确的转换,这就会导致物联网信息的失真。

目前,传感器技术主要从两方面进行研究,即信息的感知、传感器自己的智能化以及网络化的管理。其未来的发展方向为功能多样化、传输智能化、材料新型化,与前沿科技相结合(如生物科学技术)等。

3.3 网络通信技术

尽管物联网的功能多样、概念外延较为广泛,其仍是建立在网络通信技术的基础之上的。网络通信技术并不是一个单一的技术,而是一个技术集合体,它包括有限传输以及无线传输、网关以及交换等技术。其中,M2M技术是物联网网络通信的核心技术,是机器与机器之间(machine to machine)、人与机器之间(man to machine)、机器与移动网络之间(machine to mobile)以及人与人之间(man to man)的联系。该技术应用范围十分广泛,它能够实现远距离的连接技术(如GSM或者GPRS、UMTS)以及近距离的连接技术(如wife、ZigBee、 以及蓝牙等)的有效结合,同时,它能够结合XML以及网络位置服务等技术,进行安全隐私的保护、货物位置的追踪等。现如今,该技术的研究方面侧重于机器与机器之间的无线连接,为物联网提供一个安全可靠的信息传输通道。

4 物联网的应用分析

物联网被广泛应用于各行各业,包括交通、环境保护、办公环境、公共安全、家居生活、风险监测、健康实时管理以及老人、儿童护理等多个方面。它的出现,将线下的各种资源通过互联网联系在一起,促进了产业的转型升级,便利了人们的生活,为社会的发展提供了新的推动力。其在现实生活中的成功应用主要在以下几个方面:

4.1 物联化身份控制器

目前,研究院以及高校实验室都会配置一些贵重的精密仪器设备,但人工的管理对于这些仪器设备的使用以及保养等不能做到面面俱到。而物联化身份控制器很好的解决了这一问题。

实验室中的所有设备无论是否联网,都能通过该控制器实现设备的使用权限控制、对使用者进行身份识别以及使用的时间、时长记录等。

4.2 智能电网

智能电网利用一系列技术以及设备,如计算机网络技术、通信技术、传感器、处理器等,构建一个能够自动判断、自动调节以及自动监测的多能源统一接入电网,并进行分布式管理的智能网络。该网络能够对电网运行状态以及用户实时用电信息进行收集以及汇总,通过全面分析,选择最合适的配电方案,将电能安全送到最终的用户家中。智能电网的运用能够提高电能输送的安全性以及可靠性,有助于实现电能的优化配置。

4.3 智能交通

智能交通就是充分利用网络通信、传感器技术以及自控技术、计算机系统等,对道路交通进行实时监控以及管理等,它能够及时发现道路堵塞、交通事故发生等现象,并及时的进行交通疏导,有助于缓解道路交通压力。同时,它能够将道路前面发生的交通事故及时的告知车辆驾驶员,避免二次事故的发生。当然,在恶劣天气中,它还能够对道路情况进行监测,并反馈给驾驶员,提高其行车安全。

4.4 物流管理

物流管理是物联网最初的应用领域,它将传感器技术引入物流管理的每一个环节,包括商品的生产、出产、包装、销售、物流派送以及服务等环节,使管理者能够对物流进行智能化、信息化管理,可以实现每一环节时间、资金的最优配置,从而使总成本得到节省,提高物流管理的效率。物联网的关键技术,即标识追踪、定位技术,能够实现物流管理的智能调配,提高物流管理的科学性。

4.5 医疗管理

将物联网引入医疗领域,能够实现医疗数据的科学管理,如能够实现病人身份扫码验证、病例录入查询、药品采购以及使用信息查询、病人身体特征实时监控等方面的管理。同时,还可将药品的验证信息传到相关网站,便于医生以及病人对所用药品进行真伪查询等。

5 物联网未来发展建议

物联网作为一个刚刚起步的行业,其有很大的发展潜力。我国的物联网在众多人员的共同努力下,拥有了长足的进步,但和西方发达国家相比,仍存在较大差距。因此,在未来,我国的物联网产业应做到:首先,要加大科技以及资金的投入,积极研发该产业的核心技术,提高专利数量;其次,应制定或者完善关于物联网的相关制度,规范其产业发展行为,同时,加强国际间的合作与交流,积极借鉴国外优秀制度;最后,国家应加强对物联网的政策支持,发挥物联网成功典范的带动作用。

6 小结

物联网是集多种技术于一身的新型技术,它的出现是时展的需要,也是科技发展的必然结果。我们应深入发展物联网的几个关键技术,扩大其应用领域。

参考文献

[1]金海,刘文超,韩建亭,丁英丽.家庭物联网应用研究[J].电信科学,2010(02).

