第一篇:物联网技术及现状思考
物联网技术及现状思考
物联网的出现极大地改善了目前的生活方式,其发展前景广阔。物联网把生活拟人化了,万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中,物品能够彼此进行交流,而无需人的干预。它的出现,成为了一场科技革命。物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃,强大的功能给使用者带来进一步的效率、便利和安全,由此形成的新兴产业。下面就我对物联网技术的发展与现状浅谈以下几点。
一、什么是物联网技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。因此,物联网技术的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
二、物联网技术的发展背景及历史
1:物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售——Networked Coke Machine。
2:1999年 在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个概念;是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”(简称物联网),这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。
传感网是基于感知技术建立起来的网络。中科院早在1999年就启动了传感网的研究,并已取得了一些科研成果,建立了一些适用的传感网。1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了,“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
3:2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。4:2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网概念的兴起,很大程度上得益于国际电信联盟2005 年以物联网为标题的年度互联网报告。然而,ITU的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。
虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义,但从物联网本质上看,物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升,将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用,使人与物智慧对话,创造一个智慧的世界。物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
5:2008年后,为了促进科技发展,寻找经济新的增长点,各国政府开始重视下一代的技术规划,将目光放在了物联网上。在中国,同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成,并带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0)形态的形成,创新与发展更加关注用户、注重以人为本[3]。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。
6:2009年1月28日,奥巴马就任美国总统后,与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”,作为仅有的两名代表之一,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点;
2009年2月24日2009 IBM论坛上,IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出,即得到美国各界的高度关注,甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界范围内引起轰动。IBM认为,IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成物联网。在策略发布会上,IBM还提出,如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志,1980年前后以个人计算机的普及为标志,而1995年前后则发生了互联网革命。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代,美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构,创造了巨大的经济和社会效益。
而今天,“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有 许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅为美国关注,更为世界所关注。
2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时,对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。物联网的概念与其说是一个外来概念,不如说它已经是一个“中国制造”的概念,他的覆盖范围与时俱进,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。
截至2010年,发改委、工信部等部委正在会同有关部门,在新一代信息技术方面开展研究,以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施,从而推动我国经济的发展
三、物联网技术的特征
和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征。首先,它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量及其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。
还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。
三、物联网技术的用途
物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
国际电信联盟于曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如:一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗?”;当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋,该发车了!” 物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。
毫无疑问,如果“物联网”时代来临,人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而,不谈什么隐私权和辐射问题,单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代,但这个过程可能需要很长的时间。
四、物联网技术在中国的发展
物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势: 第一,我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平处于世界前列;第二,在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高;第三,我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一;第四,我国无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持;第五,我国已经成为世界第三大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。
