物聯網關鍵技術及其應用前景研究

【摘要】物聯網（The Internet of Things）集新理念和新技術于一體，將以往關聯并不密切的材料技術、生物技術、電子技術、機械技術以及通信技術等高度融合為一個整體，使通信由人和人轉向到人和物、物和物的拓展得以實現，視為繼計算機與互聯網后的第三次全球范圍內的信息產業浪潮，物聯網行業具有巨大的潛在市場規模和廣泛的應用前景，受到世界各領域的重視。基于此，筆者在物聯網概念及其特征介紹的基礎上，著重分析了物聯網關鍵技術，并且通過相關應用案例闡明物聯網的應用前景及發展物聯網的建議。

【關鍵詞】物聯網；關鍵技術；應用前景；建議

1.物聯網概念及其重要特征闡述

1.1 物聯網概念：物聯網（The Inter-net of Things）廣義而言之，把各種信息傳感設備同互聯網相結合而形成的巨大網絡，通過人與物以及物與物間的信息交互，達到信息網絡同物理空間的融合。具體而言之，物聯網通過信息傳感設備，諸如：激光掃描器、全球定位系統（Global Positioning System）、紅外感應器以及射頻識別（RFID）等，根據約定的網絡協議，將物品同互聯網相連接，實施信息交換與通訊，從而實現一系列管理工作，如對物品的智能化識別、監控和跟蹤以及定位。

1.2 物聯網的重要特征：

①智能化。網絡系統具有智能控制、自我反饋以及自動化的特點；

②互聯網特征。物聯網是基于互聯網的拓展和延伸的一種網絡，旨在解決與處理人和物、物和物間通信的網絡形態，雖然其終端具有多樣化，然而，互聯網仍是其核心與基礎；

③識別與通信。只有具備物物通信以及自動識別功能的“物”才能夠納入物聯網。可將微型感應芯片植入物體上，使其變為有“知覺和感受”的物品，這是互聯網無法比擬的，物聯網的此種特征功能的實現主要借助于射頻識別技術（RFID）。

2.物聯網的關鍵技術分析

2.1 傳感器技術（Transducer Techno-logy）

傳感器技術可謂一項高新、前沿技術，主要研究從自然界提取信息并識別和處理這些信息，實現在物聯網中人和物之間的信息交換。傳感技術的核心是傳感器。傳感器是對各種裝置和信息系統進行信息采集的關鍵器件。其是一種可感知被測指標的某一確定信息（紅外線、磁場大小和溫度等），并根據特定的規律轉為同其相對應的可輸出信號的設備。傳感器一般由轉換元件與敏感元件構成，其類型多樣化，具有廣泛的應用領域，包括航空航天技術、環境保護以及工業生產自動化等領域。而現階段，傳感器技術也面臨著一些困難和挑戰，諸如：在自適應性和智能性方面，傳感器網絡突顯出不足以及單個節點信息不完全性或不準確性；在能量處理與傳感能力方面，傳感器也表現出一定的限制性。因此，傳感器技術的發展和突破主要體現在：其一，加強傳感器自身網絡化、智能化；其二，感知信息方面。

2.2 網絡通信技術（Network Commun-ication Technology，NCT）

不管物聯網概念怎樣延伸與拓展，其不可取代的關鍵技術仍是最基礎的物與物間的感知與通信。NCT主要包括網關技術、組網技術、交換技術以及（有）無線傳輸技術等。實現物聯網的關鍵是M2M（Machine to Machine）技術。M2M技術有廣泛的使用范圍，能夠結合遠距離連接技術，諸如GSM（全球移動通信系統）/GPRS（通用分組無線服務技術）/UMTS（通用移動通信系統）等，亦能夠結合近距離連接技術，諸如：UWB、RFID、WIFI等。現階段，M2M技術側重于Machine to Machine（機器對機器）的無線通信，今后會在工控、水利、氣象、軍事等各領域應用。而通信網絡技術作為為物聯網數據提供服務支持與信息傳送的基礎通道，怎樣基于現有網絡增強通信網絡技術的專業性，以適應物聯網低數據性和低移動性等業務需求，是當前需要研究的重點。

2.3 射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）

RFID系統由信息處理系統、讀寫器以及RFID電子標簽構成，RFID為物品貼上電子標簽，在帶有電子標簽的物體上通過讀寫器時，無線電波會把標簽中所帶有的信息數據傳遞給特定的信息讀寫器，再通過讀寫器傳遞給信息處理系統，信息處理系統按照需求進行相應的數據控制以及處理工作，從而達到高效管理物品的目的。因此，RFID技術是一種非接觸式自動識別技術。現階段，RFID技術在物流管理等方面都有應用，極大程度上提高了該行業的管理效率，而RFID在發展中也存在著諸如產品測試、安全隱私、芯片成本等諸多問題，有待相關人員做進一步解決和處理。

3.物聯網技術的應用前景研究

目前，物聯網技術已經應用在我國諸多領域，這些成功的應用案例不僅是物聯網取得更大發展的先決條件，而且也為今后深層次研究物聯網的應用前景指明了方向。

①智能交通。通過傳感器、自動控制和計算機等先進技術，實現交通事故檢測和道路聯網監控，從而智能化地調配與管理交通車輛。此外，各地區也加大了路網檢測信息采集裝置的設置密度，部分道路已實現全程監控。交通智能化能夠提高行車安全，解決交通堵塞，對確保司乘人員生命財產安全，提高交通運行效率有著重要的現實意義。

②智能電網。通過IT技術、數字化通信、嵌入式處理器和傳感器構建一種智能化網絡系統，該系統將各能源統一入網且進行分布式管理，實時監控與采集電網和客戶用電信息。電網智能化旨在持續安全的供電的同時保護環境，具有廣泛的影響力，勢必會推進物聯網技術在其他行業的應用。

③醫療衛生管理。借助物聯網技術，把藥品的產地、名稱、規格、運輸、銷售等一系列環節上的信息數據儲存在電子標簽中，可實現全過程的追溯；同時，通過RFID技術建立醫療衛生監督體系，不僅能夠在檢驗檢疫中追蹤病源，而且可以有效管理病菌攜帶人員。

4.發展物聯網技術的建議探討

綜上所述，物聯網具有巨大的發展空間，我國物聯網產業雖已有一定的應用基礎，而相比于發達國家仍有差距，需在以下幾方面重視和努力。其一，進一步完善個人隱私保護和信息安全等相關法律法規，切實增強物聯網的安全性；其二，政府相關部門應注重政策引導，建設物聯網應用的典型示范工程，帶動物聯網產業的發展；其三，我國應抓住機遇，增強和促進同國際間的合作與交流，積極參與國際物聯網標準的制定；最后，在數據處理、芯片和傳感器等核心技術方面，加大研發投入，集多方資源，協同研究，攻克物聯網關鍵技術難關。

參考文獻

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