[2]郎为民,王逢东.全球物联网的发展现状[J].电信快报,2011(04).

[3]邱向雪.物联网的发展及其在城市管理中的应用研究[J].数字技术与应用,2010(09).

[4]李航,陈后金.物联网的关键技术及其应用前景[J].中国科技论坛,2011(01).

第6篇

关键词 物联网;关键技术;通信运营

中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)15-0091-02

物联网(The Internet of things)是一种基于互联网发展起来的物物相连的网络模式。主要用于客户端的信息交换和通信。近年来,随着科学技术的日新月异,物联网技术在帮助国家构建经济社会发展新模式和提高国家竞争力等方面,越来越受到人们的关注和重视。就目前来看,我国的物联网技术研发水平在世界物联网技术的发展中处于前列,随着我国对物联网多项技术的开发研究规模不断扩大,物联网的应用也趋于普及和成熟,传感器的研制和投入生产,也取得显著效果。

1 物联网的技术架构

结合物联网的相关知识,发现物联网的技术架构由三个层构成,即感知层、网络层和应用层。

感知层,包括各种传感器以及相关网关,主要功能是帮助物联网对物体进行识别和对数据信息进行采集,以及自动控制数据信息,并通过利用物联网中的通信模块,实现物理实体与物联网网络层、应用层的连接,充当着物联网的“眼睛”。

网络层,主要由各种私有网络和通讯网构成,其主要功能是将感知层采集到的数据信息加以传递和处理,依托于公众电信网、互联网,以及行业专用通信网络,在物联网中,相当于“大脑中枢”的存在。

应用层,则是应用基础设施/中间件和各种应用的集合,主要作用是为客户提供各种基础,从而推进物联网在各个领域中的普及。

2 物联网关键技术

经过对物联网关键技术实质的分析,得知物联网要真正实现在通信运营中的应用,离不开信息采集技术、近程通讯技术、远程传输技术,以及智能分析与控制海量信息技术等几种技术的结合与完善。

2.1 信息采集技术

信息采集技术作为物联网的基础,在采集信息上,可以依靠传感器感知外界温度、气象等参数,以及依靠电子标签“标准化”标识采集点的方式来完成物联网数据信息的采集。

传感器,作为连接物联网和虚拟世界、采集数据的关键器件,能够为物联网提供高质量和海量的数据信息,具有网络化和智能化的特点。物联网传感器的应用,是物联网在运营中获取精准信息的保证。

电子标签,即人们常说的射频识别技术。通过发射无线讯号,远程识别和采集特定目标的相关数据信息,具有非接触式的特点。基于无线射频识别发展起来的RFID技术,同样具有全天候、非接触式的自动识别功能,在物联网与通信运营的结合中,能够提供近程通讯、识别信息等功能。例如电子标签在产品的电子代码上的应用,大大推动了物联网在运营方面的发展。

2.2 远、近程通讯技术

近程通讯技术,包括RFID技术和蓝牙技术两种,是由以往的无接触式认证和互联网发展而形成的一种物联网关键技术,具有短距离连接的功能。

远程通讯技术,在物联网中,通常由机器到机器、机器到人,或是人到机器的途径进行数据信息的传输。随着现代化的发展,就目前来看,支持物联网数据远程传输的技术越来越多,总的来说,主要包括DSL、PO等在内的有线传输和包括CDMA、GPRS等在内的无线传输等两种。

2.3 智能分析与控制海量信息技术

智能分析与控制海量信息技术是基于互联网和近程通讯网发展起来的一门新兴技术。主要是在各种先进软件技术的支持下,实现物联网中海量数据信息的存储和处理。同时,在快速处理海量信息后,智能分析与控制海量信息技术,还可以实时将结果返回给物联网的各个部件。如近年来提出并初步得到发展的云计算,便是处理物联网海量信息的最有成效的计算模型。

3 物联网运营中的关键技术及其在通信运营中的实例

3.1 物联网运营中的关键技术

3.1.1 物联网终端在通信运营中的应用

物联网网关在通信运营中的应用。物联网网关作为标准化的网元设备,能够为传感网和通信网的连接,提供数据汇聚、数据传输、协议适配和节点管理等技术支撑,在通信运营的传感网和通信网的连接中起到关键性作用。物联网网关,不但能够将异构传感网汇聚成一体,远程传输传感网的数据,同时,也能与远程运营平成对接,从而为客户端的管理和服务提供保障。

