物聯網的關鍵技術及應用

王玲玲

摘 要：隨著國家對物聯網產業的重視，物聯網已經提升到國家經濟發展的重要地位，對國家信息化和智能化的發展起到了關鍵作用，已經列入國家信息產業的重要戰略發展規劃，對實體經濟和人們生活水平的提高做出重要貢獻。物聯網就是物與物相連接的網絡，也要通過互聯網來實現。文章重點介紹了物聯網的特征，物聯網的關鍵技術及其應用，并對物聯網的發展現狀進行了論述。

關鍵詞：物聯網；傳感器；應用

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0161-02

Abstract： With the attention of the state to the Internet of things industry， the Internet of things has been promoted to the important position of the national economic development， which has played a key role in the development of national information technology and intelligence， and has been included in the important strategic development plan of the national information industry， making an important contribution to the real economy and to the improvement of people's living standards. The Internet of things is a network of things connected to things， but only realized through the Internet to achieve. This paper focuses on the characteristics of the Internet of things， the key technology of the Internet of things and its application， and discusses the current situation of the development of the Internet of things.

Keywords： Internet of things； sensors； applications

物聯網這個名字對很多人已經不再陌生，隨著物聯網的發展，它對人們生活起到了十分重要的影響，因此物聯網關鍵技術的研究是非常重要的。物聯網是一個新興產業，對國家實體經濟的快速崛起有著至關重要的促進作用，甚至被稱為第三次信息革命。

1 物聯網的定義及特征

物聯網的英文名稱為“The Internet of Things”，簡稱： IoT。簡單一點說，物聯網就是實物與實物通過互聯網進行連接。其實，互聯網還是物聯網的核心，只是變成了是實物與實物之間的連接。通常人們對物聯網的理解僅限于傳感設備、網絡等，實質上其可以通過紅外感應、定位、掃描系統等方式收集信息，再通過互聯網進行收集分析和傳遞，從而實現智能管理的一種方式。國際上，一般將物聯網定義為具有一定身份、屬性、特征的物品，通過通信協議進行配置的網絡設置，他們是由一個綜合信息網絡進行連接。物聯網的底層包括傳感器網絡，通過RFID和傳感器實現信息的采集與控制。核心網絡就是將對象與對象相互連接的基本網絡。物聯網的基層網絡種類繁多，根據應用的需要，它可以是一個公共通信網、一個工業專用網，甚至是一個專門用于物聯網的新建通信網，或者當需要使用公共網絡來傳輸信息時，不只是互聯網能夠成為物聯網的基本網絡。

2 物聯網的關鍵技術

物聯網的體系結構主要由感知、傳輸、支持和應用四個層次組成。網絡感知主要是基于靜態和動態信息，如物質屬性、環境狀態、行為情境等。傳感器網絡包含藍牙、Wi-Fi、RFID、無線通信和其他相關技術。物聯網技術平臺主要在終端和物聯網，與現有的網絡和系統之間，提供物聯網應用不同的網絡功能，在網絡體系結構中，構建一個更適合的統一服務平臺的行業應用，提供統一的信息服務支持。（1）射頻識別技術。射頻識別系統（RFID，Radio Frequency Identification）一般是由讀寫器、應答器（標簽）、應用系統這三部分組成，它們通過電波在響應介質和查詢介質之間進行傳輸信息。讀寫器一般是連接到計算機，然后讀標簽信息傳送到計算機。根據不同應用程序的要求，后端應用系統在某些智能控制器中不是必要條件。（2）傳感器技術。傳感器技術（Sensor）——物聯網的關鍵技術，它通過將采集到的各種信息信號轉換成電信號，然后通過處理，進而對特定范圍參數進行檢測。無線傳感器網絡就是由分布在某一范圍的各個傳感節點組成的網絡。（3）嵌入式系統技術。嵌入式系統（Embedded System）是一個將軟件和硬件進行集合的計算機系統。嵌入式系統是物聯源頭，已經成為一種重要的物聯網技術，對物聯網的發展起到了至關重要的作用。（4）云計算技術。云計算（Cloud Computing）是通過網絡將分散的數據分別進行處理計算，從而避免了由一個計算機完成計算帶來的局限性。在物聯網運行過程中，需要不斷地接受外部數據，計算量成數倍增長，通過云計算就能順利地開展大數據運算，提高效率。所以說，如果物聯網失去云計算的服務，物聯網的發展將大大受到制約。

3 物聯網的應用

3.1 智能交通

物聯網技術在城市道路交通方面的應用已經非常成熟，無時無刻不在影響人們日常出行方式。由于國家的發展、人們生活水平的不斷提高，城市中的車輛數量也越來越多，城市的交通擁堵問題已成為各個城市的重大難題之一，也讓居住在城里的人感到煩惱。如果采用智能交通系統，人們通過相關網站或手機軟件就能夠及時了解城市道路的運行情況，選擇合適的交通路線，避開出行高峰，或者避開車輛密集的擁堵路段，讓人們出行更加快捷，也降低了交通管理部門人力物力財力的投入。國內的高速路口基本都已經設置了道路自動收費系統，有的是ETC，甚至有的是支付寶或微信，讓車輛能夠快速通過高速出入口，無需人工發卡或收費，改善了浪費時間排隊的環境，避免了高速口排隊擁堵的現象，同時也改變了高速公路管理單位的人員配備現狀，實現了全部智能化，這就是智能交通的優勢體現。在城市公交車上安裝定位系統，乘客通過相關軟件或信息系統，能夠隨時了解公交車的位置、數量等信息，讓人們在選擇出行方式時更加準確、便利，也大大提高了公共交通的利用率，提高了人們的出行效率。另外，在大城市或地價比較高的城市，停車位置比較少，主管部門在城市規劃中沒有考慮到車輛不斷增多的實際情況，因此，很多大中城市通過智能管理系統實現對停車位的管理和監督，人們在選擇停車位時可以通過網頁或手機的客戶端，及時了解目的地的車位情況，選擇最經濟、最便捷的停車路線，提高了城市車位利用率，滿足人們的停車需求。

