孫國(guó)勇

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī) 物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用

1 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)介紹

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things）是科技高速發(fā)展的產(chǎn)物，也是信息時(shí)代發(fā)展的象征。從字面意思來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將相同的或者不同的物體連接起來(lái)。從中，可以了解到物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的，它是互聯(lián)網(wǎng)功能的一次延伸，應(yīng)用創(chuàng)新是其發(fā)展的關(guān)鍵因素。從深層次來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)局域網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，并運(yùn)用一定的手段將傳感器以及控制器、各類設(shè)備、物資等以一種全新的方式聯(lián)系到一起，為人與物、物與物之間的聯(lián)系搭建平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息智能化以及遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)，但需要注意的是物聯(lián)網(wǎng)上所包含的機(jī)器設(shè)備、資源以及通信等元素都具有個(gè)性化以及私有化的特征。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性及特征

物聯(lián)網(wǎng)以其特殊的方式突破了時(shí)間、空間的限制，實(shí)現(xiàn)了人與人、人與物、物與物之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者其他的一些路徑的聯(lián)系。因此，物聯(lián)網(wǎng)的屬性有集中、內(nèi)容、收集以及情景的連接。物聯(lián)網(wǎng)中的物體包含以下幾個(gè)特征：首先，物體既可以是實(shí)物，也可以是虛擬物品。物體能夠通過(guò)使用一些標(biāo)識(shí)來(lái)識(shí)別。同時(shí)，物體通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)能夠在現(xiàn)實(shí)的物理世界與虛擬的數(shù)字世界進(jìn)行信息的交換；其次，物體能夠利用傳感器與周邊的環(huán)境進(jìn)行交互。物體能夠在資源以及服務(wù)等方面與其他物體進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)；最后，物體具有社會(huì)、自控、自我復(fù)制的特征。

2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為感知、接入、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)管理、應(yīng)用等幾個(gè)層次。

2.1 感知

通過(guò)使用不同類型的傳感器對(duì)物質(zhì)的相關(guān)屬性、周邊環(huán)境、活動(dòng)趨勢(shì)等靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)的信息進(jìn)行收集與分析，并依據(jù)具體的目標(biāo)任務(wù)，采用協(xié)同方式從不同角度對(duì)信息進(jìn)行全面的控制，進(jìn)而將所獲得的信息傳入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源的共享。

2.2 接入

利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，如無(wú)線網(wǎng)、局域網(wǎng)、衛(wèi)星以及移動(dòng)通信網(wǎng)等，將感知獲得的信息傳入網(wǎng)絡(luò)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)

建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并把傳入的信息進(jìn)行科學(xué)合理的整合，構(gòu)建超大規(guī)模的智能網(wǎng)，為大行業(yè)提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

2.4 服務(wù)管理

通過(guò)大型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行及時(shí)的管理控制，為上層應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2.5 應(yīng)用

這是物聯(lián)網(wǎng)的基本設(shè)施，它根據(jù)不同行業(yè)的實(shí)際需求，為他們提供個(gè)性化應(yīng)用，如自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)以及監(jiān)測(cè)、智能電網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療以及實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)等。

3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)，又叫做電子標(biāo)簽，是物聯(lián)網(wǎng)能夠順利運(yùn)行的核心技術(shù)。它使用射頻信號(hào)并通過(guò)交變磁場(chǎng)或者電磁場(chǎng)，進(jìn)行信息傳遞，同時(shí)利用所傳遞的信息來(lái)識(shí)別物體。該技術(shù)由標(biāo)簽、閱讀器以及天線構(gòu)成。其中，標(biāo)簽是在放在物體之上的，起分辨物體的作用；閱讀器是用來(lái)讀取或者輸入標(biāo)簽上所包含的信息；天線介于標(biāo)簽與閱讀器之間，作為一種傳播介質(zhì)，起傳遞信號(hào)的作用。該技術(shù)的應(yīng)用思路為：通過(guò)利用現(xiàn)如今的科學(xué)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物體（設(shè)備、信息、人員等資源）在移動(dòng)或者動(dòng)態(tài)等狀態(tài)下的識(shí)別管理。

射頻識(shí)別技術(shù)因其抗干擾性以及高適用性，能夠?qū)Ω鞣N物體進(jìn)行追蹤管理，因此深受各行各業(yè)人員的喜愛(ài)。其應(yīng)用的成功典范就是高速公路的自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。目前，該技術(shù)在碰撞、信息物品安全以及用戶隱私、射頻天線等方面還存在不足。

3.2 傳感器技術(shù)

因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)需要與自然環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的接觸，因此，傳感器有時(shí)會(huì)在極端惡劣的環(huán)境中工作，這對(duì)傳感器的技術(shù)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用提出了巨大的挑戰(zhàn)。傳感器的核心功能是采集信息。如果將計(jì)算機(jī)看做一個(gè)能夠收集、匯總、分析信息的人腦，把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)看做人腦的神經(jīng)系統(tǒng)，那么，傳感器就是我們對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行感知的器官?？傊瑐鞲衅骶褪菍⒏兄降男畔⒗靡欢ǖ氖侄?，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌騻鬏數(shù)男盘?hào)的設(shè)備裝置。傳感器技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中具有十分重要的地位，如果沒(méi)有傳感器技術(shù)，那么感知到的信息就不能夠準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換，這就會(huì)導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)信息的失真。

目前，傳感器技術(shù)主要從兩方面進(jìn)行研究，即信息的感知、傳感器自己的智能化以及網(wǎng)絡(luò)化的管理。其未來(lái)的發(fā)展方向?yàn)楣δ芏鄻踊?、傳輸智能化、材料新型化，與前沿科技相結(jié)合（如生物科學(xué)技術(shù)）等。