2009年10月24日,在中国第四届中国民营科技企业博览会上,西安优势微电子公司宣布:中国的第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功,中国已经攻克了物联网的核心技术。唐芯一号芯片是一颗2.4G超低功耗射频可编程片上系统PSoC,可以满足各种条件下无线传感网、无线局域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要,为我国的物联网产业的发展奠定了基础。目前物联网已在国内开始了实际的应用。1:物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。
系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前,上海世博会也与无锡传感网中心签下订单,购买防入侵微纳传感网1500万元产品。
2:ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制
3:智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心,利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术,实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统,是发展ITS的基础,成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统,都涉及交通动态信息的采集,交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。
4、首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用
我国首家高铁物联网技术应用中心2010年6月18日在苏州科技城投用,该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。
高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一,正在改变人类的生产和生活方式。据中心工作人员介绍,以往购票、检票的单调方式,将在这里升级为人性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用,让旅客可以摆脱拥挤的车站购票;与地铁类似的检票方式,则可实现持有不同票据旅客的快速通行。清华易程公司工作人员表示,为应对中国巨大的铁路客运量,该中心研发了目前世界上最大的票务系统,每年可处理30亿人次,而目前全球在用系统的最大极限是5亿人次。会上专家认为,物联网作为一个新兴产业,目前还处在起步阶段。发展物联网突出的障碍,包括技术标准还在制定之中、商业模式不够成熟、产业链尚未形成、配套的法律法规及政策亟待出台。
五、物联网技术的发展现状
当前,中国大力发展物联网产业的环境已经初步形成。在政府层面,在江苏无锡以外,北京、上海、广东、福建、山东、浙江等信息产业较为发达的区域已经着手制定规划,部分大企业也开始进行市场进入研究。物联网产业发展需要应用牵引与技术创新双轮驱动,即物联网产业的突破不仅仅在技术上,更在应用上。未来可能的几个突破口主要有: 首先是政府资金投入的方向。2010年仍将保持积极的财政政策,考虑到物联网应用中有相当多政府公共管理与服务的领域,在交通、电力、环保、城市信息化等领域,物联网应用将有较快发展,将引发市场快速启动。其次公众领域的相对成熟的应用方向。智能家居、感知医护等概念已经获得了长期的市场教育,随着产品与技术的进一步成熟,市场需求将得到进一步的激发。选择适当的细分领域切入将催生出新兴业态。另外传统企业的应用方向。物联网应用的一个重要方向是对传统产业的升级改造。部分传统企业将物联网应用集成至自身的产品中,以实现产品升级,提升附加值与市场竞争力,企业自发的发展将产生更多物联网产业相关的延伸产业。
当然物联网在其发展过程中同样会出现一些不足以及自身问题。下面就以下几个突出问题进行分析
其一观念问题。物联网是未来10-20年战略性新型产业,现在仅仅是起步。而我们的媒体和政府往往会急功近利,有些地方,要5年达到几千亿;有些城市要3-5年过上“物联网生活”。这些宣传不利于物联网技术与产业的顺利发展,甚至会阻碍发展。因此,我们应做到长期、持续的准备,这也许是中国人21世纪初引领世界科技浪潮的一次绝好机会,希望所有专业人士把握好时机。
其二技术问题。物联网的一个基础是传感器,因此传感器是物联网很重要的技术。由于传感技术的多样性和复杂性,物联网一定比互联网和通讯网面临更多的技术难题,因此,物联网的关键技术绝不是几项,而是很多很多和应用相结合的关键技术,共性的技术问题有,更多的是个性的技术。所以各个相关企业应分头解决。
其三执行问题。物联网是一项应用技术,政府项目的示范效应很重要。可是,多个省市都存在着“跟风”现象,“只打雷,不下雨”或“雷声大,雨点小”。轰轰烈烈开会,慢慢悠悠规划,松松垮垮做事。因此我们必须抓住一项或几项具体的应用,进而完善及推而广之。未来五年,真正意义的全球物联网很难实现。但我们要逐步从局域物联网、行业物联网走向全国物联网。近期的关键在于传感器及细分市场的应用软件。
尽管物联网产业的市场前景很好,但由于当前物联网相关高端技术还有待突破,也还没有特别成熟的产品,大量的应用还需时日,物联网建设不仅仅是技术问题,还将涉及规划、管理、协调、合作等方面的问题,这需要国家层面相应配套政策。总之,在相关技术和政策的支撑指导下,相信我国发展物联网产业的前景必将一片光明。
第二篇:物联网技术
1.关于我国的产业结构的下列说法中,错误的是(单选题3分)o o o o
得分:3分
A.部分传统行业集中度相对偏低 B.具有较强国际竞争力的大企业偏少 C.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高 D.加工工业和资源密集型产业比重过大
2.根据世界银行的统计数据,2009年全球制造业第一大国是()。(单选题3分)o o o o 得分:3分
A.日本 B.德国 C.美国 D.中国
3.世界上首次证明工业控制系统本身也有漏洞的事件是()。(单选题3分)得分:3分
o o o o A.2007年,俄罗斯黑客成功劫持Windows Update下载器 B.2010年,黑客袭击全球最大中文搜索引擎“百度” C.2010年,黑客攻击了伊朗核电站的离心机工业控制系统 D.1999年,黑客入侵美国国防威胁降低局的军用电脑
4.对于现有的重大工程和生产装备,节能减排最有效的办法是()。(单选题3分)o o o o 得分:0分
A.使用清洁能源 B.排污收费 C.加强法律监督 D.先进控制与优化 5.国家的地位首先是由它的经济实力决定的,而大国的经济实力主要由()决定。(单选题3分)o o o o
得分:3分
A.农牧业 B.金融业 C.建筑业 D.制造业
6.工业软件指专门为工业部门使用的软件,下列软件中属于工业软件的是()。(单选题3分)o o o o
得分:0分
A.照相机内的嵌入软件 B.计算机操作系统 C.微软的办公软件 D.通用数据库系统
7.“两化深度融合”是我国新型工业化、从“制造大国”走向“制造强国”的必由之路,“两化”是指()。(单选题3分)o o o o
得分:3分
A.城镇化和信息化 B.工业化和信息化 C.工业化和城镇化 D.农业化和工业化
8.下列选项中,不属于华盛顿邮报所列的驱动未来经济的颠覆性技术的是()。(单选题3分)o o o o
得分:3分
A.高级机器人 B.云计算 C.移动互联网 D.核动力航母 9.工业软件指专门为工业部门使用的软件,下列软件中属于工业软件的是()。(单选题3分)o o o o
得分:0分
A.微软的办公软件 B.计算机操作系统 C.照相机内的嵌入软件 D.通用数据库系统
