对物联网的认识

从以下几方面试述对物联网的认识

1、概念

通过射频识别(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,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换与通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控与管理的一种网络。

2、体系结构

物联网大致被公认为有三个层次,底层就是用来感知数据的感知层,第二层就是数据传输的网络层,最上面则就是内容应用层。

(1)感知层

感知层包括传感器等数据采集设备,包括数据接入到网关之前传感器网络。对于目前关注与应用较多的RFID网络来说,张贴安装在设备上的RFID标签与用来识别RFID信息的扫描仪、感应器属于物联网的感知层。在这一类物联网中被检测的信息就是RFID标签内容,高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统等都就是基于这一类结构的物联网。

感知层就是物联网发展与应用的基础,RFID技术、传感与控制技术、短距离无线通讯技术就是感知层涉及的主要技术。其中又包括芯片研发,通讯协议研究,RFID材料,智能节点供电等细分技术。

(2)网络层

物联网的网络层将建立在现有的移动通讯网与互联网基础上。物联网通过各种接入设备与移动通讯网与互联网相连,如手机付费系统中由刷卡设备将内置手机的RFID信息采集上传到互联网,网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划帐。

网络层也包括信息存储查询,网络管理等功能。

网络层中的感知数据管理与处理技术就是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策与行为的理论与技术。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台,将就是物联网网络层的重要组成部分,也就是应用层众多应用的基础。

(3)应用层

物联网应用层利用经过分析处理的感知数据,为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可分为监控型(物流监控、污染监控),查询型(智能检索、远程抄表),控制型(智能交通、智能家居、路灯控制),扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等。

应用层就是物联网发展的目的,软件开发、智能控制技术将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。各种行业与家庭应用的开发将会推动物联网的普及,也给整个物联网产业链带来利润。

3、关键技术

物联网的产业链可细分为标识、感知、信息传送与数据处理这4个环节,其中的核心技术主要包括射频识别技术,传感技术,网络与通信技术与数据的挖掘与融合技术等。

（1）射频识别技术

RFID技术就是一种无接触的自动识别技术,利用射频信号及其空

间耦合传输特性,实现对静态或移动待识别物体的自动识别,用于对采集点的信息进行“标准化”标识。鉴于RFID技术可实现无接触的自动识别,全天候、识别穿透能力强、无接触磨损,可同时实现对多个物品的自动识别等诸多特点,将这一技术应用到物联网领域,使其与互联网、通信技术相结合,可实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享,在物联网“识别”信息与近程通讯的层面中,起着至关重要的作用。另一方面,产品电子代码(EPC)采用RFID电子标签技术作为载体,大大推动了物联网发展与应用。

(2)传感器技术

信息采集就是物联网的基础,而目前的信息采集主要就是通过传感器、传感节点与电子标签等方式完成的。传感器作为一种检测装置,作为摄取信息的关键器件,由于其所在的环境通常比较恶劣,因此物联网对传感器技术提出了较高的要求。一就是其感受信息的能力,二就是传感器自身的智能化与网络化,传感器技术在这两方面应当实现发展与突破。

(3)网络与通信技术

作为为物联网提供信息传递与服务支撑的基础通道,通过增强现有网络通信技术的专业性与互联功能,以适应物联网低移动性、低数据率的业务需求,实现信息安全且可靠的传送,就是当前物联网研究的一个重点。传感器网络通讯技术主要包括广域网络通信与近距离通信等两个方面,广域方面主要包括IP互联网、2G/3G/4G移动通信、卫星通信等技术,而以iPv6为核心的新联网的发展,更为物联网的提供用户高效的传送通道;在近距离方面,当前的主流则就是以IEEE802、15、4为代表的近距离通信技术。

(4)数据的挖掘与融合

从物联网的感知层到应用层,各种信息的种类与数量都成倍增加,需要分析的数据量也成级数增加,同时还涉及到各种异构网络或多个系统之间数据的融合问题,如何从海量的数据中及时挖掘出隐藏信息与有效数据的问题,给数据处理带来了巨大的挑战,因此怎样合理、有效的整合、挖掘与智能处理海量的数据就是物联网的难题。结合P2P、云计算等分布式计算技术,成为解决以上难题的一个途径。云计算为物联网提供了一种新的高效率计算模式,可通过网络按需提供动态伸缩的廉价计算,其具有相对可靠并且安全的数据中心,同时兼有互联网服务的便利、廉价与大型机的能力,可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享,用户无需担心信息泄露,黑客入侵等棘手问题。云计算就是信息化发展进程中的一个里程碑,它强调信息资源的聚集、优化与动态分配,节约信息化成本并大大提高了数据中心的效率。

