物联网无线感知设备检测技术研究

摘要：近几年，物联网应用场景的不断拓展和深化，对无线感知设备的需求也在不断变化和增加，通过对物联网无线设备检测能够更好地满足物联网应用的需求，推动物联网技术的发展和应用。基于此，该文就物联网无线感知设备检测技术进行了研究，以期能够为物联网的可持续发展提供科学的参考依据。

关键词：物联网；无线感知设备；检测技术

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.008

中图分类号：TN 92 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）09-00-03

Research on Detection Technology of Wireless Sensing Devices in IoT

LIN Dayi

（The State Radio Monitoring Center Testing Center， Beijing 100041， China）

Abstract： In recent years， with the development and deepening of IoT application scenarios， the demand for wireless sensing devices is also changing and increasing， promote the development and application of IoT technology. Based on this， this paper studies the detection technology of wireless sensing devices in the IoT in order to provide scientific reference for the sustainable development of the IoT.

Keywords： IoT; wireless sensing device; detection technology

0 引言

物联网技术是将各种物理设备连接到互联网上，实现设备之间的信息交换和互联互通，从而实现智能化、自动化的管理和控制。在物联网系统中，无线感知设备扮演着感知和采集环境信息的重要角色，如温度、湿度、光照等数据。这些数据对于实现智能化的决策和控制至关重要，而通过检测可以确保相关设备的运行稳定性，有助于推动物联网的可持续发展。

1 物联网概述

物联网技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。其体系结构如图1所示。

（1）感知层。该层主要包括各种传感器、执行器和嵌入式系统。传感器可以感知环境中的各种数据，如温度、湿度、光线、声音等，执行器则可以根据数字系统的指令执行相应的动作。这些传感器和执行器通过各种通信技术将采集到的数据传输到网络层。

（2）网络层。该层是连接感知层和应用层的桥梁，负责数据的传输和通信。这一层包括了各种通信技术和网络协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa等。它们可以根据不同的应用场景和要求选择合适的通信方式，并通过路由器、网关等设备将数据传输到互联网或者私有网络[1]。网络层技术的关键在于确保数据的安全、稳定和高效地传输，因此物联网中的网络技术往往需要考虑到能耗、带宽、延迟等因素，以及数据加密、身份认证、访问控制等安全机制。

（3）应用层。该层技术是物联网的最上层，直接面向用户和应用场景。这一层包括了各种应用软件、平台和服务，如智能家居系统、工业自动化系统、智慧城市解决方案等。应用层技术可以利用网络层传输过来的数据，进行数据分析、处理和展示，为用户提供各种智能化的功能和服务。在应用层技术中，最重要的是数据分析和人机交互。通过对大数据的分析，可以从海量的数据中挖掘出有价值的信息和规律，为用户提供个性化的服务和决策支持。

（4）公共技术。该技术是为整个物联网生态系统提供支持和基础设施的技术。这一层包括了各种标准、协议、安全机制、管理平台等。例如，物联网中的标识技术（如RFID）、数据传输协议（如MQTT）、安全认证机制（如OAuth）、设备管理平台（如IoTHub）等。公共技术的作用是提供统一的标准和规范，促进物联网设备和系统之间的互操作性和互联互通[2]。

2 无线感知设备在物联网中的重要性

2.1 数据采集与传输

无线感知设备通过各种传感器技术，可以实时地感知环境中的各种数据，如温度、湿度、光线、声音、运动等。这些数据是物联网系统的基础，为后续的数据处理和应用提供了必要的信息支持。与有线传感设备相比，无线感知设备具有更大的灵活性和可扩展性，可以覆盖更广泛的区域，满足不同场景下的需求。同时，无线感知设备采用无线通信技术，可以将采集到的数据实时地传输到物联网系统中，实现数据的远程监测和控制。这种实时性和远程性为各种行业的应用带来了便利，如工业生产监控、农业环境监测、智能家居控制等。

