物联网的技术及应用研究

柳艳茹

（赤峰学院 远程教育学院，内蒙古 赤峰 024000）

摘 要：物联网，顾名思义，就是实现物物相联的网络.物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是未来一片浩瀚的蓝海，它为人类创造一个“智慧的地球”.物联网的出现，为人们的生产、生活、工作提供了方便、快捷、高效的方式，使人们走进了智能化的时代.本文就物联网的概念、产生和发展做一下简要的介绍，并阐述物联网的技术组成和应用，并展望未来的物联网的发展.

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：物联网；智能；感知

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0026-03

1 什么是物联网

所谓物联网，即是实现物物相联的互联网络，通过射频识别装置、传感器等信息传感设备，按约定的协议把任何物体与互联网相连，进行信息交换与通信，以实现智慧化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络.物联网通过各种信息传感设备与智能通讯系统把全球范围内的物理物体、信息技术系统和人有机的连接起来，它像“人脑”一样，通过对数据采集、分析、预测，来及时、准确、全面、有效地感知和管理物理世界.

2 物联网的产生与发展

1995年，比尔盖茨提出物联网，但在当时没有引起关注，在2005年，国际电信联盟正式提出了物联网这个概念，在2009年，温总理提出了“感知中国”的发展战略，物联网得到了快速发展.

物联网在国外被看成是“危机时代的救世主”，许多发达国家将发展物联网作为新的经济增长点，正在投入大量资金研究和发展物联网.中国早在1999年开始物联网的研究，目前，我国的物联网产业和技术都处于初级阶段，物联网整个产业模式还没有彻底形成，但未来的发展趋势是令人振奋的，未来的产业空间是巨大的.

3 物联网的技术组成

物联网要在人和物、物和物之间进行信息交流，它所涉及的技术更广泛，主要包括：感知前端技术、感知终端技术、数据通信技术、云计算技术等等.

3.1 感知前端技术

在物联网体系中，负责感知和获取物体状态信息和对物体进行操控的前端技术占有重要地位，主要包括：各类传感器、射频识别标签RFID、微机电系统等等.

射频识别技术是21世纪最有发展前途的信息技术之一，已得到全球业界的高度重视.射频识别技术是20世纪90年代兴起并逐步走向成熟的一种自动识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别的目的.在物联网中，存在着个体识别技术，在计算机网络中，人体识是用IP地址，而在物联网中，个体识别则是射频识别技术.射频识别技术是当前最重要的识别技术之一，是一种利用无线射频识别目标对象并获取相关信息的技术.它的硬件设备包括电子标签和识读器.当电子标签通过识读器产生射频区域时，识读器发出询问信号并向电子标签提供电磁能量，电子标签获得能量后向识读器返回芯片内存存储的数据信息，从而达到快速识别物品的目的.与传统的条形码相比，条形码只能识别一类物品，而射频识别技术则可做到“一物一码”，能对每一个物品进行识别，被认为将会最终取代现今应用比较广泛的条形码，是物品标识的最有效方法.射频识别技术具有快速读写、距离远、可以跟踪管理等优点，是21世纪最有发展前途的信息技术之一.

传感器：在物联网中，要获取实时信息，如温度、湿度、运动等，以及其他各类物理的、物学的变化等信息时需要使用传感器.它是感知各种实时信息的部件.主要包括物理传感器和化学传感器.视频传感器是当前应用比较广泛的传感器.摄像头的核心部件就是视频传感器，它负责收集视频和图像信息.

微机电系统是建立在微米和纳米基础上，对其材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术，是一种能够获取信息，并对其处理和执行的微型系统.微机电系统技术的发展开辟了一个全新的技术领域，有十分广阔的应用前景.经过几十年的发展，微机电系统已成为世界瞩目的重大科技领域之一，它未来的发展趋势将向微细化、集成化、多元化和产业化发展.

3.2 数据传输技术

物联网的数据传输技术主要是无线通信网络和下一代互联网技术.无线通信技术主要包括Wifi技术、蓝牙技术、gps技术等.目前，我国的无线通信技术已经覆盖城乡，从繁华的城市到偏僻的农村，从海岛到山峰，到处都有无线网络.无线网络是实现物联网必不可少的技术设施，物联网中的信息随时随地通过无线通信网络传出去.再者，当前以IPV4为主体的互联网络，无论是地址容量还是数据传输方面都不能满足物联网的需求，下一代互联网将以IPV6为主，将能满足物联网的需求，可以为世界上万事万物分配IP地址，同时能够快速传输海量数据，是物联网最适宜的数据传输方式.

3.3 感知终端技术

物联网的感知前端负责实时收集数据，将数据传到数据处理中心，数据处理中心将把数据处理产生的信息或者决策提供给用户.当信息提供给用户时就需要通过感知终端设备，主要包括个人计算机、个人数字助理、3G手机等等.

3.4 智能化处理技术

物联网通过感知前端获取信息后，并将信息交给数据处理中心，面对庞大的信息量，如果采用人工处理是非常耗费精力和脑力的，所以物联网中心还应担负起数据处理的责任，这就是网络的智能化.智能化需要应用一些前沿的理论和技术，主要包括统计学、人工神经网络、图像处理、模式识别等.统计学主要应用概率建立数学模型，从而对收集的数据进行分析、总结和推断，它成为物联网智能化的天然工具.人工神经网络是模拟生物大脑的结构和功能而构成的一种信息处理系统.虽然人工神经网络目前还不成熟，但其在智能化的应用前景广阔.图像处理是通过计算机将图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理方法和技术.模式识别是对表征事物或现象的各种形的信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科和人工智能的重要组成部分.随着计算机网络和物联网的迅速发展，无处不在的计算、无处不在的智能将深入我们工作和生活的方方面面.