10.按照德国“第四次工业革命”概念,工业4.0是基于()。(单选题3分)得分:3分
o o o o A.物联网和务联网的智能环境 B.第三次工业革命 C.第四道蜂窝移动通信技术 D.国家的巨额资金支持
得分:4 11.我国的自主创新能力不强,这主要表现在()。(多选题4分)分
o o A.核心技术对外依存度较高
B.产业发展需要的高端设备、关键零部件和元器件、关键材料等大多依赖进口
o o
C.外向型企业的数量越来越少,国家免除部分产品的出口退税 D.具有自主知识产权的产品少
12.美国国家基金委员会2006年提出CPS的概念,CPS是一类将数字化、网络化系统与物理过程密切整合的设备系统,下列选项中属于这一范畴的有()。(多选题4分)o o o 得分:0分
A.智能机器人技术 B.节约灌溉技术 C.智能电网 o
D.汽车电子控制系统
13.在工业信息化中应用M2M技术可以实现的基本功能有()。(多选题4分)得分:4分
o o o o A.资产跟踪、供应链管理 B.远程监视、控制、诊断 C.产品技术方案的优化 D.故障设备的自动修复
得分:0分 14.当前,我国的产业结构不合理主要表现为()。(多选题4分)o o A.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高
B.空间布局与资源分布不协调,地区产业结构趋同,部分行业重复建设和产能过剩严重
o o C.部分传统行业集中度相对偏低,产业集聚和集群发展水平不高 D.一般加工工业和资源密集型产业比重过大
得分:0分 15.嵌入式系统的主要应用领域有()。(多选题4分)o o o o A.数据应用 B.消费电子 C.移动通信 D.工业控制
得分:0分 16.下列产品中,应用了嵌入式系统的有()。(多选题4分)o o o o A.汽车电子
B.MP3/MP4等消费电子 C.公共交通无接触智能卡 D.移动通信设备 17.根据美国国家情报委员会的“全球趋势2030 ”,未来一段时间内在信息技术方面需要重点发展的技术有()。(多选题4分)o o o o
得分:0分
A.转基因技术 B.数据技术 C.智慧城市技术 D.社交网络技术
得分:4分 18.在重大工程中实现节能减排的途径有()(多选题4分)o o o o A.采用先进控制和优化技术 B.通过生产工艺的技术改造 C.采用绿色化的工艺设计技术 D.对工程成本进行严格控制
得分:4分 19.下列事例中能说明我国是制造大国的有()。(多选题4分)o o o o A.蛟龙潜水器下水 B.北斗导航系统的成功开发 C.神舟飞船上天 D.高铁设备的制造
20.从经济、社会发展角度来看,未来社会的重要技术有()。(多选题4分)得分:0分
o o o o A.健康技术 B.自动化技术 C.信息技术 D.资源技术 21.我国主要资源产出率、能源产出率、水资源产出率、矿产资源回收率、工业固体废弃物综合利用率、工业用水重复利用率等指标与发达国家相比有较大差距。(判断题3分)o o 得分:3分
正确 错误
22.“颠覆性技术”是其出现能对原有产业产生颠覆性影响的技术。(判断题3分)得分:3分
o o 正确 错误
得分:3分 23.美国了提出“第四次工业革命”。(判断题3分)o o 正确 错误
24.工业软件及其应用技术是现代企业核心竞争力,是“两化”深度融合的标志。(判断题3分)o o
得分:3分
正确 错误
25.对中国制造企业而言,国内外市场远未饱和,这使我国依靠产品产量翻番来实现GDP翻番成为可能(判断题3分)o o
得分:3分
正确 错误
得分:3分 26.物联网和务联网将人、对象和系统联系起来。(判断题3分)o o 正确 错误
得 27.当前,围绕产品的服务所产生的利润远远低于制造产品。(判断题3分)分:0分
o 正确 o
错误
28.从技术带动分,产业革命的阶段经历了三个阶段,“第三次工业革命”是电气技术带动的。(判断题3分)o o
得分:3分
正确 错误
29.在全球制造业第一次大分工中,我国在国际分工中处于开发设计和市场销售环节。(判断题3分)o o
得分:3分
正确 错误
得 30.当前,我国产品的单位能耗居高不下,减排任务更为严重。(判断题3分)分:3分
o 正确
第三篇:物联网技术的现状与发展
物联网技术的
现状
与
发展
导
物联网。语:随着经济的迅速发展和科学技术的日新月异,人们的生活也愈加便利,有了智能手机、电脑、iphone、ipad等高科技产品。其中,最重要的且具有划时代意义的就是互联网的出现与应用了。互联网不仅开阔了人们的视野,省去了舟车劳顿,而且在各个方面上将世界连成了一个密不可分的整体,让世界进入了一个网络化、数字化的时代。然而,就现在而言,互联网已远远不能满足人们生活的需求了。所以,一种新兴的网络正在慢慢地兴起,这就是---
一、物联网的历史起源
物联网的英文名称是Internet Of Things,简称为IOT。物联网的概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书,在《未来之路》中,比尔盖茨已经提及Internet of Things的概念,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起世人的重视。1998年,美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想;1999年,美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念,称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上;2005年,ITU发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,综合二者内容,正式提出“物联网”的概念,包括了所有物品的联网和应用。
2009年11月3日,温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话。他提出:“要着力突破传感网、物联网关键技术,及早部署后IP时代相关技术研发,使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。
二、物联网的定义
目前较为公认的物联网的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
实际上,物联网的概念来自于对互联网的类比,根据物联网与互联网的关系分类,不同专家学者对物联网给出了各自的定义,可归纳为四种类型:
1、物联网是传感网,不接入互联网;
2、物联网是互联网的一部分;
3、物联网是互联网的补充网络;
4、物联网是未来的互联网。(在此不予详细论述,不过本人比较趋向于第四种定义)
三、物联网的基础
物联网技术的本质是网络通信技术,核心是无线技术。高度集成的控制器是它的大脑,各种传感器是它的触角,它使得物体间形成更加广泛的互联,随时随地提供智能服务,实现更大规模的网络覆盖和系统集成。由此,物联网的基础应该包括如下五大模块的内容:
第一,无线通信技术,包括信号与噪声、数字通信、调制解调、短距离无线通信、无线SOC等;第二,传感器技术,包括常用温湿度、压力、振动、光敏等传感器选型,传感器与网络节点接口等;第三,网络技术,包括基础网络(如简单网络、无线网络微功耗技术、网络拓扑和算法等),无线网络技术(如ZigBee传感器网络、高频和超高频射频识别、网络加密与安全、无线定位等),以及物联网网络层技术(如嵌入式WiFi、嵌入式蓝牙网络、蜂窝网络、GPRS/3G远程网络、多网络路由和融合等);第四,智能与信息处理技术,包括智能技术、数据库技术、信息提取、分析、加工、融合等;第五,应用层技术,包括物联网应用工程设计方法和如何使用前面学习的基本技术来自己构架一个典型的物联网应用项目,亦即集成技术。
四、物联网的发展现状
简要介绍世界上几个具有代表性的国家的物联网发展的现状。