物联网通信模块拓宽通信运营通道。在物联网远距离传输信息时,往往需要用到终端内的基础组件,即通信模块。就以往来看,物联网行业的种类多样、体积大小差异、处理能力强弱以及对外接口的不同,都很难促使物联网形成一个统一完整的网络。不过,自从使用这个安装在终端内进行数据通信的独立功能模块以来,物联网却发生了极大的变化。通信模块通过嵌入各行业终端,形成各行业物联网传输的共同通道,从而能够为物联网提供通信运营的服务。

智能终端帮助采集通信运营所需数据信息。智能终端作为智能化处理数据能力的物联网终端节点,具有采集数据,运算、处理和执行数据的能力。通过采集现场情况的数据信息,并将采集到的信息发送到远程管理指挥中心,管理人员通过智能化应用程序,对信息加以处理执行,能够帮助管理人员实现通信运营。

3.1.2 物联网服务平台技术在通信运营中的应用

包括M2M平台和云服务平台两种。M2M平台能够为物联网中的机器对机器提供智能通信通道,帮助实现物联网控制及监测终端接入、配备终端私有协议和接入行业应用系统,以及配备行业应用私有协议等方面的功能。同时,M2M平台,还能对终端使用网络是否合理加以控制,对终端流量的使用和分布情况加以监控和预警,并能够实时快速地对故障进行辅助定位,远程为解决终端故障提供必要的维护操作工具。云服务平台能够为各行业的物联网提供统一的服务交付平台,并实现各行业的物联网统一的海量空间存储和快速处理信息的能力,方便各行业实现通信运营。

3.2 物联网实现运营的实例

3.2.1 手机物联网

手机物联网将智能终端和电子商务相结合,促使消费者能与软件应用、硬件设备等商家进行便捷实时的交流和互动,随时随地体验品牌品质,推广分享信息,实现互联网向物联网从容过度,进而发展成为一种具备零接触、高透明、无风险的新型市场模式。简单来说,手机物联网便是“闪购”。手机物联网采用智能终端设备扫描各类商品的条形码、二维码等方法采集各商品的数据信息,实现购物、比价和鉴别产品等功能。

3.2.2 安防物联网

新一代的智能安防物联网,结合了物联网关键技术和中国移动的TD SCDMA无线通信技术,特别是中国移动的G3无线移动座机、RFID技术,是中国移动通信运营商在M2M平台的基础上发展起来的业务。在提供G3通信功能的基础上,安防物联网还提供了门窗报警、紧急呼叫等智能安防服务,能够让用户体验到物联网关键技术所带来的智能家居生活。

4 结束语

物联网关键技术在通信运营中的应用,不但能够带动互联网的创新和发展,同时还能起到促进企业生产发展,推动面向物联网的综合性信息服务进程的重要作用。

参考文献

第7篇

【关键词】物联网;关键技术;应用前景;建议

1.物联网概念及其重要特征阐述

1.1 物联网概念:物联网(The Inter-net of Things)广义而言之,把各种信息传感设备同互联网相结合而形成的巨大网络,通过人与物以及物与物间的信息交互,达到信息网络同物理空间的融合。具体而言之,物联网通过信息传感设备,诸如:激光扫描器、全球定位系统(Global Positioning System)、红外感应器以及射频识别(RFID)等,根据约定的网络协议,将物品同互联网相连接,实施信息交换与通讯,从而实现一系列管理工作,如对物品的智能化识别、监控和跟踪以及定位。

1.2 物联网的重要特征:

①智能化。网络系统具有智能控制、自我反馈以及自动化的特点;

②互联网特征。物联网是基于互联网的拓展和延伸的一种网络,旨在解决与处理人和物、物和物间通信的网络形态,虽然其终端具有多样化,然而,互联网仍是其核心与基础;

③识别与通信。只有具备物物通信以及自动识别功能的“物”才能够纳入物联网。可将微型感应芯片植入物体上,使其变为有“知觉和感受”的物品,这是互联网无法比拟的,物联网的此种特征功能的实现主要借助于射频识别技术(RFID)。

2.物联网的关键技术分析

2.1 传感器技术(Transducer Techno-logy)

