浅谈物联网技术及应用

　　摘要： 介绍了物联网的概念、发展与应用前景。以物联网的关键技术为基础， 阐述物联网在人们生产生活等领域的典型应用， 探究物联网的发展方向。

　　1  物联网的概念

　　物联网是在计算机互联网的基础上， 利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术， 构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。物联网内每个产品都有一个的产品电子码， 叫做EPC, 通常EPC 码被存入硅芯片做成的电子标签内， 附在被标识产品上， 被高层的信息处理软件识别、传递、查询， 进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务， 就是物联网。RFID 即射频识别， 是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据， 识别工作无须人工干预， 作为条形码的无线版本， RFID 技术具有条形码所不具备很多优点。特别是电子标签与产品电子编码EPC、互联网技术的融合， 孕育出被称为下一代互联网的物联网。

　　2  物联网的关键技术

　　物联网要实现物与物之间的感知、识别、通信等功能需要有大量先进技术的支持。目前物联网关键性的技术包括： 感知事物的传感器网络技术， 联系事物的组网和互联技术， 判别事物位置的定位系统， 思考事物的智能技术， 认识事物的射频识别技术RFID 以及提高事物性能的新材料技术。

　　2. 1  传感器网络技术

　　传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”, 能够探测、感受外界的信号、物理条件或化学组成， 并将探知的信息传递给其他装置或器官。目前传感器节点技术的研究主要包括传感器技术、RFID 射频技术、微型嵌入式系统。

　　其中传感器技术是研究的重点， 因为传感器节点技术是传感网信息采集和数据预处理的基础和， 而传感器技术则是传感器节点技术的前提。随着科技技术的不断发展，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化， 朝着智能传感器、web 传感器的方向发展。

　　2. 2  组网和互联技术

　　传感器组网和互联技术是实现物联网功能的纽带， 主要研究方向包括： 构建新型分布式无线传感网络组网结构； 基于分布式感知的动态分组技术； 实现高可靠性的物联网单元冗余技术； 无缝接入、断开和网络自平衡技术。

　　2. 3  定位系统

　　卫星定位系统（GPS） 是一种结合卫星及通讯发展的技术， 利用导航卫星进行测时和测距， 从而实现物体的定位。卫星定位系统由三部分组成： 空间部分——GPS 星座； 地面控制部分——地面监控系统； 用户设备部分——GPS 信号接收机。

　　2. 4  智能技术

　　智能技术是为了有效地达到某种预期的目的， 利用知识所采用的各种方法和手段。通过在物体中植入智能系统， 可以使得物体具备一定的智能性， 能够主动或被动地实现与用户的沟通， 也是物联网的关键技术之一。主要的研究内容和方向包括： 人工智能理论研究、先进的人- 机交互技术与系统、智能控制技术与系统、智能信号处理。

　　2. 5  射频识别技术RFID

　　射频识别是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据， 识别过程无须人工干预， 可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合， 可实现范围内物品跟踪与信息共享。

　　2. 6  新材料技术

　　新材料是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。为了进一步提高传感器的性能， 新材料技术是不可或缺的。物联网新材料技术的研究主要包括： 使传感器节点进一步小型化的纳米技术； 提高传感器可靠性的抗氧化技术； 减小传感器功耗的集成电路技术。

　　3  物联网的应用

　　物联网与其说是网络， 不如说是应用。对物联网的定义、内涵及特征的梳理让我们认识到， 物联网是一整套立体的、丰富的、适应性很强的概念体系。在推进物联网发展的时候， 需要依据不同时期不同的出发点， 规划一条既符合科技创新规律， 又适应我国工业、信息通信业当前发展水平和一个时期的发展潜力， 并有利于在激烈的国际竞争中快速建立起竞争优势的发展道路， 以更好地满足经济社会发展对物联网的总体需求。

　　3. 1  物联网在智能城市中的应用

　　国内的一些地方已经开始对物联网进行了应用性开发， 运用物联网技术， 上海移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。数据显示， 上海移动目前已将超过10 万个芯片装载在出租车、公交车上， 形式多样的物联网应用在各行各业大显神通， 确保城市的有序运作。在上海世博会期间，  车务通 全面运用于上海公共交通系统， 以的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅； 面向物流企业运输管理的“ e 物流” , 将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务， 大大提升物流企业综合竞争能力。