1、美国:美国国家情报委员会将物联网列为六种2025年可能影响美国的国家权力的技术,美国已把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业的发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把信息通信技术充分应用到各行各业,把感应器嵌入到全球每个角落,例如电网、交通(铁路、公路、市内交通、相关设备、工具)等物体上。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术做出分析,给出解决方案。把人类智慧赋予万物,赋予地球。美国提出“智慧地球、物联网和云计算”就是想要作为新一轮IT技术革命的领头羊的证明。美国政府在经济刺激计划中提出用数百亿美元支持物联网发展,支持IBM的“智慧地球”。目前,美国在射频识别技术上已取得主导地位,而国防部开展的“智能微尘”更是在军事、民用两大方面对物联网进行全面控制。
相关数据:2009年2月17日,奥巴马签署生效的《恢复和再投资法案》批准推进“智慧地球”中两个领域的发展——智慧的电网和智慧的医疗。前者批准投资为110亿美元,后者为190亿美元,同时批准宽带网络投资72亿美元。“智慧地球”得到美国各界的高度关注,并上升至美国的国家战略,由此引发了世界各国对物联网的追捧。
2、欧盟:按欧盟专家的说法,欧盟发展物联网先于美国,事实上欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性的工作。2009年布置的《欧盟物联网行动计划》其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。并且,欧洲委员会第七框架计划范围内提供资助了数个研究项目的课题。欧盟提出物联网的三方面特性:第一,不能简单地将物联网看做互联网的延伸,物联网是建立在特有的基础设施上的一系列新的独立系统,当然部分基础设施要依靠已有的互联网;第二,物联网将与新的业务共生;第三,物联网包括物与人通信、物与物的通信的不同通信模式。物联网可以提高人们的生活质量,产生新的更好地就业机会、商业机会,促进产业发展,提升经济的竞争力。
相关数据:《未来物联网战略》提出,要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球。除了通过信息与通信技术研发计划投资亿欧元、90多个研发项目提高网络智能化水平,欧盟委员会还将于2011-2013年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度,同时拿出3亿欧元专款,支持物理网相关公私合作短期项目建设。
3、日本:通过一系列的物联网战略部署,日本针对国内特点,有重点地发展了灾害防护、移动支付等物联网业务。从“e-Japan”到“u-Japan”再到“i-Japan”,随着时代的变化,日本的信息化建设也实现了“一级跳”战略。
相关数据:2009年4月,日本总务省公布了“新政”的实施性文件——“数字日本创新计划”纲要,将其作为未来3年中优先实施的政策。“数字日本创新计划”的目的是在数万亿日元的信息通信技术行业创造新的市场,并在未来3年内增加30万至40万个就业机会。
4、韩国:韩国是目前全球宽带普及率最高的国家,同时它的移动通信、信息家电、数字内容等也居世界前列。2009年10月13日,韩国出台了《物联网基础设施构建基本规划》,将物联网市场确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”目标,并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题。
相关数据:韩国政府称,为了加强对行业全面情况的掌握,将在钢铁、电子和医药产品行业内应用高科技识别标签。韩国知识经济部表示,此举旨在推广RFID标签,并建立相关的传感器网系统,以维持对各种产品进行实时的、准确的监测。此项目将获得国家约450万美元的支持。韩国政府从近期开始启动为期一年的支持计划,并联合其他8家公司开始在实际商业环境中试行。物联网被纳入国家整体发展重点规划内容,把物联网应用、基础设施和技术产业发展列入其优先行动议程。
5、中国:我国提出发展物联网,提出“感知中国,感知城市”,也是为了推动我国经济结构转型,抢占人类未来发展方向的制高点。物联网具有广阔的行业应用需求,但各行业发展并不均衡,整体来看,中国物联网产业发展仍处于初级阶段,技术标准、产品以及市场并不成熟。细分市场方面,交通、安防物流、零售、电力、金融、环保、医疗等将成为物联网行业应用的重点领域,但由于不同行业在物联网政策倾向、技术与市场成熟度、市场需求等方面差别较大,物联网的细分市场发展差距很大。研究显示,“政策先行,技术主导,需求驱动”将成为中国物联网产业发展的主要模式。行业应用将成为未来几年物联网产业发展的主要驱动力。研究发现,智能交通、城市安防、智能电网等行业市场成熟度较高,这些行业传感技术成熟,政府扶持力度大,在许多城市已经开始规模化应用,市场前景广阔,投资机会巨大,将成为未来几年物联网产业发展的重点领域。医疗卫生、家庭、个人等领域的智能传感需要应用则需要较长的时间,技术、标准均有待于进一步完善,大多产品还处于试验阶段,短时间内不会大规模应用。
相关数据:我国物联网技术已有实质性进步,仅传感器一项今年产量会达到24亿只,相关仪品仪表的生产制造商有20个门类,企业达5000个,产值估计在5000亿左右。RFID在2008年已生产65.8亿元。M2M终端已超过400万,电信运营商正在以TD-SCDMA和其它3G技术为依托,努力推动其在物联网上的应用。
五、目前常用技术
1、RFID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,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别告诉运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个阅读器和很多标签组成。
2、无线单片机技术
目前,绝大多数传感器网络节点都是采用无线单片机作为微控制器。无线单片机将CPU、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器、A/D转换器,以及需要的接口电路和无线数据通信收发芯片全部集成到一个非常小的芯片上。一个单独的芯片,就可以构成一个可以独立工作的具有无线通信和无线网络节点的无线单片机。
3、传感器技术
传感器在工程领域即可被认为是人体的“五官”。国家标准(GB/T 7765-87)把它定义为:能感受规定的被测量(包括物理量、化学量、生物量等)并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。当今电信号最易于处理和便于传输,因此,可把传感器狭义地定义为:能把外界非电信息转换成电信号输出地器件或装置。从广义的角度,也可以这样定义传感器:“凡是利用一定的物质(物理、化学、生物)法则、定律、效应等进行能量转换与信息转换,并且输出与输入严格一一对应的器件或装置均可称为传感器。”传感器技术则是以传感器为核心论述其内涵、外延的技术;也是一门涉及测量技术、功能材料、微电子技术、精密与细微加工技术、信息处理技术和计算机技术等相互结合形成的密集型综合技术。
4、无线传感器网络技术
无线传感器网络(WSN)是一种特殊的Ad-hoc网络,它是一种集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的新型网络技术。它可应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域)和一些临时场合(如发生自然灾害是,固定通信网络被破坏)等。它不需要固定网络支持,具有快速展开、抗毁性强等特点,可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域,引起了人们广泛关注。
5、短距离无线通信技术
短距离无线通信技术一般指作用距离在毫米级到千米级的,局部范围内的无线通信应用。短距离无锡通信涵盖了无线个域网(WPAN)和无线局域网(WLAN)的通信范围。其中WPAN的通信距离可达10米左右,而WLAN的通信距离可达100米左右。除此之外,通信距离在毫米至厘米量级的近距离无线通信技术和可覆盖几百米范围的无线传感器网络技术的出现,进一步扩展了短距离无线通信的涵盖领域和应用范围。
6、远程通信技术
远程通信技术这一单词源于希腊语“远程”(Greek tele)(遥远的)和通信(communicate)(共享)。在现代术语中,远程通信是指在连接的系统间通过使用模拟或数字信号调制技术进行的声音、数据、传真、图像、音频、视频和其他信息的电子传输。