传感器技术可谓一项高新、前沿技术,主要研究从自然界提取信息并识别和处理这些信息,实现在物联网中人和物之间的信息交换。传感技术的核心是传感器。传感器是对各种装置和信息系统进行信息采集的关键器件。其是一种可感知被测指标的某一确定信息(红外线、磁场大小和温度等),并根据特定的规律转为同其相对应的可输出信号的设备。传感器一般由转换元件与敏感元件构成,其类型多样化,具有广泛的应用领域,包括航空航天技术、环境保护以及工业生产自动化等领域。而现阶段,传感器技术也面临着一些困难和挑战,诸如:在自适应性和智能性方面,传感器网络突显出不足以及单个节点信息不完全性或不准确性;在能量处理与传感能力方面,传感器也表现出一定的限制性。因此,传感器技术的发展和突破主要体现在:其一,加强传感器自身网络化、智能化;其二,感知信息方面。

2.2 网络通信技术(Network Commun-ication Technology,NCT)

不管物联网概念怎样延伸与拓展,其不可取代的关键技术仍是最基础的物与物间的感知与通信。NCT主要包括网关技术、组网技术、交换技术以及(有)无线传输技术等。实现物联网的关键是M2M(Machine to Machine)技术。M2M技术有广泛的使用范围,能够结合远距离连接技术,诸如GSM(全球移动通信系统)/GPRS(通用分组无线服务技术)/UMTS(通用移动通信系统)等,亦能够结合近距离连接技术,诸如:UWB、RFID、WIFI等。现阶段,M2M技术侧重于Machine to Machine(机器对机器)的无线通信,今后会在工控、水利、气象、军事等各领域应用。而通信网络技术作为为物联网数据提供服务支持与信息传送的基础通道,怎样基于现有网络增强通信网络技术的专业性,以适应物联网低数据性和低移动性等业务需求,是当前需要研究的重点。

2.3 射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)

RFID系统由信息处理系统、读写器以及RFID电子标签构成,RFID为物品贴上电子标签,在带有电子标签的物体上通过读写器时,无线电波会把标签中所带有的信息数据传递给特定的信息读写器,再通过读写器传递给信息处理系统,信息处理系统按照需求进行相应的数据控制以及处理工作,从而达到高效管理物品的目的。因此,RFID技术是一种非接触式自动识别技术。现阶段,RFID技术在物流管理等方面都有应用,极大程度上提高了该行业的管理效率,而RFID在发展中也存在着诸如产品测试、安全隐私、芯片成本等诸多问题,有待相关人员做进一步解决和处理。

3.物联网技术的应用前景研究

目前,物联网技术已经应用在我国诸多领域,这些成功的应用案例不仅是物联网取得更大发展的先决条件,而且也为今后深层次研究物联网的应用前景指明了方向。

①智能交通。通过传感器、自动控制和计算机等先进技术,实现交通事故检测和道路联网监控,从而智能化地调配与管理交通车辆。此外,各地区也加大了路网检测信息采集装置的设置密度,部分道路已实现全程监控。交通智能化能够提高行车安全,解决交通堵塞,对确保司乘人员生命财产安全,提高交通运行效率有着重要的现实意义。

②智能电网。通过IT技术、数字化通信、嵌入式处理器和传感器构建一种智能化网络系统,该系统将各能源统一入网且进行分布式管理,实时监控与采集电网和客户用电信息。电网智能化旨在持续安全的供电的同时保护环境,具有广泛的影响力,势必会推进物联网技术在其他行业的应用。

③医疗卫生管理。借助物联网技术,把药品的产地、名称、规格、运输、销售等一系列环节上的信息数据储存在电子标签中,可实现全过程的追溯;同时,通过RFID技术建立医疗卫生监督体系,不仅能够在检验检疫中追踪病源,而且可以有效管理病菌携带人员。

4.发展物联网技术的建议探讨

综上所述,物联网具有巨大的发展空间,我国物联网产业虽已有一定的应用基础,而相比于发达国家仍有差距,需在以下几方面重视和努力。其一,进一步完善个人隐私保护和信息安全等相关法律法规,切实增强物联网的安全性;其二,政府相关部门应注重政策引导,建设物联网应用的典型示范工程,带动物联网产业的发展;其三,我国应抓住机遇,增强和促进同国际间的合作与交流,积极参与国际物联网标准的制定;最后,在数据处理、芯片和传感器等核心技术方面,加大研发投入,集多方资源,协同研究,攻克物联网关键技术难关。

参考文献

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