4、领域应用

物联网的应用领域主要有如下:

(1)城市管理

1)智能交通(公路、桥梁、公交、停车场等)

物联网技术可以自动检测并报告公路、桥梁的“健康状况”,还可以避免过载的车辆经过桥梁,也能够根据光线强度对路灯进行自动开关控制。

在交通控制方面,可以通过检测设备,在道路拥堵或特殊情况时,系统自动调配红绿灯,并可以向车主预告拥堵路段、推荐行驶最佳路线。

在公交方面,物联网技术构建的智能公交系统通过综合运用网络通信、GIS 地理信息、GPs定位及电子控制等手段,集智能运营调度、电子站牌发布、IC卡收费、ERP(快速公交系统)管理等于一体。通过该系统可以详细掌握每辆公交车每天的运行状况。另外,在公交候车站台上通过定位系统可以准确显示下一趟公交车需要等候的时间;还可以通过公交查询系统,查询最佳的公交换乘方案。

停车难的问题在现代城市中已经引发社会各界的热烈关注。通过应用物联网技术可以帮助人们更好地找到车位。智能化的停车场通过采用超声波传感器、摄像感应、地感性传感器、太阳能供电等技术,第一时间感应到车辆停入,然后立即反馈到公共停车智能管理平台,显示当前的停车位数量。同时将周边地段的停车场信息整合在一起,作为市民的停车向导,这样能够大大缩短找车位的时间。

2)智能建筑(绿色照明、安全检测等)

通过感应技术,建筑物内照明灯能自动调节光亮度,实现节能环保,建筑物的运作状况也能通过物联网及时发送给管理者。同时,建筑物与GPS系统实时相连接,在电子地图上准确、及时反映出建筑物空间地理位置、安全状况、人流量等信息。

3)文物保护与数字博物馆

数字博物馆采用物联网技术,通过对文物保存环境的温度、湿度、光照、降尘与有害气体等进行长期监测与控制,建立长期的藏品环境参数数据库,研究文物藏品与环境影响因素之间的关系,创造最佳的文物保存环境,实现对文物蜕变损坏的有效控制。

4)古迹、古树实时监测

通过物联网采集古迹、古树的年龄、气候、损毁等状态信息及时做出数据分析与保护措施。

在古迹保护上实时监测能有选择地将有代表性的景点图像传递到互联网上,让景区对全世界做现场直播,达到扩大知名度与广泛吸引游客的目的。另外,还可以实时建立景区内部的电子导游系统。

5)数字图书馆与数字档案馆

使用RFID设备的图书馆／档案馆,从文献的采访、分编、加工到流通、典藏与读者证卡,RFD标签与阅读器已经完全取代了原有的条码、磁条等传统设备。将RFID技术与图书馆数字化系统相结合,实现架位标识、文献定位导航、智能分拣等。

应用物联网技术的自助图书馆,借书与还书都就是自助的。借书时只要把身份证或借书卡插进读卡器里,再把要借的书在扫描器上放一下就可以了。还书过程更简单,只要把书投进还书口,传送设备就自动把书送到书库。同样通过扫描装置,工作人员也能迅速知道书的类别与位置以进行分拣。

(2)数字家庭

如果简单地将家庭里的消费电子产品连接起来,那么只就是—个多功能遥控器控制所有终端,仅仅实现了电视与电脑、手机的连接,这不就是发展数字家庭产业的初衷。只有在连接家庭设备的同时,通过物联网与外部的服务连接起来,才能真正实现服务与设备互动。有了物联网,就可以在办公室指挥家庭电器的操作运行,在下班回家的途中,家里的饭菜已经煮熟,洗澡的热水已经烧好,个性化电视节目将会准点播放;家庭设施能够自动报修;冰箱里的食物能够自动补货。(3)定位导航