《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計應(yīng)用 > 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與應(yīng)用分析
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與應(yīng)用分析
摘要: 所謂“物聯(lián)網(wǎng)”(InternetofThings),,最早由麻省理工學(xué)院(MIT)提出,,指的是將各種信息傳感設(shè)備,如射頻識別(RFID)裝置,、紅外感應(yīng)器,、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò),。它是新的信息技術(shù)變革,,是繼PC、互聯(lián)網(wǎng),、無線通信技術(shù)之后第四次技術(shù)變革,,有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
Abstract:
Key words :

所謂“物聯(lián)網(wǎng)”(InternetofThings),,最早由麻省理工學(xué)院(MIT)提出,,指的是將各種信息傳感設(shè)備,如射頻識別(RFID)裝置,、紅外感應(yīng)器,、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò),。它是新的信息技術(shù)變革,,是繼PC、互聯(lián)網(wǎng),、無線通信技術(shù)之后第四次技術(shù)變革,,有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值,。物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有密切的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的,,它把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和寬帶接入傳輸,、無線通信結(jié)合起來形成了寬帶移動的互聯(lián)網(wǎng),再把物品結(jié)合起來形成了物聯(lián)網(wǎng),。
  

一,、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)

  (一)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件

  有人說,物聯(lián)網(wǎng)=RFID+傳感器+互聯(lián)網(wǎng),,這是形象的比喻,,但不嚴(yán)謹(jǐn)。實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件主要有:互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),;無線傳感器網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ),;計算機(jī)應(yīng)用是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)部條件;標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵,;立法是保障物聯(lián)網(wǎng)順利運(yùn)行的社會環(huán)境。從技術(shù)上講,,要實現(xiàn)物品間的連接,,傳感器是不可或缺的。要通過傳感器把物品標(biāo)簽上所存儲的信息傳達(dá)給另外一個物品和另外的人,,再通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動的,、實時的對物體進(jìn)行識別、定位,、追蹤,、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。這一系列工作都離不開傳感器,,所以,,又有人稱物聯(lián)網(wǎng)為“傳感器網(wǎng)”。

  像互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遵循開放的原則一樣,,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也必須遵循開放的原則,。物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、管理,、命名,、接口、公開的服務(wù),、所采用的頻譜等都決定了物聯(lián)網(wǎng)必須遵循開放的原則,。如果不實行開放的原則,則不可能實現(xiàn)全球的鏈接,。

傳感器結(jié)點將物理世界連接到了互聯(lián)網(wǎng)

  (二)物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素

  物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素包括互聯(lián)網(wǎng),、RFID,、讀寫器、物聯(lián)網(wǎng)中間件,、物聯(lián)網(wǎng)名稱解析系統(tǒng),、物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。這里只對其中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述,。

  首先,,名稱解析服務(wù)(ONS)。名稱解析服務(wù)系統(tǒng),,類似于互聯(lián)網(wǎng)的DNS,,要有授權(quán),并且有一定的組成架構(gòu),。類似于互聯(lián)網(wǎng)需要域名服務(wù)器DNS一樣,,在物聯(lián)網(wǎng)中要有ONS。把每一種物品的編碼進(jìn)行解析提供相應(yīng)的內(nèi)容,,再通過URLs服務(wù)獲得相關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)一步信息,。這就跟在互聯(lián)網(wǎng)上沒有域名是不能找見IP地址一樣。

  其次,,中間件技術(shù),。中間件有兩大功能,一是兩大平臺,;二是通信,。首先要為上層服務(wù)提供應(yīng)用,同時,,要連接操作系統(tǒng),,保持系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)。中間件還要支持各種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口,,如要支持RFID以及配套設(shè)備的信息交互和管理,,同時,還要屏蔽前端的復(fù)雜性,。一般的中間件是屏蔽了系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性,,而物聯(lián)網(wǎng)的中間件主要是屏蔽了前端硬件的復(fù)雜性,特別是像RFID讀寫器的復(fù)雜性,。中間件的特點,,第一是獨立于架構(gòu),第二是支持了數(shù)據(jù)流的控制和傳輸,,同時支持了數(shù)據(jù)處理的功能,。

  再次,信息服務(wù)系統(tǒng),。國際上多采用了EPC系統(tǒng),,采用PML語言來標(biāo)記每一個實體和物品,,再通過RFID標(biāo)簽對實體標(biāo)記進(jìn)行分類,同時構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,,提供數(shù)據(jù)存儲,,開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng),提供查詢服務(wù),。同樣,,物聯(lián)網(wǎng)也有管理,類似于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)管理,。目前,,物聯(lián)網(wǎng)大多是基于SMNP建設(shè)的網(wǎng)管系統(tǒng),和一般的網(wǎng)管系統(tǒng)雷同,。

  (三)其他關(guān)鍵技術(shù)