2.2 网络覆盖与部署

由于无线感知设备不受布线限制，可以灵活地部署在各种环境中，因此可以实现更广泛的网络覆盖。无线感知设备可以通过自组网或网络中继的方式，实现大范围的网络连接，构建起覆盖范围广、节点密度高的物联网系统。在一些特殊环境中，如野外、建筑物内部或移动车辆上，无线感知设备的部署尤为重要。它们可以实现对这些环境的实时监测和管理，为应急响应、资源调配等提供重要支持[3]。

2.3 节能与成本效益

相比有线感知设备，无线感知设备通常更为节能，可以利用低功耗的无线通信技术，实现长时间的运行。这对于一些需要长期监测的场景尤为重要，如环境监测、智能交通等。同时，由于无线感知设备不需要铺设大量的布线，可以降低建设和维护成本，提高了物联网系统的整体成本效益，只需要通过部署大量的无线感知设备，可以实现对于整个城市、工厂、农田等范围的全面监测和管理，为城市智能化、工业自动化、农业精准化等提供了可能。同时，无线感知设备也是实现物联网智能化应用的关键。通过采集环境数据并利用人工智能、大数据分析等技术，可以实现对于环境的智能感知、预测和控制，为人们的生活、工作提供更加智能化、便捷化的服务和体验。

3 无线感知设备的技术原理

3.1 无线通信技术

无线通信技术是实现感知设备与网络连接、数据传输和远程控制的基础。无线感知设备通常采用无线传感器网络（WSN）技术实现数据的采集和传输，WSN是一种由多个分布式传感器节点组成的网络，节点之间通过无线通信进行数据交换和协作，每个节点都配备有感知器、处理器、无线通信模块和电源等组件，可以实现对环境参数的实时监测和数据传输，通过部署多个节点构建覆盖范围广泛的感知网络，可以实现对大范围区域的实时监测和数据采集。随着物联网技术的不断发展和进步，无线通信技术也在不断创新和完善，为无线感知设备的应用提供了更多的选择和可能性[4]。

3.2 传感器技术

传感器是无线感知设备中的核心组件，用于感知环境中的各种参数，如温度、湿度、光照、压力等，并将这些参数转换为电信号或数字信号，以便进行处理和传输。具体来说，传感器技术在无线感知设备中起到了感知环境信息的关键作用，无线感知设备通常搭载各种类型的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、压力传感器等，以实时监测环境中的各种参数，这些传感器可以将环境中的物理量转换为电信号或数字信号，然后通过数据采集模块传输到处理器进行处理和分析。一般来说，在无线感知设备中，传感器技术的选择通常取决于具体的应用场景和需求，比如对于需要高精度温度监测的应用场景，可以选择精度较高的热敏电阻传感器；对于需要在低光条件下进行光照监测的应用场景，可以选择灵敏度较高的光敏电阻传感器。

4 物联网无线感知设备检测内容

4.1 性能测试

性能测试主要关注设备在各种工作条件下的性能表现，包括传输性能、能耗、覆盖范围、灵敏度和抗干扰能力等方面。这些测试项目的全面评估可以确保设备在实际应用中的可靠性和稳定性，为用户提供选择合适设备和进行系统验收的依据。

（1）传输性能。主要包括数据传输速率、延迟和丢包率等指标的评估。数据传输速率是指设备在单位时间内能够传输的数据量，它直接影响到设备在实时监测和数据传输方面的效率；延迟是指数据从发送端到接收端所需的时间，对于某些实时监测和控制应用来说，低延迟是至关重要的；丢包率则是指在数据传输过程中丢失的数据包的比例，它反映了设备在传输过程中的稳定性和可靠性。

（2）能耗。评估设备在不同工作模式下的能源消耗情况可以帮助用户了解设备的电池寿命和使用成本。对于一些需要长时间运行或在偏远地区部署的应用来说，低能耗是非常重要的，因此对设备的能耗进行全面评估是十分必要的。

（3）覆盖范围。通过测试设备在不同距离和障碍物下的信号覆盖范围，可以评估设备在不同环境下的通信稳定性和覆盖能力，由于信号的覆盖范围直接影响到设备的可用性和可靠性，因此该项此时结果对需要覆盖较大区域或在复杂环境中使用的应用来说尤其重要。

