物聯網的關鍵技術及計算機物聯網的應用

孫國勇

【關鍵詞】計算機 物聯網 關鍵技術 應用

1 物聯網的相關介紹

1.1 物聯網的概念

物聯網（Internet of things）是科技高速發展的產物，也是信息時代發展的象征。從字面意思來看，物聯網就是通過互聯網將相同的或者不同的物體連接起來。從中，可以了解到物聯網是建立在互聯網的基礎上發展的，它是互聯網功能的一次延伸，應用創新是其發展的關鍵因素。從深層次來說，物聯網就是通過局域網或者互聯網等通信技術，并運用一定的手段將傳感器以及控制器、各類設備、物資等以一種全新的方式聯系到一起，為人與物、物與物之間的聯系搭建平臺，實現信息智能化以及遠程控制的網絡，但需要注意的是物聯網上所包含的機器設備、資源以及通信等元素都具有個性化以及私有化的特征。

1.2 物聯網的基本屬性及特征

物聯網以其特殊的方式突破了時間、空間的限制，實現了人與人、人與物、物與物之間通過網絡或者其他的一些路徑的聯系。因此，物聯網的屬性有集中、內容、收集以及情景的連接。物聯網中的物體包含以下幾個特征：首先，物體既可以是實物，也可以是虛擬物品。物體能夠通過使用一些標識來識別。同時，物體通過互聯網能夠在現實的物理世界與虛擬的數字世界進行信息的交換；其次，物體能夠利用傳感器與周邊的環境進行交互。物體能夠在資源以及服務等方面與其他物體進行競爭；最后，物體具有社會、自控、自我復制的特征。

2 物聯網的體系結構

物聯網的體系結構可以分為感知、接入、網絡、服務管理、應用等幾個層次。

2.1 感知

通過使用不同類型的傳感器對物質的相關屬性、周邊環境、活動趨勢等靜態或者動態的信息進行收集與分析，并依據具體的目標任務，采用協同方式從不同角度對信息進行全面的控制，進而將所獲得的信息傳入網絡，實現資源的共享。

2.2 接入

利用現有的網絡設施，如無線網、局域網、衛星以及移動通信網等，將感知獲得的信息傳入網絡。

2.3 網絡

建立無線網絡平臺，并把傳入的信息進行科學合理的整合，構建超大規模的智能網，為大行業提供高效、可靠的網絡平臺。

2.4 服務管理

通過大型的計算機系統，對現有的網絡信息進行及時的管理控制，為上層應用提供優質服務。

2.5 應用

這是物聯網的基本設施，它根據不同行業的實際需求，為他們提供個性化應用，如自然災害的預測以及監測、智能電網、遠程醫療以及實時健康監測等。

3 物聯網的關鍵技術分析

3.1 射頻識別技術

射頻識別技術，又叫做電子標簽，是物聯網能夠順利運行的核心技術。它使用射頻信號并通過交變磁場或者電磁場，進行信息傳遞，同時利用所傳遞的信息來識別物體。該技術由標簽、閱讀器以及天線構成。其中，標簽是在放在物體之上的，起分辨物體的作用；閱讀器是用來讀取或者輸入標簽上所包含的信息；天線介于標簽與閱讀器之間，作為一種傳播介質，起傳遞信號的作用。該技術的應用思路為：通過利用現如今的科學信息技術，實現對不同物體（設備、信息、人員等資源）在移動或者動態等狀態下的識別管理。

射頻識別技術因其抗干擾性以及高適用性，能夠對各種物體進行追蹤管理，因此深受各行各業人員的喜愛。其應用的成功典范就是高速公路的自動收費系統。目前，該技術在碰撞、信息物品安全以及用戶隱私、射頻天線等方面還存在不足。

3.2 傳感器技術

因為物聯網需要與自然環境進行長時間的接觸，因此，傳感器有時會在極端惡劣的環境中工作，這對傳感器的技術設計以及應用提出了巨大的挑戰。傳感器的核心功能是采集信息。如果將計算機看做一個能夠收集、匯總、分析信息的人腦，把計算機網絡的通信系統看做人腦的神經系統，那么，傳感器就是我們對周圍環境進行感知的器官。總之，傳感器就是將感知到的信息利用一定的手段，并按照一定的規律轉變為能夠傳輸的信號的設備裝置。傳感器技術在現代社會中具有十分重要的地位，如果沒有傳感器技術，那么感知到的信息就不能夠準確的轉換，這就會導致物聯網信息的失真。

目前，傳感器技術主要從兩方面進行研究，即信息的感知、傳感器自己的智能化以及網絡化的管理。其未來的發展方向為功能多樣化、傳輸智能化、材料新型化，與前沿科技相結合（如生物科學技術）等。

