淺談物聯網技術

鄭曉霞

摘 要 隨著科學技術的發展，物聯網技術逐步應用到各個領域中，其已成為繼計算機、互聯網和移動通信之后人類所關注的科技發展熱點之一。本文從物聯網的概念出發介紹物聯網的體系結構和關鍵技術。

關鍵詞 物聯網 RFID 傳感器技術

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。其定義是：通過射頻識別（RFID）、無線傳感器網絡、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。

物聯網這個概念，在中國早在1999年就提出來了。不過，當時不叫“物聯網”而叫傳感網罷了。中科院早在1999年就啟動了傳感網的研究和開發。與其它國家相比，我國的技術研發水平處于世界前列。2005年11月27日，國際電信聯盟發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了物聯網的概念。2010年全國高等院校物聯網專業學科建設研討會，物聯網專業作為一個全新學科，受到各高校的高度重視。

物聯網典型體系架構分為3層，自下而上分別是感知層、網絡層和應用層。感知層實現物聯網全面感知的核心能力，是物聯網中關鍵技術、標準化、產業化方面亟需突破的部分，關鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本問題。網絡層主要以廣泛覆蓋的移動通信網絡作為基礎設施，是物聯網中標準化程度最高、產業化能力最強、最成熟的部分，關鍵在于為物聯網應用特征進行優化改造，形成系統感知的網絡。應用層提供豐富的應用，將物聯網技術與行業信息化需求相結合，實現廣泛智能化的應用解決方案，關鍵在于行業融合、信息資源的開發利用、低成本高質量的解決方案、信息安全的保障及有效商業模式的開發。

物聯網體系主要由運營支撐系統、傳感網絡系統、業務應用系統、無線通信網系統等組成。

通過傳感網絡，可以采集所需的信息，顧客在實踐中可運用RFID讀寫器與相關的傳感器等采集其所需的數據信息，當網關終端進行匯聚后，可通過無線網絡運程將其順利地傳輸至指定的應用系統中。此外，傳感器還可以運用ZigBee與藍牙等技術實現與傳感器網關有效通信的目的。

運用傳感器網關可以實現信息的匯聚，同時可運用通信網絡技術使信息可以遠距離傳輸，并順利到達指定的應用系統中。

M2M平臺具有一定的鑒權功能，因此可以為顧客提供必要的終端管理服務，同時，對于不同的接入方式，其都可順利接入M2M平臺，因此可以更順利、更方便地進行數據傳輸。此外，M2M平臺還具備一定的管理功能，其介意對用戶鑒權、數據路由等進行有效地管理。而對于BOSS系統，其由于具備較強的計費管理功能，因此在物聯網業務中得到廣泛的應用。

業務應用系統主要提供必要的應用服務，包括智能家居服務，一卡通服務，水質監控服務等，所服務的對象，不僅僅為個人用戶，也可以為行業用戶或家庭用戶。

在物聯網應用中有三項關鍵技術：

（1）傳感器技術：這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數字信號計算機才能處理。信息采集是物聯網的基礎，而目前的信息采集主要是通過傳感器、傳感節點和電子標簽等方式完成的。

（2）RFID標簽：也是一種傳感器技術，RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術，RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。無線射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術。具體的工作原理如下：當裝有電子標簽的物體接近微波天線時，閱讀器受控發出微波查詢信號。安裝在物體表面的電子標簽收到經微波天線發出的查詢信號后，根據查詢信號中的命令要求，將標簽中的數據信息反射回微波天線。微波天線接收到電子標簽反射回的微波合成信號后，經閱讀器內部微處理器處即可將電子標簽中的識別代碼等信息分離出來。這些識別信息作為物體的特征數據被傳送到控制計算機作進一步處理，從而完成與物體有關的信息查詢、統計、管理等應用。整個識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。

RFID系統一般由閱讀器、應答器（標簽）和應用系統三部分組成，通過電波在響應媒介和詢問媒介間傳遞信息。閱讀器，一般是一臺內含天線和芯片解碼器的閱讀（有時還可以寫入）設備，可設計為手持式或固定式；閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。應用系統，一般是由計算機支撐的有線或無線管理系統。

（3）嵌入式系統技術：是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術。經過幾十年的演變，以嵌入式系統為特征的智能終端產品隨處可見；小到人們身邊的MP3，大到航天航空的衛星系統。嵌入式系統正在改變著人們的生活，推動著工業生產以及國防工業的發展。

本文講述了物聯網的概念，體系結構以及物聯網的關鍵技術。目前物聯網的發展正處起步階段，仍然面臨技術完備性不足、產品成熟度低、成本偏高等諸多制約因素，但目前良好的外部環境，將有利于這些問題的解決。相信在不久的將來我們一定會看到一個充滿生機與活力的物聯網。

參考文獻

[1] 甘勇，吉星.RFID中間件關鍵技術研究[J].電子技術應用，2007，33（9）.

[2] 蔣亞軍.基于EPC的物聯網研究綜述.廣東通信技術 2005，25（8）.

[3] 李盧一.物聯網在教育中的應用.現代教育技術.2010.

[4] 馬宇健.基于電子標簽的簽名系統設計與實現.北京：北方工業大學，2009.