隨著無線通信技術,、傳感器技術、信息處理技術的快速發(fā)展,，經濟全球化,、工業(yè)自動化和信息化的進程不斷深入，物聯(lián)網" title="聯(lián)網">聯(lián)網技術逐漸成熟,，應用的領域逐漸增多,，物聯(lián)網技術引起了人們越來越多的重視。物聯(lián)網,，顧名思義就是物與物相連形成的網絡,，它們之間進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別,、定位,、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡,。物聯(lián)網一方面可以提高經濟效益,，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力,。物聯(lián)網主要應用在物流管理,、智能交通系統(tǒng)、供應鏈管理和工廠,、樓宇,、環(huán)境保護等領域的監(jiān)測，可以降低管理成本,，提高管理的有效性和設備,、危險場合的安全性。
本文詳細介紹物聯(lián)網的基本原理和組成,，描述每個模塊的基本原理和功能,，同時在射頻識別系統(tǒng)中嵌入ZigBee模塊，提高了物聯(lián)網的無線通信和組網能力,，使物聯(lián)網技術得到更好的發(fā)展和應用,，之后系統(tǒng)介紹物聯(lián)網開發(fā)平臺" title="開發(fā)平臺">開發(fā)平臺的結構組成以及應用開發(fā)前景，物聯(lián)網開發(fā)平臺的搭建,，對促進研究成果的轉化和產學研對接也具有十分重要的意義,，為最終實現(xiàn)“物聯(lián)網”提供了一條簡單、可行的途徑,。
1 物聯(lián)網基本原理
物聯(lián)網一般由3大部分組成,，即射頻識別RFID" title="RFID">RFID系統(tǒng),、中間件Savant系統(tǒng)和Internet系統(tǒng)。其中RFID系統(tǒng)至少包含閱讀器（Reader）和RFID標簽（Tag）,，它具有讀取速度快,、存儲空間大、工作距離遠,、穿透性強,、工作環(huán)境適應強、可重復使用等多種優(yōu)勢,。RFID標簽由芯片與天線組成,，每個標簽具有唯一的電子編碼，標簽附著在物體上以表示目標對象,。物聯(lián)網系統(tǒng)基本組成如圖1所示,。
圖1 物聯(lián)網系統(tǒng)基本組成圖
2 RFID系統(tǒng)
物聯(lián)網技術核心關鍵就是射頻識別技術（RFID）。一般的RFID系統(tǒng)由閱讀器,、應答器（電子標簽EPC）和高層等部分組成,，具有讀取速度快,、存儲空間大,、工作距離遠、穿透性強,、工作環(huán)境適應強,、可重復使用等多種優(yōu)勢。電子標簽由芯片與天線組成,，每個標簽具有唯一的電子編碼,，標簽附著在物體上以表示目標對象。RFID閱讀器的主要任務是控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號,，并接收標簽的應答,，對標簽的識別信息進行處理，之后閱讀器把接收到的數(shù)據(jù)整合處理傳送給計算機,。高層是信息管理系統(tǒng)和決策系統(tǒng),，通過對數(shù)據(jù)的加工、分析和挖掘,，為正確決策提供依據(jù),。RFID在票務系統(tǒng)（城市公交車、高速公路收費,、門票等）,，收費卡，城市交通管理,，安檢門禁,，物流,，家政，食品安全追溯,，藥品,，礦井生產安全，防盜,，防偽,，證件，集裝箱識別,，動物追蹤,，運動計時，生產自動化,，商業(yè)供應鏈等眾多領域獲得廣泛重視和應用,。RFID系統(tǒng)結構如圖2所示。
圖2 RFID系統(tǒng)結構
3 ZigBee模塊
ZigBee是一種短距離,、低復雜度,、低功耗、低數(shù)據(jù)速率,、低成本的雙向無線通信技術或無線網絡技術,，是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網、安全和應用軟件方面的通信技術,。ZigBee網絡的拓撲結構主要有3種：星型,、樹狀和網狀網絡結構。它采用DSSS擴頻技術,，使用的頻段是2.45 GHz的超高頻段,，抗干擾能力強，傳輸速度快,，同時可以提高閱讀器的工作距離,，主要適合于自動控制、無線傳感器,、監(jiān)控和遠程控制等領域,，可以嵌入各種設備中，還支持地理定位功能,。本文把ZigBee模塊嵌入到RFID系統(tǒng)中,，具有更可靠的安全性和更好的組*性。
4 GPS和GPRS模塊