7、智能信息处理技术
智能技术是利用经验知识所采用的各种自学习、自适应、自组织等智能方法和手段以有效地达到某种预期的目的。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。
六、我国的未来发展趋势
1、应用引领产业发展
中国物联网产业的发展是以应用为先导,存在着从公共管理和服务市场、到企业、行业应用市场、再到个人家庭市场逐步发展成熟的细分市场递进趋势。目前,物联网产业在中国还是处于前期的概念导入期和产业链逐步形成阶段,没有成熟的技术标准和完善的技术体系,整体产业处于酝酿阶段。此前,RFID市场一直期望在物流、零售等领域取得突破,但是由于涉及的产业链过长,产业组织过于复杂,交易成本过高,产业规模有限成本难于降低等问题,使得整体市场成长较为缓慢。
2、标准体系逐渐成熟
物联网标准体系是一个渐进发展成熟的过程。物联网概念涵盖众多技术、众多行业、众多领域,试图制定一套普适性的统一标准几乎是不可能的。物联网产业的标准将是一个涵盖面很广的标准体系,将随着市场的逐渐发展而发展和成熟。
3、综合性平台即将出现
随着行业应用的逐渐成熟,新的通用性强的物联网技术平台将出现。物联网的创新是应用集成性的创新,一个单独的企业是无法完全独立完成一个完整的解决方案的。一个技术成熟、服务完善、产品类型众多、应用界面友好的应用,将是由设备提供商、技术方案商、运营商、服务商协同合作的结果。随着产业的成熟,支持不同设备接口、不同互联协议,可集成多种服务的共性技术平台将是物联网产业发展成熟的结果。
4、有效商业模式逐步形成
针对物联网领域的商业模式创新将是把技术与人的行为模式充分结合的结果。物联网将机器、人、社会的行动都互联在一起。新的商业模式出现将是把物联网相关技术与人的行为模式充分结合的结果。
物联网的应用也从小环境开始面向大环境,原有的商业模式需要更新升级来适应规模化、快速化、跨领域化的应用.而更关键的是要真正建立一个多方共赢的商业模式,这才是推动物联网能够长远有效发展的核心动力。要实现多方共赢,就必须让物联网真正成为一种商业的驱动力,让产业链所有参与物联网建设的各个环节都能从中获益。
七、存在的问题
1、缺乏核心技术自主知识产权
在物联网技术发展产品化的过程中,我国一直缺乏一些关键技术的掌握,所以产品档次上不去,价格下不来。缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这是限制中国物联网发展的关键因素之一。
2、行业技术标准缺失
目前行业技术主要缺乏以下两个方面标准:接口的标准化;数据模型的标准化。虽然我国早在2005年11月就成立了RFID产业联盟,同时次年又发布了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》,指出应当集中开展RFID核心技术的研究开发,制定符合中国国情的技术标准。但是,现在我们可以发现,中国的RFID产业仍是一片混乱。技术强度固然在增强,但是技术标准却还如镜中之月。正如同中国的3G标准一样,出于各方面的利益考虑,最后中国的3G有了三个不同的标准。物联网的标准最终怎样,只能等时间来告诉我们答案了。
3、产业链发展不均衡
和美国相比,国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。虽然目前国内三大运营商和中兴华为这一类的系统设备商都已是世界级水平,但是其他环节相对欠缺。物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力配合,所以要在我国发展物联网,在体制方面还有很多工作要做,如加强广电、电信、交通等行业主管部门的合作,共同推动信息化、智能化交通系统的建立。加快电信网,广电网,互联网的三网融合进程。产业链的合作需要兼顾各方的利益,而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下,物联网普及仍相当漫长。
4、各行业间协作困难多 物联网应用领域十分广泛,许多行业应用具有很大的交叉性,但这些行业分属于不同的政府职能部门,要发展物联网这种以传感技术为基础的信息化应用,在产业化过程中必须加强各行业主管部门的协调与互动,以开放的心态展开通力合作,打破行业、地区、部门之间的壁垒,促进资源共享,加强体制优化改革,才能有效的保障物联网产业的顺利发展。
5、盈利模式无经验供借鉴
物联网分为感知,网络,应用三个层次,在每一个层面上,都将有多种选择去开拓市场。这样,在未来生态环境的建设过程中,商业模式变得异常关键。对于任何一次信息产业的革命来说,出现一种新型而能成熟发展的商业盈利模式是必然的结果,可是这一点至今还没有在物联网的发展中体现出来,也没有任何产业可以在这一点上统一引领物联网的发展浪潮。
目前物联网发展直接带来的一些经济效益主要集中在与物联网有关的电子元器件领域,如射频识别装置、感应器等等。而庞大的数据传输给网络运营商带来的机会以及对最下游的如物流及零售等行业所产生的影响还需要相当长时间的观察。
6、用户使用成本壁垒存在
物联网产业是需要将物与物连接起来并且进行更好的控制管理。这一特点决定了其发展必将会随着经济发展和社会需求而催生出更多的应用。所以,在物联网传感技术推广的初期,功能单一,价位高是很难避免的问题。因为,电子标签贵,读写设备贵,所以,很难形成大规模的应用。而由于没有大规模的应用,电子标签和读写器的成本问题便始终没有达到人们的预期。成本高,就没有大规模的应用,而没有大规模的应用,成本高的问题就更难以解决。如何突破初期的用户在成本方面的壁垒成了打开这一片市场的首要问题。所以在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。
7、安全问题是应用推广的关键问题
在物联网中,传感网的建设要求RFID标签预先被嵌入任何与人息息相关的物品中。可视人们在观念上似乎还不是很能接受自己周围的生活物品甚至包括自己时刻都处于一种被监控的状态,这直接导致嵌入标签势必会使个人的隐私权问题受到侵犯。因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且如果一旦政府在这方面和国外的大型企业合作,如何确保企业商业信息,国家机密等不会泄露也至关重要。所以说在这一点上,物联网的发展不仅仅是一个技术问题,更有可能涉及到政治法律和国家安全问题。
结束语:从以上各方面看来,物联网这个新兴技术正在兴起中,而中国虽处
于发展前列,但仍存在许多问题是需要解决的。
第四篇:物联网技术及应用
电子商务前沿讲座 物联网技术及应用
姓名 王丹 学号 2008012849 班级 08电子商务 完成时间 2011-12-9
物联网技术及其应用
摘要:近来,物联网屡被提及,各种迹象已经很明确的说明:在未来10-15年内我们将见证新一轮信息技术产业革命的巨大变革。本文重点介绍了物联网技术的发展以及其在相应行业的典型应用,并列举了世界重点国家的物联网发展战略,对物联网知识提供较为详尽的描述。
关键词:物联网;组网;网络架构
一、物联网概念的提出
物联网(the Internet of things)这一概念于1999年正式提出,但是最早出现在贝尔·盖茨1995年所著的《未来之路》中,当时Bill Gates 已经率先提及internet of things 这一概念,只是限于当时无线网络、硬件和传感技术的限制,并未得到广泛认同和发展。1998年,美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时称作EPC系统的“物联网”的构想;1999年,美国 Auto-ID首先提出“物联网”的概念,称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上;2005 年,ITU发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,综 合二者内容,正式提出“物联网”的概念,包括了所有 物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是: 通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物 品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智 能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