3.3 網絡通信技術

盡管物聯網的功能多樣、概念外延較為廣泛，其仍是建立在網絡通信技術的基礎之上的。網絡通信技術并不是一個單一的技術，而是一個技術集合體，它包括有限傳輸以及無線傳輸、網關以及交換等技術。其中，M2M技術是物聯網網絡通信的核心技術，是機器與機器之間（machine to machine）、人與機器之間（man to machine）、機器與移動網絡之間（machine to mobile）以及人與人之間（man to man）的聯系。該技術應用范圍十分廣泛，它能夠實現遠距離的連接技術（如GSM或者GPRS、UMTS）以及近距離的連接技術（如wife、ZigBee、 以及藍牙等）的有效結合，同時，它能夠結合XML以及網絡位置服務等技術，進行安全隱私的保護、貨物位置的追蹤等。現如今，該技術的研究方面側重于機器與機器之間的無線連接，為物聯網提供一個安全可靠的信息傳輸通道。

4 物聯網的應用分析

物聯網被廣泛應用于各行各業，包括交通、環境保護、辦公環境、公共安全、家居生活、風險監測、健康實時管理以及老人、兒童護理等多個方面。它的出現，將線下的各種資源通過互聯網聯系在一起，促進了產業的轉型升級，便利了人們的生活，為社會的發展提供了新的推動力。其在現實生活中的成功應用主要在以下幾個方面：

4.1 物聯化身份控制器

目前，研究院以及高校實驗室都會配置一些貴重的精密儀器設備，但人工的管理對于這些儀器設備的使用以及保養等不能做到面面俱到。而物聯化身份控制器很好的解決了這一問題。

實驗室中的所有設備無論是否聯網，都能通過該控制器實現設備的使用權限控制、對使用者進行身份識別以及使用的時間、時長記錄等。

4.2 智能電網

智能電網利用一系列技術以及設備，如計算機網絡技術、通信技術、傳感器、處理器等，構建一個能夠自動判斷、自動調節以及自動監測的多能源統一接入電網，并進行分布式管理的智能網絡。該網絡能夠對電網運行狀態以及用戶實時用電信息進行收集以及匯總，通過全面分析，選擇最合適的配電方案，將電能安全送到最終的用戶家中。智能電網的運用能夠提高電能輸送的安全性以及可靠性，有助于實現電能的優化配置。

4.3 智能交通

智能交通就是充分利用網絡通信、傳感器技術以及自控技術、計算機系統等，對道路交通進行實時監控以及管理等，它能夠及時發現道路堵塞、交通事故發生等現象，并及時的進行交通疏導，有助于緩解道路交通壓力。同時，它能夠將道路前面發生的交通事故及時的告知車輛駕駛員，避免二次事故的發生。當然，在惡劣天氣中，它還能夠對道路情況進行監測，并反饋給駕駛員，提高其行車安全。

4.4 物流管理

物流管理是物聯網最初的應用領域，它將傳感器技術引入物流管理的每一個環節，包括商品的生產、出產、包裝、銷售、物流派送以及服務等環節，使管理者能夠對物流進行智能化、信息化管理，可以實現每一環節時間、資金的最優配置，從而使總成本得到節省，提高物流管理的效率。物聯網的關鍵技術，即標識追蹤、定位技術，能夠實現物流管理的智能調配，提高物流管理的科學性。

4.5 醫療管理

將物聯網引入醫療領域，能夠實現醫療數據的科學管理，如能夠實現病人身份掃碼驗證、病例錄入查詢、藥品采購以及使用信息查詢、病人身體特征實時監控等方面的管理。同時，還可將藥品的驗證信息傳到相關網站，便于醫生以及病人對所用藥品進行真偽查詢等。

5 物聯網未來發展建議

物聯網作為一個剛剛起步的行業，其有很大的發展潛力。我國的物聯網在眾多人員的共同努力下，擁有了長足的進步，但和西方發達國家相比，仍存在較大差距。因此，在未來，我國的物聯網產業應做到：首先，要加大科技以及資金的投入，積極研發該產業的核心技術，提高專利數量；其次，應制定或者完善關于物聯網的相關制度，規范其產業發展行為，同時，加強國際間的合作與交流，積極借鑒國外優秀制度；最后，國家應加強對物聯網的政策支持，發揮物聯網成功典范的帶動作用。

6 小結

物聯網是集多種技術于一身的新型技術，它的出現是時代發展的需要，也是科技發展的必然結果。我們應深入發展物聯網的幾個關鍵技術，擴大其應用領域。

參考文獻

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