3.2 智能家居

物聯網在智能家居方面也有非常多的應用，比如說智能空調、智能掃地機器人、智能健康設備等等，這些智能家居已經深入人們生活，大大改善了人們的生活質量。當家里沒有人的時候，可以用網絡通過移動終端等設備操控家里的空調，調節溫度，甚者還可以讓智能家居系統學習用戶的日常使用習慣，智能判斷用戶需要的溫度或啟動時間，讓智能空調自動調節溫度，一年四季都能夠享受到適宜的居住環境。用戶還可以通過智能手機客戶端實現智能照明的開關、調控燈泡的亮度和顏色等等，讓智能照明系統滿足人們不同的需求，讓生活更有情趣，提高人們的生活品味。智能家居中的智能插座可以實現讓用戶通過手機客戶端，對插座的開關進行智能控制，隨時進行電源的開關，合理優化用電方式，節約用電，還能夠讓用戶及時了解一定時間范圍內的家庭用電情況，了解哪些是耗電設備，如何避免用電浪費。智能健康設備能夠了解用戶的健康情況，制定合理的健康計劃，現在人們越來越關注健康長壽，這也是這些智能設備發展如此迅速的原因。如有存在牙齒健康問題，智能牙刷能夠及時發現，并提醒用戶進行牙齒修復或保養，同時可以制定健康的護牙方案，聯系專業牙科醫生為用戶提供上門服務，改善牙齒病況，提高人們的生活質量。在家中安裝智能攝像頭或智能警報系統，可以在家里出現特殊情況時，實現自動報警，或及時通知相關人員進行處理，避免造成用戶的重大損失。

3.3 公共安全

現如今，人們對生存條件越來越重視，將物聯網技術應用在公共安全領域也越來越多。在煤礦安全系統中，人們可以通過智能設備時刻對井下人員的安全以及關鍵設備進行監測，降低事故發生的概率，提高搜救效果。在城市公共安全中，如石油化工領域，可以通過氣體傳感器、壓力傳感器等設備進行有害氣體濃度及工作環境壓力的檢測，大大減小事故發生的概率。通過對涉及公共安全的相關領域場所進行實時監控、智能分析，對異常行為、突發事件進行監測，使社會治安動態防范系統具有智能判斷能力，從而有效地提升了國家公共安全的防范能力。2013年美國相關部門通過物聯網智能設備，能夠監測海洋深處的變化情況，開展了一系列海洋的污染防治、資源開采等工作，對海嘯也可以進行預警。通過對臺風、火山、海嘯等自然災害天氣的監測，提前制定應對方案，將自然災害對人們生活財產的損失降到最低，為搶險救災爭取寶貴的時間。

3.4 環境監測

隨著物聯網技術在環境監測的廣泛應用，通過物聯網技術，人們可以實時了解大氣、土壤、森林、水資源等環境方面的各項指標，這將對改善人類生活的環境起到非常大的作用；中國由于城市的快速發展所帶來的工業污染、汽車尾氣等造成PM2.5的污染日益嚴重，近幾年，國家環境保護主管部門通過物聯網技術開展了針對防治PM2.5污染的多項工作，已經實現了舉世矚目的成效。由南京郵電大學與南京省生態環境監控中心、南京三寶科技集團有限公司等共同開發的“智慧協同混合域生態環境監控服務系統及應用”項目就是其中一個物聯網防治空氣污染的非常具有示范性項目。他們將數據傳感器放置在城市的各個監測點，然后將采集到的數據經過處理實時集中匯總到監控平臺，這樣既不用擔心工廠偷偷排放污染物，也不用派人逐一采集數據，具有非常好的控制性，既節省了人力、物力又方便督促監控區域的空氣質量的改進。可以看出，物聯網技術的發展對人們生活的環境改善一定會起到極大的促進作用。

4 結束語

近些年，物聯網雖然在迅猛發展，但其在發展的同時也遇到一些難題，主要表現在：傳統互聯網的標準并不適合物聯網，物聯網應該建立自己的管理和運行標準，讓物聯網的發展有法可依，少走彎路。物聯網自身就是一個復雜的網絡體系，與其他行業交叉相融，如何能夠分辨好各行業與物聯網直接的區別，更好地讓物聯網為實體經濟做好服務，也是應該不斷探索的問題；另外，構成物聯網所需的各個環節中，需要投入大量的財力、物力、人力，這不是中小規模企業可以承受的，此種情況就必須由國家主導，制定鼓勵政策，讓有實力的大公司和大集團加入物聯網發展的行列，做物聯網發展的排頭兵。因此，物聯網的發展仍然任重而道遠，需要國家和各個行業的相關從業人員共同努力，實現物聯網的可持續發展。

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