二、主要国家的物联网发展战略
2005年4月8日,在日内瓦举办的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会(UbiquitousNetworkSociety国际专家工作组”,提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个工作组的报告,2005年,许多国家已经纷纷开始“无处不在物联网”的发展战略,包括日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”以及美国“智能电网”、“智慧地球”等登。此外,物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。2009年包括Google在内的互 联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Veri-zon、中移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局,以期在未来的物联网领域取得先发优势。
(一)、美国的物联网战略
美国非常重视物联网的战略地位,在国家情报委员会(NIC)发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中,将物联网列为六种关键技术之一。美 国国防部在2005年将“智能微尘”(SMARTDUST)列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”(GENI)把在下一代互联网上组建 传感器子网作为其中重要一项内容。2009年2月17日,奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应 用和教育信息技术进行大量投资,这些投资建设与物联网技术直接相关。物联网与新能源一道,成为美国摆脱金融危机振兴经济的两大核心武器。
(二)、欧盟的物联网战略
欧洲在信息化发展中落后美国一步,但欧洲始终不甘落后。2005年4月,欧盟执委会正式公布了未来5年欧盟信息通信政策框架“i2010”,提出,为迎 接数字融合时代的来临,必须整合不同的通信网络、内容服务、终端设备,以提供一致性的管理架构来适应全球化的数字经济,发展更具市场导向、弹性及面向未来 的技术。
2006年9月,当值欧盟理事会主席国芬兰和欧盟委员会共同发起举办了欧洲信息社会大会,主题为“i2010-创建一个无处不在的欧洲信息社会”。
自2007年至2013年,欧盟预计投入研发经费共计532亿欧元,推动欧洲最重要的
(四)、我国的物联网战略
随着物联网迅速发展及欧美各国相应的制定出符合本身物联网发展的国家战略,2009年,温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求:一是把传感系统和3G中的TD-SCDMA技术结合起来;二是在国家重大科技专项中,加快推进传感网的发展;三是尽快建立中国的传感信息中心,或者叫“感知中国” 中心。我国开始把物联网作为我国未来重要的发展战略。
在2009年12月的国务院经济工作会议上,明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展,目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。目前,我国传感网标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳,中国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制定的主导国之一。我国的物联网战略实施主要分三个阶段:关键应用阶段、规模应用阶段和普遍应用阶段。
我国物联网战略规划图
关键应用阶段:以相关行业的领先企业为龙头,探索工业信息化、农业信息化和社会信息化中的关键应用,以应用创新拉动技术创新,初步形成合理的产业格局和产业价值链。领先企业引领关键应用的产业化突破是这个阶段的关键,这个阶段的成功与否对产业发展的前途至关重要。
规模应用阶段:随着技术的演进,进一步扩大物联网信息化应用的深度、范围和规模,显著提升物联网应用的信息化份额,形成物联网产业与传统产业融合互动的发展格局。
普遍应用阶段:在全国城乡建立与经济和社会发展需求相适应的普遍信息服务体系,建成完善的物联网产业链和产业布局,确立中国在全球物联网产业发展中的核心地位。
三、物联网架构
物联网经典架构主要由四层组成,自下而上分别为:感知层,传送层,运营层和应用层。如果拿人来做比喻的话,感知层就如同皮肤和五官这些视觉、触觉和嗅觉器官,主要用来识别物体,采集相关信息;经过感知层采集到的信息,途径人体神经网络(传送层)迅速传递到大脑,经过人体脑部(运营层)的汇总分析,作出应对各种复杂的情况的具体反应(应用层)。
感知层:包括传感器等数据采集设备以及相应的传感器网络。该层的主要任务是将现实社会的各种物理量通过诸多手段,实时并自动化的转化为虚拟世界可以处理的数字化信
息。感知层是物联网发展和应用的基础,RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术,其中又包括芯片研发、通信协议研究、RFID材料、智能节电供电等细分领域。
传送层:该层的主要任务是将感知层采集到的信息,通过传感器网、通信网、互联网等各种网络进行汇总传输,从而将大范围内的信息加以整合,以备处理。该层设计的典型技术如Ad-Hoc(无线自组网)、Wi-Fi、GSM、TCP/IP技术等。
运营层:该层的主要任务是将经过传输层整合汇总的信息进行分析和处理,并在必要时,将各种信息按照应用途径进行分类管理,形成新的信息基础架构,为各种应用提供信息支撑平台。该层涉及的典型技术如GIS(地理信息系统)、ERP(企业资源计划),此外,还涉及到API接口,专家系统等应用模块。
应用层:利用分析处理的感知数据,为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可以分为监控型(物流监控、污染监控等)、查询型(智能检索、远程抄表等),控制型(智能交通、智能家居、路灯监控等)、扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等。应用层是物联网研究和发展的目的。
四、物联网实现关键技术
要实现上述的物联网架构,单一的技术是难以胜任的。物联网是一系列技术以及管理有机结合的产物。下面,简要介绍支撑物联网实现的几项关键技术。
(一)、RFID技术
无线射频识别技术(Radio Frequency Idenfication,RFID)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信,可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
射频识别系统的基本模型如下图所示。其中,电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置,扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标 签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。
电感耦合模型的读写器
电磁反向散射耦合型的RFID读写器
发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。
(1)电感耦合。变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定 律,如右图所示。
(2)电磁反向散射耦合:雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。