全球定位系統(tǒng)（Global PositiONing SySTem,，GPS）是一種以空中衛(wèi)星為基礎的高精度無線電導航的全球定位系統(tǒng),，在全球任何地方以及近地空間能夠提供準確的地理位置、車行速度及精確的時間信息,。GPS系統(tǒng)由3大部分組成：空間部分,、地面控制部分,、用戶設備部分。GPRS是通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service）的簡稱,，是在GSM基礎上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸方式,，它只通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn)分組交換，卻得到的用戶數(shù)據(jù)速率比GSM網絡快得多,。GPRS模塊利用手機模塊和SIM卡,，把GPS定位到的數(shù)據(jù)進行短消息發(fā)送，告知對方物品所在的位置,。
5 物聯(lián)網開發(fā)平臺
物聯(lián)網開發(fā)平臺系統(tǒng)結構圖如圖3所示,。
圖3 物聯(lián)網開發(fā)平臺系統(tǒng)結構圖
閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當EPC電子標簽進入閱讀器讀取范圍時,，電子標簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取工作所需的電能后被激活,，從而使EPC電子標簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送自身的編碼等EPC信息。閱讀器在接收到來自電子標簽的載波信息,，并對接收信號進行解調和解碼后,，會將其信息送至計算機中的中間件Savant系統(tǒng)軟件進行處理。RFID數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)管理軟件主要包括介于閱讀器和工廠計算機應用系統(tǒng)之間的中間件Savant系統(tǒng),。另外在整個物聯(lián)網開發(fā)平臺系統(tǒng)中如果想知道某個物品的位置時,，只需通過GPRS無線網絡發(fā)出查詢信號，各子模塊接收到查詢信息后,，通過RFID讀寫器閱讀自身的RFID信息,，并與中心傳遞的編碼相比較，確認是否是詢問自己,。接著從GPS系統(tǒng)中讀取自己的地理位置信息，通過GPRS網絡將位置信號傳送給控制中心,，從而掌握物品所在位置,。另外在這個開發(fā)平臺中還得注意防沖突技術。當兩個或兩個以上的EPC電子標簽進入閱讀器讀取范圍時,，它們都接收到閱讀器的查詢指令,，它們會同時發(fā)送響應，這樣造成閱讀器之間的信號沖突,，使閱讀器無法檢測到正確的信號,，即發(fā)生了碰撞。因此,，必須在閱讀器和電子標簽之間建立防碰撞協(xié)議,，以便閱讀器檢測到一個EPC電子標簽。防止碰撞一般有數(shù)據(jù)檢驗（差錯檢測）和防碰撞算法兩種方法,。這里采用差錯檢測技術,，它采用多路存取技術,，使RFID系統(tǒng)中閱讀器與電子標簽之間的數(shù)據(jù)能夠完整的傳輸和識別。
6 物聯(lián)網開發(fā)平臺優(yōu)勢
物聯(lián)網開發(fā)平臺采用先進的RFID技術,、ZigBee技術,、GPS技術、GPRS技術,，把它們融合起來,，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的性能,。其主要優(yōu)勢在于：在RFID技術中嵌入ZigBee技術,，使閱讀器的讀取范圍更廣、讀取速度更快,、時延更小,、成本更低，使多臺RFID閱讀器無線聯(lián)接組網或者與其他儀器更方便,，設備及不同協(xié)議讀寫器之間聯(lián)網,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點無線采集和傳輸?shù)哪康模罱K形成一個基于ZigBee技術的多點自動識別,、智能無線組網的RFID識別系統(tǒng),。另外融合了GPS和GPRS技術，使物聯(lián)網開發(fā)平臺系統(tǒng)通信更方便,，為物聯(lián)網技術更好的推廣和使用提供了一種新的途徑,。
7 結語
本文在充分考慮物聯(lián)網系統(tǒng)的現(xiàn)有狀況和深入分析技術難題的前提下，把RFID,、ZigBee,、GPS、GPRS等技術融合在物聯(lián)網開發(fā)平臺中,，構建" title="構建">構建一套基于ZigBee技術無線射頻識別的物聯(lián)網開發(fā)平臺系統(tǒng),，提高了閱讀器的讀取能力、防碰撞能力和組網能力,，但是在物聯(lián)網的實際應用中還有許多問題亟待解決,，如技術標準、安全保密和遠距離識別,、抗干擾能力等,。隨著RFID、ZigBee,、GPS,、GPRS等技術的不斷發(fā)展和更新，它們在物聯(lián)網中的優(yōu)勢將更為突出，將更好地改善我們的生活,。