物联网关键技术

物联网的关键技术

物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，是个典型的交叉新领域，所涉及的技术很多, 其技术细节涉及很多方面，基础前沿研究值得关注。就目前而言，物联网的核心技术主要包括以下几个方面：感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术。物联网的这些关键技术是其最终实现并得以实施的重要保证。

1、感知技术

感知技术主要用于数据的采集，它是物联网的基础，是物联网的触觉和神经，也是物联网进一步研究的重点。目前，信息采集主要采用电子标签和传感器等方式完成。

（1）电子标签

电子标签用于对采集的信息进行标准化标识，数据采集和设备控制。通过射频识别读写器、二维码识读器等实现。

射频识别技术RFID( Radio Frequency Identification )电子标签是近几年发展起来的新技术，也是替代条形码走进物件网时代的关键技术之一。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。它的工作原理是：利用射频电磁波通过空间耦合在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物品之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。RFID系统一般由阅读器、标签和天线三部分组成，阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后, 发送至电脑主机进行有关处理。

RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别过程无须人工干预，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。

（2）传感器

传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的个各种环境参数；它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。它是一种检测装置，能感受到被测量的信息,，并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。我国对传感器的定位是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置, 通常由敏感元件和转换元件组成。传感技术与RFID 技术一样,是获取物体信息的技术,是物体具备智慧的前提。

随着电子技术的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化；同时，我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式Web传感器不断发展的过程。

2、通信技术与网络融合技术

(1)物联网中感知数据的传递主要依托网络和通信技术，其中通信技术依据传输类型的不同分为短距离无线通信和广域网通信。

目前主要的短距离无线通信技术包括：CDMA、GPRS、ZigBee、WiFi、WLA N以及蓝牙技术等。

这里以常用的ZigBee标准为典型代表，详细论述无线通信的工作情况。ZigBee这一传输标准可以工作在多个频率段下，以其低功耗和低成本的特性而被广泛应用。由于采用了休眠模式，加上本身传输与发送功率低的特点，ZigBee 耗能极低。ZigBee 的协议是免费的，加之模块成本费用低，所以其成本很低。又由于ZigBee安全性也较好，所以ZigBee在安全系统，传感器网络，工业监控等领域有很大的发展空间。现今，ZigBee技术已广泛应用于工业、精确农业、家庭和楼宇自动化、医学、消费和家用自动化、道路指示／安全行路等众多领域。

广域网通信技术主要有IP互联技术、以太网、2G/3G移动通信技术、卫星通信技术等，广域网通信技术负责底层感知数据的远程传输,通过不同类型网络最终交付给用户使用。物联网需要整合上述不同的通信技术，实现一个多元化和交互式的网络环境。

(2)网络融合技术充分利用了不同网络的通信资源优势，根据应用环境的不同，因地制宜，通过灵活有效的组网方式，为用户提供更丰富的网络服务。在各种网络融合技术中，涉及到有线、无线、移动等多种方式的接入，以及交换技术、组网技术、网关技术等。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网络技术。

无线传感网（WSN）是集分布式信息采集、传输和处理技术于一体的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗和灵活的组网方式、低成本、高密度、实时采集、全天候工作等特点受到广泛重视。其工作原理为：它将一系列空间分散的传感器节点通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析处理。传感网技术是物体具备智慧的前提，无线传感网是物联网中的“神经末梢”。

3、智能信息处理技术

智能信息处理技术融合了智能计算、数据挖掘、优化算法、机器学习等，通过智能技术我们可以将物品“讲话”的内容进行智能处理和分析，最终将结果交付给用户。随着互联网时代信息与数据的快速增长，有大规模海量的数据需要处理。为了节省成本和实现系统的可扩放性，云计算的概念应运而生。

云计算最基本的概念是通过网络将庞大的计算处理程序分成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统进行处理。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，提供与超级计算机同样强大效能的网络服务。云计算作为一种能够满足海量数据处理需求的计算模型，将成为物联网发展的基石。