电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有:125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cra。
电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m。
(二)、传感技术
传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,它是现代科学技术发展的基础条件,遵循信息论和系统论原理。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息,并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术,包括传感器设计、信息处理、信息识别、遥感观测等。
网络节点作为无线传感网的主要组成,首先是一个传感器,主要实现物联网中物物、物人之间信息交换的必要部分。目前无线传感网更加关注各种信息的采集和处理,利用压缩、识别、融合和重建的方法处理采集的信息,以满足网络多元化的应用需求。
(三)、EPC系统
1999年美国Auto-ID Center 将RFID技术与Internet结合,提出了EPC(Electronic Product Code)概念。产品电子代码是物联网的主要支撑,它的载体是RFID电子标签,传递介质是互联网。电子标签、产品电子码、互联网构成了物联网的基本构想。RFID中存储的EPC,通过传感器网络识别并自动采集到中央处理系统,利用开发的计算机网络进行信息交换、处理与共享,实现物品的透明化管理。
EPC系统充分利用了RFID和网络技术的优点,很好的解决了产品的唯一标示、同时识别多个物品和“非可视化识别”问题,其最终目标是为全球的每一个物体建立全球的、开
放的标示标准。该系统由全球电子代码体系、RFID系统以及信息网络系统3部分组成,主要包括EPC编码标准,EPC电子标签,射频识别器,神经网络软件,对象名解析服务以及实体标记语言6方面。
(四)、地理信息系统(GIS)地理信息系统(GEO-information system),是一种特定的十分重要的空间信息系统,它是在计算机软硬件支持下,对整个或局部空间中的有关地理信息分布的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
GIS所处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其相互关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感数据、属性数据等,用于分析和处理一定地理区域内分布的现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。
典型的GIS系统结构如下:
物理网技术是构建“智慧地球”、“智慧城市”、“智慧物流”、“智慧能源”、“智慧电力”等基础,其技术的发挥,必须将每个传感器和动态信息进行空间定位,摆脱单点应用的限制。而地理信息系统正好为物联网技术的发展提供了所需的空间基础,还可以进行空间处理、空间分析、建模等功能,并且有利于跨行业、跨地区的数据共享及相互操作,是物联网发展的强劲动力和重要支撑。
(五)、智能技术
智能技术是为了有效的达到某种预期的目的,利用知识所采用的各种方法和手段,它是一些列技术的统称和综合应用。目前较为成熟的智能技术主要有:机器学习、数据挖掘、语言网格、知识网格、自主计算、神经计算、内容计算和专家系统等。智能技术的发展很大程度上促进了人们所处的物质世界的数字化、网络化和智能化。
物联网的重要价值之一在于它试图将世界中的物体以传感和智能的方式关联起来,因而智能技术也是物联网成功实现的关键技术之一。通过将智能系统植入物体,如嵌入式芯片等,使物体能够主动或被动的与用户进行沟通和交流,从而具备一定的智能性。
五、物联网技术的应用
物联网应用领域非常广泛,大到国际性军事反恐、区域性的城市交通,小到家庭、个人。当物联网与互联网、移动通讯网相联时,可随时随地全方位“感知”对方,人们的生活方式将从“感觉”过渡到“感知”阶段,并进一步过渡到“控制”阶段,应用前景十分广泛,正如IBM所描述的“智慧地球”理念一样:
“我们把智慧系统嵌入系统和流程当中,使服务的交付、产品开发、制造、采购和销售得以实现,使从人、资金到石油、水资源乃至电子的运动方式都更加智慧,使亿万人生活和工作方式都变得更加智慧。”
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体的说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种设备中,然后将物联网与互联网整合起来,实现信息的共享,是物体达到智慧状态,并且使人类能够随时捕捉物体的动态信息,从而提高资源利用率、生产力水平,改善人与自然之间的关系。
(一)、车辆定位与监控
该类应用是将GIS系统与物联网技术充分结合,从而实现车辆的准确定位以及跟踪其实时的运转情况,如机器部件是否正常运转,汽车油耗程度等等。该类应用典型的系统拓扑结构如下:
系统描述:
油箱传感器安装在油箱内部采集油箱液位数据; 采集和传输设备安装在驾驶室内; 中国移动GPRS覆盖整个中国地区;
油量监控应用系统PC服务器部署在运营商IDC机房;
企业办公网络可以通过internet,通过浏览器访问油量监控系统web获得服务; 管理人员手机访问GPRS服务,无线访问油量监系统Wap服务。
(二)、无线医疗
很难想象病人无需住在拥挤的病房就能享受到同等医疗服务,然而随着物联网技术的 快速发展,它正逐渐成为现实。通过将相应的无线监测设备与人体绑定,或者人体直接带上无线设备,或者将其植入人体的某个器官,远程的医疗服务中心就能够随时捕捉到人体的生理和病例变化,既能够提高疾病的预防能力,同时还能及时追踪疾病的监控和治疗情况,得到病人的病人的及时反馈,而且大大节省了病人的看病时间和成本,医院的病房安排。
戴着“多功能手表”
(三)、智能电网
优化电力工业的结构和布局,减轻电力发展对资源和环境的依赖,是我国电力工业当前和今后一个时期必须给与高度重视的一个重要问题。物理网技术的成熟为解决这一难题提供了可行的解决方案。在当期整个电力系统的生产、储存、配送、输送和消费的各个环节,存在着生产效率低下、传输浪费严重、配送安排不合理以及消费不能及时反馈的诸多问题。智能电网则通过终端遥感器在客户之间、客户和电网公司之间形成及时链接的网络互动,实现数据的实时、高效、双向的效果,从而提高电网的综合效率。在智能电网的指导下,电力资源将在充分满足用户需求的情况下,实现合理的生产、科学合理的配送计划、以最低的成本进行电力传输;而不再是由供向需的单方向流动。
(四)、智能物流
物联网最重要的应用是现代物流领域,该领域明确提出要把物联网最为发展的重点。目前我国物流领域成本偏高,占总成本的18%-20%。物联网在物流管理中的应用目标是通过物联网的建设,形成集成化的信息平台,实现物流系统的现代化。具体来说,可利用物联网相关技术对包裹进行统一编码,嵌入EPC标签,这样在物流途中就可以实施监控,有利于及时发现物品运输过程中出现的问题;另外,通过RFID技术读取EPC编码,并将其传输到数据处理中心,可供企业和消费者实时查询,切实增强用户满意度,有效提高物流服务质量。
(五)、农业生产
物联网在农业生产上的应用同样广泛,主要体现在远程控制和实时采集方面。智能农业可以通过无线信号收发模块传输数据,实时监控大棚的温湿度、光照、土壤酸碱性、CO2浓度等影响农作物生长的重要因子,并随时进行科学处理,从而确保农产品的正常生长,提高农作物产量和质量。另外,在农作物的销售环节,可以运用成熟的物联网技术在农产品基地与消费者之间搭建网络消费平台,这样可以让消费者了解农作物的生长过程,从而在最为需要的时候购买到最为舒心的产品。
六、结语
继计算机、互联网两次浪潮之后,物联网技术定义应用和普及必将带来新一轮信息产业浪潮。事实证明,这一趋势已经不可阻挡。它不仅会带来产业的变革,还会对管理模式、人们的生活方式产生深远影响。随着物联化与智能化技术的不断提高,智慧将充斥在地球的每一个角落,我们将享受到最新的科技文明成果,并依靠这一成果科学合理的规划、指导工业生产、农业安排、医疗卫生、城市交通、能源开发、自然保护等等,我们期待这一天的早日到来,并为之而不懈努力。