  互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的發(fā)展催生了物聯(lián)網(wǎng),,物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)還包括電子數(shù)據(jù)的交換(EDI)、地理信息系統(tǒng)(GIS),、全球定位系統(tǒng)(GPS),、射頻識別技術(shù)(RFID)等關(guān)鍵技術(shù)。

  物聯(lián)網(wǎng)起源于電子數(shù)據(jù)交換,。在國際海運(yùn)運(yùn)輸過程中,,必須實現(xiàn)國際化標(biāo)準(zhǔn)的電子數(shù)據(jù)標(biāo)簽的交換。我國集裝箱已經(jīng)全部實現(xiàn)了海運(yùn)運(yùn)輸?shù)碾娮訕?biāo)簽交換,,但是標(biāo)箱到港口轉(zhuǎn)鐵路、公路運(yùn)輸?shù)倪^程,,現(xiàn)代化管理的鏈條就斷了,。目前,上海港做得最好,,上海港集裝箱只有1.8%的箱可以自動接入鐵道系統(tǒng),,其他只能手動錄入。

  做好物聯(lián)網(wǎng),,還要有地理信息系統(tǒng),、衛(wèi)星定位系統(tǒng)。了解地球上的物品定位,,離不開地理信息,。物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮了很重要的作用,包括地理位置,、查詢,、運(yùn)輸路線,服務(wù)范圍,,物流網(wǎng)布局,,都離不開地理信息,。

  物聯(lián)網(wǎng)更離不開全球定位系統(tǒng)。通過全球定位系統(tǒng)才能真正實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和物流的全球現(xiàn)代化,。目前我國主要使用的是由美國研發(fā)的全球定位系統(tǒng),,我國也開始開發(fā)自己的定位系統(tǒng),如北斗星定位系統(tǒng)正在不斷發(fā)展,。

  物聯(lián)網(wǎng)離不開射頻識別技術(shù),,射頻識別技術(shù)應(yīng)用經(jīng)過長期的發(fā)展過程,現(xiàn)在和移動信息化實現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合,,有助于物流,、資金流、信息流的三流合一,,應(yīng)用范圍非常廣泛,。射頻識別技術(shù)工作原理簡單。射頻識別技術(shù)的商用,,才促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,。射頻系統(tǒng)RFID系統(tǒng)主要包括RFID標(biāo)簽、RFID閱讀器,、RFID中間件,、電子產(chǎn)品代碼(EPC)信息系統(tǒng)和對象命名服務(wù)(ONS)等。

  射頻識別系統(tǒng)由標(biāo)簽和讀寫器(含天線)兩部分組成,。讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射射頻能量形成電磁場,,其作用距離和范圍的大小取決于發(fā)射功率和天線。標(biāo)簽通過作用域時被觸發(fā),,發(fā)送存儲在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù),,同時根據(jù)讀寫器的指令改寫存儲在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。讀寫器可與標(biāo)簽之間可以進(jìn)行通信,。標(biāo)簽有很多種,,有主動式、被動式,;讀寫方式有只讀方式和讀寫性標(biāo)簽,。

  現(xiàn)在,電子標(biāo)簽成本在降低,,形式在多樣化,,應(yīng)用廣泛。如廣東地區(qū)很多工廠的每一個工位上都有標(biāo)簽,,每一個標(biāo)簽都注釋了每一個工序,,工作流都記在在標(biāo)簽上,能準(zhǔn)確定位工位出現(xiàn)的問題,。

  形成物聯(lián)網(wǎng)要靠商品的統(tǒng)一編碼,,沒有商品統(tǒng)一的編碼,,就沒有物聯(lián)網(wǎng)。歐美提出的EPC(ElectronicProductCode)電子產(chǎn)品編碼是支持物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐,。EPC系統(tǒng)由編碼體系,、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)組成,目前比較成功的EPC網(wǎng)絡(luò),,主要是與應(yīng)用物流領(lǐng)域,。我國也成立了EPC-globalChina,研究如何使這一編碼技術(shù)做到本地化兼容性,、科學(xué)性,、全面性、合理性,,沒有歧視性,。

  另外的技術(shù),就是無線通信和移動互聯(lián)網(wǎng),,物聯(lián)網(wǎng)離不開這些內(nèi)容,。此外,物聯(lián)網(wǎng)與云計算互相促進(jìn),,為大數(shù)據(jù)量傳輸,、多媒體應(yīng)用、電子政務(wù),、電子商務(wù),、電子圖書館等突破了網(wǎng)絡(luò)瓶頸,正得到快速發(fā)展,。

二,、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展動向

  物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用非常廣泛,大到軍事反恐,、城建交通,小到家庭個人,。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng),、移動通訊網(wǎng)相連時,可隨時隨地全方位“感知”對方,,人們的生活方式將從“感覺”跨入“感知”的階段,,從“感知”到“控制”。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景非常廣泛,。