　　3. 2  物联网在能源管理与公共事业中的应用

　　预计到2020 年， 中国将成为世界上的能源消费国。由于电网系统效率低下， 发电和输电过程中浪费非常严重。现在， 我们可以利用高科技对事物有更透彻的感知和度量， 不管是安装在室内的计量器还是发电厂里的涡轮。所有这些感知和度量支持我们更好的收集信息和数据， 透过先进的分析工具产生智能洞察， 再以此实时地做出更好的决策。仪表管理技术的进步使个人和企业可以选择使用能源的方式和时间， 这就为使用风能和太阳能等利于环保的能源奠定了基础。对于电力提供商而言， 智慧的电力意味着更高的电力的可靠性和电力质量， 更短的停电恢复时间， 进而实现更高生产率和对电力潜在障碍的防护， 从而更地预测需替换的资产设备及支出。智能电表与停电智能管理已经应用。

　　3. 3  物联网在交通管理中的应用

　　交通规划者已开始努力促成多个系统的集成， 并在各种交通类型、多个城市甚至国家或地区之间整合费用和服务。智慧的交通系统可以缩短人们的空间距离， （ 提高生产效率、降低旅程时间和加速突发事件交通工具的响应速度） , 也可保护环境（ 如改善空气质量、降低噪音污染、延长资产生命周期、保护古迹、景点、住宅） 。

　　3. 4  物联网在物流业中的应用

　　物流供应链， 中国物流成本所占GDP 百分比一直都高于发达国家， 这反映出供应链运营效率低下的体制性问题。仅以2006 年为例， 中国物流成本占整个GDP 的18%, 而日本为11% , 美国为8%, 欧盟仅为7% 。在这18%中， 运输成本总计超过55% , 而存储成本达30% 。法规、基础设施和运营等三大瓶颈是中国供应链低效的深层原因， 这不仅削弱了中国企业的竞争力， 也会妨碍内部货物流以及国内需求的扩大。智慧的供应链将促使物理网络和数字网络融合， 将先进的传感器、软件及相关知识整合到系统中。智慧的供应链的价值在于我们可以从各种数据中抽取有价值的信息。包括基于地理空间或位置的信息、关于产品属性的信息、产品流程、条件、供应链关键业绩指标等， 以及数据流的速度。智慧的供应链可以满足21 世纪的需求， 它可以提高效率（ 如动态供求均衡、预测事件检测和解决、旨在降低库存的库存水平和产品位置高度可视性） 、降低风险（ 例如降低污染和召回事件的发生频率及其影响、减少产品责任保金、减少伪劣消费产品） , 也能减少供应链的环境保护压力（ 如降低能源和资源消耗、减少污染物排放） 。

　　3. 5  物联网在通信行业的应用

　　通信行业， 在“ 2009 年中国国际信息通信展览会”上，中国移动展出了手机支付， 这就是典型的物联网概念应用。手机支付实际上主要是手机SIM 卡的更换， 由普通SIM 卡更换为RFID- SIM 卡， 而不需要对手机进行更换。

　　用户在消费时， 只需要将手机从接收器上轻轻一扫， 就可以方便进行各种购物， 以及获得详细的费用清单。中国电信一直在推介自己的眼技术， 其实就是远程监控的物联网应用。比如上海海关都采用中国电信的远程监控系统， 通过画面可以对货物进行通关检查， 也减少人力。中国联通日前在上海推出了公交卡手机， 通过刷手机可以实现公交车票支付， 这些都是典型的应用。

　　在“物联网 ”普及以后， 用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器， 为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。

　　按照目前对物联网的需求， 在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签， 这将大大推进信息技术元件的生产， 同时增加大量的就业机会。

　　其它如医疗、城市建设、精细农业等也已展开应用。

　　要建立一个有效的物联网， 有两个重要因素。一是规模性， 只有具备了规模， 才能使物品的智能发挥作用。一个城市有100 万辆汽车， 如果我们只在1 万辆汽车上装上智能系统， 就不可能形成一个智能交通系统； 二是流动性， 物品通常都不是静止的， 而是处于运动的状态， 必须保持物品在运动状态， 甚至高速运动状态下都能随时实现对话。

　　物联网在各个领域的应用现状和未来的发展状况表明， 各个行业对于物联网的需求程度不一， 侧重点更是千差万别。基于目前物联网技术的发展状况， 可以预见， 物联网正在快速地走进人们的生活， 它的实际应用将分以下三个步骤实现： 实现物体的自我感知功能； 物与物之间相互联系， 交换信息； 系统通过分析物联节点的信息， 做出化的调整策略， 控制整个系统超优化方向做出改变。

　　目前物联网的发展正处起步阶段， 仍然面临技术完备性不足、产品成熟度低、成本偏高等诸多制约因素， 但目前良好的外部环境， 将有利于这些问题的解决。相信在不久的将来我们一定会看到一个充满生机与活力的物联网。