物联网关键技术及应用研究

徐丽平

摘要：物联网技术作为信息产业的第三代浪潮，其发展与应用为人与物、物与物之间的信息交换创造了一个全新的平台。文章分析了物联网技术的发展历程，阐述了物联网的概念和体系结构，分析讨论了其关键技术，研究了物联网技术在各行各业中的应用，并对其发展前景进行了分析探讨。

关键词：物联网；关键技术；智能化

物联网（Internet of Things，IOT）被称为继计算机、互联网之后的信息技术革命的第三次浪潮。顾名思义，物联网是可以实现物物相连的新型网络，是在互联网的基础上，将“物”加入到信息系统，将RFDI、无线传感技术等应用于“物”的感知、监控、管理的技术系统。物联网利用各种感知技术及信息传感设备，如射频识别技术（RFID）、红外感应技术、激光扫描器、全球定位系统等对现实世界中的物品进行智能感知和识别，将采集的信息通过互联网进行有效的信息交换和通信，从而将“物”加入到网络互联中，将人与人之间的沟通和交流拓展到人与物及物与物之间，即物联网将其用户端拓展和延伸到了任何物和物之间。物联网的基本特征有物联化、智能化、互联化、自动化、网络化、感知化。

1物联网的发展历程

物联网技术早在1995年就被比尔盖茨提出。1999年，麻省理工学院给出了他们的物联网的定义：物联网就是将所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的网络。2005年ITU在其名为“物的互联网”的年终报告中以新的通信维度来定义物联网，并预见物联网关键技术如传感器技术、射频识别技术、嵌入式技术等将得到更加广泛的应用。基于对物联网关键的研究，即通过传感器感知“物”的状态，我国中科院认为物联网是感知网。目前，韩国、日本均提出了本国物联网发展战略，美国更是将物联网列为振兴经济的有力武器，我国也高度重视物联网技术的开发、应用。现在物联网技术已经被广泛应用于生活的各个方面，如智能家居、智能交通、智能图书馆、产品溯源等，给人们的生活带来了翻天覆地的变化。

2物联网的体系结构

物联网的体系结构可分为感知层、网络层和应用层。

（1）感知层。

感知层主要完成大规模、分布式的信息感知与信息采集。通过各种类型的传感器感知设备，提取设备的属性、状态及行为态势等有用信息，从而感知、识别目标。并将信息提供给网络层的其他设备以实现交流互通及资源共享。RFID标签和读写器、全球定位系统、各种传感器和M2M终端、摄像头等是感知层的重要组成部分。

（2）网络层。

网络层是由互联网与各种通信网络（电信网、广电网、移动通信网及其他专业网络）等基础网络设施组成的融合网络。主要负责接入、传送和管控来自感知层的信息，完成物联网应用层与感知层之间的数据传输、信息通信。

（3）应用层。

应用层主要是行业专业技术与物联网技术相结合，为行业的智能化应用提供实用的解决方案，由支持物联网技术运行的各行各业的应用系统组成，为用户实现使用物联网的应用接口，为各种终端及用户设备提供应用服务。

3物联网核心技术

3.1RFID

RFID（radio frequency identification，射频识别）是一种可工作于各种环境、无须人工干预的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对象的各种数据。RFID可实现多个标签的同时识别，并能对高速运动的物体进行识别。RFID由标签、阅读器和天线3个部分组成。其技术标准有ISO/IEC10536，IS0/IEC 14443，IS0/IEC15693和ISO/IEC18000。应用最多的是ISO/IEC 14443和ISO/IEC15693。RFID具有识别穿透能力强、无线无源、安全防伪等特点，RFID技术与通讯、互联网等技术相结合，可实现全-球范围内物体的自动识别、定位、监控、追踪，因而成为物联网实现的关键技术之一。

3.2无线传感网技术

无线传感器网络（WSN，Wireless Sensor Network）是高效、高稳定性的自组织的无线网络信息系统，具有分布式信息采集、信息传输和处理技术。无线传感器网内部署了大量的传感器节点，物联网正是通过遍布在监控区域内的无数传感器及由它们通过自组织方式形成的无线传感网络，监测光、声音、温度、压力、运动等数据以感知物体的。传感器各节点相互协作，实现对监控区域内任意时间及地点的信息进行感知、数据采集和分析处理，并通过网关连接到公用Internet网络，将信息发布给监测者。在无线传感器网络中数据传输技术主要有WLAN技术、UWB技术、Zigbee技术、RFID等。

3.3云计算技术

云计算是利用远程服务器或非本地的服务器的分布式计算机为网络用户提供计算、存储、软硬件等服务，具有大规模的并行计算能力和弹性增长的存储资源。云计算将海量数据的计算程序通过网络自动拆分成无数小的子程序，再交由多部服务器同时完成，因而能够在数秒之内发挥与超级计算机同样的强大效能，处理数以千万计甚至亿计的信息。物联网中的传感设备时刻在采集海量数据，这些数据的存储和计算、处理，需要云计算能够实现海量数据处理需求的计算模型来支撑。为使用户有效使用数据，云计算通过灵活、协同、安全的资源共享将信息孤岛构造成一个大规模的、异构的资源池，从而为海量数据的高效利用提供支撑。

4物联网技术的应用

4.1智能家居

智能家居是指为提高居住的舒适性、安全性和便利性，将物联网技术中的智能控制技术应用于家庭的各种设备及家电的控制与管理，实现家居功能全智能自动化。目前已实现的功能包括自动灯光控制系统、安防控制系统、环境监控系统、自动家电控制系统等。

4.2智能图书馆

随着物联网技术的不断成熟和发展，RFID（射频识别技术）被广泛应用于新加坡、印度、等10多个国家的智能图书馆管理系统。为图书管理及用户服务的发展提供了新的契机。在图书管理方面，实现了图书溯源，保证图书质量。在新书上架及图书典藏时，更易于对图书进行感知和定位。为用户提供智能身份识别、智能图书定位、智能图书导读等个性化服务。近年来更是与高校学科建设相结合，为高校的科研提供学科服务。

4.3食品溯源

随着人们生活水平的提高，食品健康问题成为人们关注的焦点，建立食品可追溯系统成为人们的迫切需求，物联网技术特别是RFID技术的发展使其成为可能。利用RFID标签采集食品从养殖场到屠宰场最后到销售环节的数据，通过网络上传至中央服务器，以供消费者查询验证，实现从农场到餐桌的信息透明，从而保证食品安全，增强消费者的信心。

4.4智能交通

智能交通系统主要是将物联网技术中的RFID技术、智能感知技术、无线通信技术应用于城市交通管理。通过对车辆、天气、路况、交通事故的实时感知与监控，实现智能交通监控、智能交通管理（实时、动态协调交通情况）、智能停车管理及不停车收费系统等。为解决城市交通拥堵问题提供新的解决方案。

5结语

物联网把传统的互联网扩展到了更为广泛的物理世界，引领了新时代信息化产业发展的浪潮，是信息化发展的又一大趋势，必将对社会生活和经济发展带来深远影响。随着技术的不断发展和完善，物联网将被更加广泛地应用于各行各业，不断推进“智能型”社会的发展和实现。