  (一)物聯(lián)網(wǎng)成為信息社會發(fā)展的亮點,,建設(shè)分為幾個階段:

        第一個階段是大型機(jī)、主機(jī)的聯(lián)網(wǎng),;
        第二個階段是臺式機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián),;
   第三個階段是手機(jī)等一些移動設(shè)備的互聯(lián),;
   第四階段是把各種嵌入式芯片,把嵌入式的東西和互聯(lián)網(wǎng)鏈接興起階段,,把與人們?nèi)粘I罹o密相關(guān)的家用電器工業(yè)設(shè)備連接起來,,加入互聯(lián)互通的行列,這種應(yīng)用是極為廣闊的,。

  (二)物聯(lián)網(wǎng)的三個應(yīng)用層次

  一是傳感網(wǎng)絡(luò),,即以二維碼、RFID,、傳感器為主,,實現(xiàn)“物”的識別。
二是傳輸網(wǎng)絡(luò),,即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng),、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或未來的NGN網(wǎng)絡(luò),,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算,。這其中,前三項技術(shù)已經(jīng)成熟,,NGN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是市場新方向,。接入網(wǎng)的光纖化是整個NGN計劃中投資最大也是最重要的部分。
三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),,即輸入輸出控制終端,,可基于現(xiàn)有的手機(jī)、PC等終端進(jìn)行,。由此可以看到,,“物聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)鍵在于射頻標(biāo)簽(RFID)、傳感器,、嵌入式軟件及傳輸數(shù)據(jù)計算等領(lǐng)域,。這個環(huán)節(jié)涉及所有網(wǎng)絡(luò)的大連接,電子信息,、電子設(shè)備都受益,。物聯(lián)網(wǎng)未來將涉及能源、金融和保險系統(tǒng),、交通系統(tǒng),、追蹤系統(tǒng)、醫(yī)療保健系統(tǒng)和氣候系統(tǒng),、基礎(chǔ)設(shè)施等方面,。

    (三)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點領(lǐng)域

  物聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用是現(xiàn)代物流領(lǐng)域。最近,工信部和商務(wù)部,、發(fā)改委,、交通部等八個部門正在制定現(xiàn)代物流的發(fā)展規(guī)劃,明確提出要把物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的重點,。

  目前,,我國物流的成本偏高,占總生產(chǎn)成本的18%-20%,,有數(shù)據(jù)統(tǒng)計,,去年我國的物流成本由去年全年的18.6%下降至今年上半年的18.4%,下降0.2個百分點,,但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國外水平,,我國物流發(fā)展需要物聯(lián)網(wǎng)。通過物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),,形成集成化的信息平臺,,實現(xiàn)物流系統(tǒng)的現(xiàn)代化,通過現(xiàn)代化管理從物流業(yè)的小外包實現(xiàn)真正的現(xiàn)代化外包,。把企業(yè)的局部的物流擴(kuò)展到全社會的物流,,最大限度地降低成本,實現(xiàn)物流系統(tǒng)現(xiàn)代化,。如在物流通關(guān)過程中,,廣東省經(jīng)濟(jì)信息化委員會與香港進(jìn)行試點:“港澳通關(guān)一體化試點工程”利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢避免的雙重征稅、雙重通關(guān)的問題,。所以,,以物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為抓手,來推動物流信息技術(shù)的應(yīng)用和推動標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是下一階段的重要工作,。

  城市資源規(guī)劃系統(tǒng)也是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要應(yīng)用,。有ERP、IRP,、GRP系統(tǒng),,也需要CRP系統(tǒng),即城市資源規(guī)劃系統(tǒng),。建設(shè)這樣一個子系統(tǒng)也需要物聯(lián)網(wǎng)和寬帶無線接入,,把城市資源“城市水、電,、氣、熱資源管理運(yùn)營平臺”,,“城市靜態(tài)交通泊車管理運(yùn)營平臺”,,“城市消防安全監(jiān)管運(yùn)營平臺”等系統(tǒng)整合起來。通過建立城市EPC信息港,通過城市電子商務(wù)平臺,,把各種指揮中心資源應(yīng)用平臺緊密聯(lián)系,,依托物聯(lián)網(wǎng)是可以實現(xiàn)的,這既是電子政務(wù)的應(yīng)用,,也是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,,能發(fā)揮綱舉目張、承上啟下的作用,。類似的應(yīng)用還有藥品的防偽監(jiān)督管理,。

  總之,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,,從智慧城市到智慧地球,,從感知城市到感知中國、感知世界,,信息網(wǎng)絡(luò)和移動信息化開辟了人與機(jī),、機(jī)與機(jī)/傳感器網(wǎng)融合的可能,使我們的工作生活時時聯(lián)通,、事事鏈接,,物聯(lián)網(wǎng)將成為信息化建設(shè)的下一個機(jī)遇,也將成為世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的新亮點,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。