参考文献:
[1] 呈
曼 王让会,《物联网技术与应用》,《物联网与地理信息系统》,2010。[2] 甘志祥,《物联网的起源和发展背景的研究》,《现代经济信息》,2009。[3] 百度百科,www.teniu.cc。[4] 《物联网周刊》,2010年03月
第五篇:物联网技术
物联网能否成为后危机时代的救市主 背景介绍
物联网:联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网技术
物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”,是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术;其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通讯。因此,物联网技术的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。
物联网在生活中的作用
物联网的应用很广泛,具体到我们的生活当中,如智能安防,可以监测非法入侵;自动控制,可以无线控制空调中、窗帘等;智能冰箱,可以自动贮藏食物等等,这一系列的应用表明,我们将会生活在更加智能化的社会中。
只要在出门前按一下手机,就能够轻松的预约到附近要去的商场的停车位了,这是不是很神奇呢?随着物联网的发展,已经可以实现通过手机来预定停车位的方法了。今日在伤害举行的物联网大会上,各个通信商的案例都说到了这一点,物联网带来的方便正在慢慢靠近。
物联网交通
手机登录能看路况
周末开车出门购物吃饭,却总担心找不到车位,今后,只要用手机登录点击“停车查询”,就能以最快速度找到停车位,并通过短信提前预订车位。
据了解,“停车查询”是正在试点建设中的公共停车智能管理项目,采用感应技术,把实时停车位信息,通过网络汇总到公共停车平台,并实时统计出各停车场的车辆进出登记数据。只要发送一条短信,还能提前预订车位,并有导引图传送到手机上,既不用担心车位被人抢先一步占去,也不必担心迷路。
近日普陀区科委会同上海移动等单位对“上海市TD建设与应用试点示范区”建设内容进行了调研与协调,明确将在中环商圈试点TD建设,以中环百联购物中心和梅川路步行街作为中心区域,试点内容包括了物联网智能停车系统、手机版虚拟商城和无线支付等多个技术。
不开车的市民也能享受物联网带来的交通便利。据中国移动上海公司相关人士介绍,1月底上海移动正式启动了“刷手机乘轨交”业务,移动用户到营业厅将普通 SIM 卡升级成 RFID-SIM卡,开通相关功能就能“刷”手机乘坐轨交。目前,上海轨交已有三分之二的闸机可提供手机刷卡使用,不再需要交通卡,也不需要准备零钱买票,带上手机就能出门。
物联网医疗
可让专家远程会诊
去医院看病不仅要在家和医院之间奔波,在医院挂号、候诊排队也费时耗力。有了基于物联网的“智慧医疗”后,看病也会变得很轻松,甚至可以足不出户,让专家远程会诊,并给出诊疗建议。
在昨天物联网大会现场,上海电信展示的“智慧医疗”方案描摹了这样一幅场景:当身体不适时,只需取出手机,点击进入其中的智慧医疗程序,并将便携式心电监测仪贴在胸前,采集的心电检测数据会自动通过蓝牙传输到手机上,再由手机自动传输到医疗的后台专家服务系统。医院的专家在对数据进行分析后,给出的诊疗建议立马就会以短信的方式到达用户手机。
值得一提的是,“智慧医疗”系统还具备与医院电子病历联网的功能,市民可以通过二代身份证登录查询自己的电子病历。“智慧医疗”系统已开始在本市个别区的中心医院试用,并具备大范围推广的条件。
无独有偶,上海联通昨天也披露了一项基于物联网的“智慧医疗”方案——护心甲,尤其适合中老年和体弱多病者,使用者按下“一键求助”功能键,预置的三个亲友手机号码会同时收到报警短信,通过对便携监护仪的位置定位,救护车便可准确到达。
物联网家电
远程无线视频监控
举家外出旅游,不放心家中的安全,掏出手机进入相应的界面,就可以查看由布设在家中的无线监控探头实时传来的画面。在昨天的大会演示区,三家运营商都不约而同地展示了无线视频监控业务。
在这一技术的支持下,在不久的将来,各中小学校、幼儿园都将成为“智能校园”,每名师生的脸部图片信息将被集合于数据库内,一旦校园内出现不符合数据库储存的信息,报警系统就会立即启动。该技术还可对商家、景区等监控区域内的行人进行精确的跟踪、识别、计数,并可发出流量预警。目前,电信的无线视频监控客流统计系统,已经被连锁商店特力屋所应用,管理人员坐在办公室里,就可以查看各门店的人流情况。
物联网不仅可以给人们提供交通上的方便,还能给人们其他的生活也提供一些方便,随着物联网的发展只会让人们的生活更加方便,交通、医疗、家电等等人们的衣食住行都离不开物联网了
生活物联网应用将傻瓜化
有云计算作为物联网的云服务平台,通过计算智能、人工智能、专家系统、决策支持、知识管理、数据挖掘和数据仓库等技术的支持,和模型库、方法库、专家库等进行分析、推理,使生活物联网将能够预测使用者的行为、自动决策、自动提醒,并利用触摸式、声控式、感应式等人性化的技术,让老百姓以傻瓜化的方式使用生活物联网成为可能。例如,已经有厂家推出了的具有云服务语音识别功能的物联网微波炉,你放进牛排发出 “帮我烤个牛排”口令,微波炉便会开始帮你烤牛排。
生活物联网将满足个性化需求
在物联网实现高级形态后,生活物联网将统一工作于开放的操作系统平台之上,厂家和个人可以开发出许许多多个性化的应用软件,实现个性化的远程监控、设备控制、生物识别等功能。老百姓不光是在选择购买时,而且在使用过程中,都可以随时通过生活物联网应用商店,下载智能应用软件,实现自己所要的功能。例如,你将随时可以在生活物联网应用商店上下载一个适合你老妈方言的微波炉智能语音软件,也可以下载一个新的烤牛排火力控制软件。
生活物联网的价格将平民化
智能产品一直给人的印象是以高科技、高价位,但随着生活物联网标准的成形和融合,软件对硬件逐步替代的比例逐步增加,软件的大规模可复制性,将让老百姓以平民化的价格使用生活物联网成为可能。
生活物联网的春天将很快到来
许多传统的家电、安防、通讯、计算机、医疗器械、GPS导航设备厂家,和新兴的物联网、无线传感网公司,其中也不乏行业巨头,正看好并积极进入生活物联网领域,已经投入开发了不少生活物联网的新产品,为物联网走进老百姓的家庭准备了各种各样的解决方案。国内外众多企业的进入,在带来更多竞争的同时也在制造更多的机会,必将推动生活物联网更快地发展,生活物联网的春天将很快到来。
物联网市场规模究竟有多大?
目前并没有一个准确数据。国内调研机构易观国际给出的数据显示,物联网中射频产业2009年市场规模将达到50亿元,由此催生的电信、信息存储处理、IT解决方案等市场潜力惊人。美国研究机构Forrester预测,物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍,物联网将会形成下一个万亿元级别的通信业务。
庞大的市场将把几乎所有的信息企业都囊括在内。据海通证券提供的资料来看,识别芯片技术主要掌握在NXP(Philips)、TI(德州仪器)、Infineon(英飞凌)等厂商手中,国内涉足芯片的企业包括大唐微电子、同方微电子、华虹NEC等;传感器领域内国际顶尖厂商包括Honeywell、BOSCH、OMRON、Frost
我的观点:我认为物联网可以成为后时代的救世主。
其实我对这个辩题的概念是很模糊的,首先后危机时代是什么很空洞的概念,危机又是什么。救世主又是什么概念。但是我能理解的我所知道的就是物联网的技术已经慢慢的成熟了,的确在我们的社会中起到越来越重要的地位。
我在一篇文章中看到联网中射频产业2009年市场规模将达到50亿元,由此催生的电信、信息存储处理、IT解决方案等市场潜力惊人。美国研究机构Forrester预测,物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍,物联网将会形成下一个万亿元级别的通信业务。这个是2009年的数据,更加别说现在的数据了,而且我看到资料,国家也很支持这项工程。有政策有技术他当然可以有发展的余地。但是对于救世主这个说法有点夸张和空洞了。至于后时代这个说法,我觉得先过了2012 12月21 再说吧。后时代是需要有划时代的东西来区分的。至少现在物联网不是。