物联网中的智能感知

物联网中的智能感知

作者：李中伟朱永涛

来源：《价值工程》2011年第20期

Intellisense in the Internet of Things

Li Zhongwei；Zhu Yongtao

（Xinxiang Medical University，Xinxiang 453003，China）

摘要：物联网近来成为了学术界与业界关注与讨论的热点，业界对的联网寄予了极大的

期望，相信它将成为全球下一个新兴的产业。本文研究了物联网的构建与相关应用，并深入研究了实现物联网中的基础信息采集层即：感知层。

Abstract： The Internet of Things has become hot topic that is concerned and discussed by academic circles and industrial community in recent years. The industrial community has great expectations to the Internet of Things, and believes it will become the next global burgeoning industry. The construction and related applications of the Internet of Things are studied, and the achievement of basic information acquisition layer, namely perception layer is deeply studied in this thesis.

关键词：物联网 RFID 传感器网络感知层

Key words： the Internet of Things；RFID；sensor networks；perception layer

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）20-0124-02

0引言

最近物联网成为了学术界与产业界关注与讨论的热点，业界都对物联网寄予了极大的期望，相信它将成为全球下一个新兴的产业。比如IBM提出的“智慧地球”战略，对此美国总统

奥巴马作出了积极的回应；2010年10月3日，国务院总理温家宝发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，在此次讲话中强调了“要着力突破传感网、物联网关键技术”等，表现了我国对物联网的重示；欧盟、日本、韩国也都相应的提出了自己的物联网计划。由此可以看出物联网将会像互联网一样，将带来全球的一次变革。

1物联网的定义和原理

物联网（Internet of Things）[1]，指的是将各种信息传感设备，如射频识别（Radio Frequency Identification，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[2]。物联网与之前的无线传感器网络有相似之处，不过物联网不只是无线传感器网络[3]，两者之间有很大的差别。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。可简单来讲可以这么说:无线传感器网络是物联网的部分，是实现物联网的一个重要支撑。

物联网通过传感器等感知设备把一些信息传到网络上，实现物体信息的网络共享等。在这个大的网络中网络的终端不再像互联网那样终端是人，在物联网中网络中的终端是物。如目前物流系统就具有物联网的一些特点，用户可以查到用户发送的物品到哪了，大概什么时候能到等，不过目前的物流系统并不完善，如用户并不能查到实时的信息，只能查到固定的几个站点，如若物联网技术成熟应用的话，则可实现用户能查到物品实时在哪个位置、还剩多长时间能到等。

2物联网的架构

从物联网的工作实现原理来看，物联网大至可以划分为三个层次。最底层的一层是采集物体位置、温度、湿度等等数据信息的信息采集层，我们可将其称为：智能感知层，之所以这么做，是为了突出其“智能“的采集信息，并不是什么信息不加分析，不加选择的收集；中间的一层为：网络层，负责传输采集到的信息；最上面一层为：应用层，顾名思义就是通过采集到的这些信息来实现一些具体的应用。物联网的总体架构如图1所示。

2.1 智能感知层智能感知层对于物联网来说是其的感觉器官，能过这一层中的传感器、二维码、RFID等感知采集信息。正如上文所说的之所以称为“智能感知层”主要是为了突出其采集信息要“智能化”，采集有用的信息。并且在这一层还要对初始采集到的信息作出一些简单的处理，以利于信息的可用与传输。

2.2 网络层网络层负责通过有线或无线网络把智能感知层采集到的信息传递到信息处理与分析中心。网络层中数据的传输可以通过各种无线、有线网络来传输数据，当然网络层中要有一个中间件来屏蔽下层网络的异构性，因为在下层网络中，传感器的标准不一，传输模式也不统一，造成了下层网络形成多种多样，标准不同，造成了网络的复杂性，要通过一种中间件网络层来把各种不同的网络融入到一起，组成一个庞大的物联网网络。物联网与无线传感器网络的关系也在这里会显得比较清楚，在网络层，无线传感器网络只是其网络的一部分。物联网中传感器采集的数据最初是要能过无线传感器网络来传到主网中来，同是无线传感器网络也会影响到物联网中数据采集的一个生要方面。比如，要监测森林火灾等，把一大批传感器撒到的监测区域，而这些监测传感器则首先要组成一个无线传感器网络，通过这个网络来把采集到的数据传到主干网，而这个无线传感器网络的组织形式则对其中的传感器的电量等影响很大，若这

个无线传感器网络的组织结构对传感器的电影消耗很大的话，则会造成这些节点的过早死亡，因而会影响监测时间。因此在物联网中，无线传感器网络的技术是非常关键的。

2.3 应用层应用层即是根据物联网中的数据来进行的各种各样的应用。在应用层可以提供出服务调用接口或API等平台类型的服务，也可以提供具体的某种应用。如智能交通的实现，通过对城市车辆、道路的监测，分析出车流与人流信息，更深一层的还可以分析某个车的喜好待等，对其目的地进行分析预测，从而更加智能的引导交通；智能家居应用，即是对家庭里的家用电器等安装上相应的传感、控制器通过采集信息来进行电器控制，或进行远程控制，实现家用电器智能化管理。

3感知层实现

在物联网的架构中，感知层是相当关键的，也是实现物联网的基础。因此我们在本文中重点研究一下感知层的相当技术。

3.1 感知层中的关键技术如何实现物联网的感知，即如何采集到光信息、温度信息、湿度信息、红外信息等等，这就要通过相应的传感器来把相应的物理、生物值转化具体的数字值。还有就是对物联网中的物进行标识，就像互联网中的电脑都有一个IP来标识一样，这样才能使采集到的信息与实际的个体对应起来，进行对它进行分析、反馈控制等。目前采用的比较多的是RFID技术。

3.2 RFID的工作原理RFID射频识别是一种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相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便[4]。最基本的RF技术系统由三部分组成：标签，阅读器，天线。标签即里面存储的有标识物的基本信息的芯片，并内置有通信元件；阅读器即可以读取标签中信息的设备，采集出物体当前的状态等信息；天线即发送信号用，使阅读器通过射频信号能读到标签中存的信息。

3.3 RFID的现状目前采用RFID的应用还算比较多，不过应用并不太广，其中一个制约其广泛应用的因素就是RFID的成本较高。比如一个采集RFID信息距离5-10米的RFID阅读器的价格就要上万元，而且RFID标签的价格也并不便宜，假如要在每个商品上加上一个RFID 标签则成本要增加1元左右，对于某些商品其价格本来也就几元，如若提价1元的话，那么涨幅是相当大的，消费者无法接受。RFID目前所存在的另一个问题是技术标准不统一，存在过多的协议标准，使用的频段混乱，不利于RFID的发展。

3.4 RFID在物联网中的应用前面我们提到过智能交通的应用，其中关键的一点就是要用要RFID来标识车辆等交通工具。并且通过RFID能节省一些人力资源，不停车收费的实现，通