（4）灵敏度和抗干扰能力。灵敏度是指设备对信号强度的敏感程度，而抗干扰能力则是指设备在外部干扰的情况下能够保持正常工作的能力。这些指标直接影响到设备在复杂环境下的性能表现，例如，在城市中的高密度无线网络环境中或是在工业场所存在大量干扰源的情况下。

4.2 一致性测试

一致性测试旨在确保同一型号的设备在不同时间、不同地点或不同生产批次下具有一致的性能和特性，以及设备在不同固件版本下的功能和性能是否保持一致。

（1）硬件一致性测试。旨在确保同一型号的设备在不同批次之间具有一致的性能和特性。在物联网行业中，由于设备通常是大规模生产的，因此生产过程中可能存在一些微小的差异，如材料选用、生产工艺等，这些差异可能会对设备的性能产生影响。硬件一致性测试通过对不同批次的设备进行全面的性能比较和评估，以确保它们在各个方面的一致性，如传输性能、信号覆盖范围、能耗等，这样可以帮助制造商发现潜在的问题并及时进行调整，保证设备在不同批次之间的一致性，提高产品的质量和稳定性[5]。

（2）软件一致性测试。侧重于测试设备在不同固件版本下的功能和性能是否保持一致。随着技术的不断发展和用户需求的变化，设备的固件通常会进行更新或升级，以改进性能、修复漏洞或添加新功能。然而，固件升级可能会导致设备性能或功能发生变化，甚至出现兼容性问题。因此，软件一致性测试通过比较不同固件版本下设备的性能和功能，确保固件升级不会对设备的性能和功能造成负面影响。这有助于确保用户在升级固件后能够正常使用设备，并且设备在不同固件版本下的性能和功能保持一致。

4.3 互操作性测试

互操作性测试旨在验证设备是否与其他设备和系统有效地进行通信和协作。互操作性测试对于确保物联网系统中各个组件能够无缝协同工作至关重要，它不仅能够确保设备之间的兼容性，还能够验证设备与标准通信协议的符合程度，从而保证物联网系统的稳定性、可靠性和可扩展性。

（1）协议兼容性测试。在物联网中，不同设备之间通常使用标准的通信协议进行数据交换，如MQTT、CoAP等。而这些协议的实现可能存在差异，导致设备之间无法正常通信。因此，互操作性测试需要验证设备是否符合标准的通信协议，以确保设备能够与其他设备和系统进行有效的通信。这种测试通常涉及模拟各种场景和消息传递，以确保设备能够正确解释和响应来自其他设备的指令和数据。

（2）设备互操作性测试。这项测试旨在验证不同厂家生产的设备能够正确交互和协作。在物联网中，往往会涉及到多个厂家生产的设备，它们可能使用不同的通信协议或数据格式，因此需要进行设备互操作性测试来确保它们能够无缝地协同工作。这种测试通常包括模拟各种场景和交互，以验证设备之间的互操作性，例如，一个传感器设备是否能够正确地将数据发送到一个控制器设备，并对其进行操作。

5 结束语

综上所述，通过对物联网无线感知设备的测试验证，可以发现其潜在的问题和改进空间，促进产业技术的创新和进步。针对性地解决技术难题，推动行业向着更加智能化、高效化的方向发展，为物联网产业的长期健康发展提供有力支撑。

参考文献

[1] 闫敏，李林，张宇，李成中，侯琳．物联泛感知融合平台的研究与设计[J]．信息技术与信息化，2024（04）：28-31．

[2] 王伟，尚东方，韩雪．基于时序特征数据高效索引技术的物联网感知设备安全自动监测技术[J]．计算技术与自动化，2024，43（01）：61-65．

[3] 李跇．万物互联成大势物联网发展进入加速期[N]．人民邮电，2023-12-21（001）．

[4] 罗思源，何蓉，拉巴多吉．物联网设备安全防护技术研究[J]．网络安全技术与应用，2023（12）：24-26．

[5] 张晔．提升物联网设备安全性需“内外兼修”[N]．科技日报，2023-07-27（006）．