3.5 云计算

云计算就是网络中一个比较新的概念.所谓云计算就是通过网上的数据中心，实现计算机上的各种应用与服务.它的主要原理通过使计算分布在大量的分布计算机上，而非本地计算机或远程服务器，企业数据中心的运行将更与互联网相似.它描述了一种可以通过互联网进行访问的可扩展程序，具有强大的计算功能和智能化，并且具有高可靠性和高可用性的特点.云计算迎合了物联网的高端服务需求，物联网中的海量的数据处理适合采用云计算模式进行，使得物联网中的数据以亿计的各类物品的实时动态管理变为可能.

4 物联网的应用

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，实现了物物相连.在物联网中，存在着超强的中心计算机群，能够对各种信息资源进行整合，以达到“智慧”状态，提高资源的利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系.主要应用如下：

4.1 智能家庭

智能家庭是以住宅为平台，利用综合布线技术，网络通信技术、安全防范技术，自动控制技术、音视频技术将家居生活相关的设施集成，构建有效的住宅设施，与家庭日程事务的管理系统，提升家居的安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境.目前，3G网络的出现，为智能家庭服务构建了网络基础，未来，三网融合（电信网、广播电视网和计算机网络）是智能家庭的发展方向，相信智能家庭在三网融合后进入一个快速发展的时期，智能家庭技术也将更加智能化，更加人性化，智能家庭在未来的发展前途必是一片光明.

4.2 智能医疗

健康和医疗是百姓息息相关的问题，是关系民众生老病死的大事，推动医疗领域信息化，打造高效、便捷、以人为本的医疗服务体系，已成为政府和医疗单位共同努力的方向.目前，IBM提出了智能医疗解决方案，通过信息技术打造现代医疗服务体系.我国的医疗保健体系远远不能满足经济社会发展的需求，因此需建立健全的医疗体系，在实际需求和2009年“感知中国”的政策下，智能医疗体系的开发已成为时代的必然.

4.3 智能物流

智能物流是在智能交通系统和相关信息技术的基础上，以电子商务方式动作的现代物流体系.物流活动是人类最基本的社会经济活动之一，智能物流是信息化及物联网在传统物流业应用的产物.

4.4 智能电网

电能是人类使用最普遍、最直接的能源形式，为人类生产、生活提供动力.为了使电网更安全更经济、更高效的运行，出现了智能电网.智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感器技术、通信技术、信息技术、计算机技主和控制技术与物理电网高度集成而成的新型电网，是物联网技术在电网行业的应用产物.相信在不久的将来，电网能够实现“自我检测”，自动查找故障，自动排除故障，自组网络.智能电网的普及指日可待，智能电力技术飞入百姓家庭将不再遥远.

4.5 智能工厂

物联网使信息和生产无缝连接，只要具备互联网条件，哪怕是人在千里之外，也能通过电脑或是手机对工厂进行控制和操作，从而实现了工厂的智能化.最近，瑞士的一家公司已经开发出无线网络适配器，该系统包括超声波液位计、流量计和温度传感器构成，用于测量和传递区域热量网络的实时热量情况，以实现对工厂的智能化控制.

4.6 智能建筑

智能建筑是指以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境.近几年来，随着信息产业的高速发展，智能大厦在世界范围内雨后春笋般地发展起来.智能化应用于建筑中，目的在于提供信息化、节能性和管理的高效性服务，以满足使用者的舒适性、方便性，建筑的节能性、管理的高效性和快捷的信息化服务等等.

4.7 智能城市

智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新环境下的城市形态.当前，中国各地正在通过“两化融合”、“应用示范”、“宽带城市”等战略部署，积极利用物联网、云计算等最新技术，推进智慧城市建设.随着城市化信息进程的推时，智能城市不再是一个梦想，它已开始步入我们的生活.2012年4月，北京、杭州、西安、武汉、宁波共同入选中国工程院确立的“中国智慧城市”试点城市名单.

4.8 其他产业应用

物联网正在悄然地走进我们的生活.物联网技术除了在家居、医疗、物流、、电网应用外，还应用于其他产业上.主要表现在：摄像头的应用、不停车系统的出现、3G手机的使用、移动支付业务的出现、上海世界博览会的“手机票”、水环境监测等等.还有一些公司正在研制和开发智能戒指、智能眼镜、智能手套、智能手表等可穿戴设备，这使得物联网的应用更加广泛.

目前，物联网的发展还处于初级阶段，全面普及还需要一个漫长的过程，需要克服各种问题，比如技术研发、产品推广等等.虽然，物联网的发展前景是美好的，但是在技术创新、规划管理、产业融合、推广应用、个人信息安全和隐私保护等问题上还需制定和完善一系列相应的配套政策和措施，来更好地保证物联网的普及和发展.

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：

（1）刘海涛.物联网技术应用[M].北京：机械工业出版社，2011.

（2）王汝林.物联网基础与应用[M].北京：清华大学出版社，2011.

（3）邹力.物联网与智能交通[M].北京：电子工业出版社，2012.