3.3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

盡管物聯(lián)網(wǎng)的功能多樣、概念外延較為廣泛，其仍是建立在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上的。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)并不是一個(gè)單一的技術(shù)，而是一個(gè)技術(shù)集合體，它包括有限傳輸以及無(wú)線傳輸、網(wǎng)關(guān)以及交換等技術(shù)。其中，M2M技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信的核心技術(shù)，是機(jī)器與機(jī)器之間（machine to machine）、人與機(jī)器之間（man to machine）、機(jī)器與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間（machine to mobile）以及人與人之間（man to man）的聯(lián)系。該技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，它能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的連接技術(shù)（如GSM或者GPRS、UMTS）以及近距離的連接技術(shù)（如wife、ZigBee、 以及藍(lán)牙等）的有效結(jié)合，同時(shí)，它能夠結(jié)合XML以及網(wǎng)絡(luò)位置服務(wù)等技術(shù)，進(jìn)行安全隱私的保護(hù)、貨物位置的追蹤等?，F(xiàn)如今，該技術(shù)的研究方面?zhèn)戎赜跈C(jī)器與機(jī)器之間的無(wú)線連接，為物聯(lián)網(wǎng)提供一個(gè)安全可靠的信息傳輸通道。

4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用分析

物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，包括交通、環(huán)境保護(hù)、辦公環(huán)境、公共安全、家居生活、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、健康實(shí)時(shí)管理以及老人、兒童護(hù)理等多個(gè)方面。它的出現(xiàn)，將線下的各種資源通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系在一起，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，便利了人們的生活，為社會(huì)的發(fā)展提供了新的推動(dòng)力。其在現(xiàn)實(shí)生活中的成功應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面：

4.1 物聯(lián)化身份控制器

目前，研究院以及高校實(shí)驗(yàn)室都會(huì)配置一些貴重的精密儀器設(shè)備，但人工的管理對(duì)于這些儀器設(shè)備的使用以及保養(yǎng)等不能做到面面俱到。而物聯(lián)化身份控制器很好的解決了這一問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)室中的所有設(shè)備無(wú)論是否聯(lián)網(wǎng)，都能通過(guò)該控制器實(shí)現(xiàn)設(shè)備的使用權(quán)限控制、對(duì)使用者進(jìn)行身份識(shí)別以及使用的時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)記錄等。

4.2 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)利用一系列技術(shù)以及設(shè)備，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器、處理器等，構(gòu)建一個(gè)能夠自動(dòng)判斷、自動(dòng)調(diào)節(jié)以及自動(dòng)監(jiān)測(cè)的多能源統(tǒng)一接入電網(wǎng)，并進(jìn)行分布式管理的智能網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及用戶實(shí)時(shí)用電信息進(jìn)行收集以及匯總，通過(guò)全面分析，選擇最合適的配電方案，將電能安全送到最終的用戶家中。智能電網(wǎng)的運(yùn)用能夠提高電能輸送的安全性以及可靠性，有助于實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化配置。

4.3 智能交通

智能交通就是充分利用網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器技術(shù)以及自控技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，對(duì)道路交通進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及管理等，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路堵塞、交通事故發(fā)生等現(xiàn)象，并及時(shí)的進(jìn)行交通疏導(dǎo)，有助于緩解道路交通壓力。同時(shí)，它能夠?qū)⒌缆非懊姘l(fā)生的交通事故及時(shí)的告知車輛駕駛員，避免二次事故的發(fā)生。當(dāng)然，在惡劣天氣中，它還能夠?qū)Φ缆非闆r進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并反饋給駕駛員，提高其行車安全。

4.4 物流管理

物流管理是物聯(lián)網(wǎng)最初的應(yīng)用領(lǐng)域，它將傳感器技術(shù)引入物流管理的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括商品的生產(chǎn)、出產(chǎn)、包裝、銷售、物流派送以及服務(wù)等環(huán)節(jié)，使管理者能夠?qū)ξ锪鬟M(jìn)行智能化、信息化管理，可以實(shí)現(xiàn)每一環(huán)節(jié)時(shí)間、資金的最優(yōu)配置，從而使總成本得到節(jié)省，提高物流管理的效率。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，即標(biāo)識(shí)追蹤、定位技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)物流管理的智能調(diào)配，提高物流管理的科學(xué)性。

4.5 醫(yī)療管理

將物聯(lián)網(wǎng)引入醫(yī)療領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的科學(xué)管理，如能夠?qū)崿F(xiàn)病人身份掃碼驗(yàn)證、病例錄入查詢、藥品采購(gòu)以及使用信息查詢、病人身體特征實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的管理。同時(shí)，還可將藥品的驗(yàn)證信息傳到相關(guān)網(wǎng)站，便于醫(yī)生以及病人對(duì)所用藥品進(jìn)行真?zhèn)尾樵兊取?/p>

5 物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展建議

物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)剛剛起步的行業(yè)，其有很大的發(fā)展?jié)摿?。我?guó)的物聯(lián)網(wǎng)在眾多人員的共同努力下，擁有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在較大差距。因此，在未來(lái)，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)做到：首先，要加大科技以及資金的投入，積極研發(fā)該產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，提高專利數(shù)量；其次，應(yīng)制定或者完善關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)制度，規(guī)范其產(chǎn)業(yè)發(fā)展行為，同時(shí)，加強(qiáng)國(guó)際間的合作與交流，積極借鑒國(guó)外優(yōu)秀制度；最后，國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的政策支持，發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)成功典范的帶動(dòng)作用。

6 小結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)是集多種技術(shù)于一身的新型技術(shù)，它的出現(xiàn)是時(shí)代發(fā)展的需要，也是科技發(fā)展的必然結(jié)果。我們應(yīng)深入發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

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