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物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與應(yīng)用分析

作者: 時間:2010-07-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

所謂“”(InternetofThings),最早由麻省理工學(xué)院(MIT)提出,指的是將各種信息傳感設(shè)備,如射頻識別()裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。它是新的信息技術(shù)變革,是繼PC、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信技術(shù)之后第四次技術(shù)變革,有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。與互聯(lián)網(wǎng)有密切的關(guān)系。是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的,它把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和寬帶接入傳輸、無線通信結(jié)合起來形成了寬帶移動的互聯(lián)網(wǎng),再把物品結(jié)合起來形成了物聯(lián)網(wǎng)。
  

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/260904.htm

一、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)

  (一)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件

  有人說,物聯(lián)網(wǎng)=++互聯(lián)網(wǎng),這是形象的比喻,但不嚴(yán)謹(jǐn)。實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件主要有:互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);無線網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ);計算機應(yīng)用是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)部條件;標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵;立法是保障物聯(lián)網(wǎng)順利運行的社會環(huán)境。從技術(shù)上講,要實現(xiàn)物品間的連接,是不可或缺的。要通過傳感器把物品標(biāo)簽上所存儲的信息傳達(dá)給另外一個物品和另外的人,再通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動的、實時的對物體進(jìn)行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。這一系列工作都離不開傳感器,所以,又有人稱物聯(lián)網(wǎng)為“傳感器網(wǎng)”。

  像互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遵循開放的原則一樣,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也必須遵循開放的原則。物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、管理、命名、接口、公開的服務(wù)、所采用的頻譜等都決定了物聯(lián)網(wǎng)必須遵循開放的原則。如果不實行開放的原則,則不可能實現(xiàn)全球的鏈接。

傳感器結(jié)點將物理世界連接到了互聯(lián)網(wǎng)

  (二)物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素

  物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素包括互聯(lián)網(wǎng)、、讀寫器、物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)名稱解析系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。這里只對其中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。

  首先,名稱解析服務(wù)(ONS)。名稱解析服務(wù)系統(tǒng),類似于互聯(lián)網(wǎng)的DNS,要有授權(quán),并且有一定的組成架構(gòu)。類似于互聯(lián)網(wǎng)需要域名服務(wù)器DNS一樣,在物聯(lián)網(wǎng)中要有ONS。把每一種物品的編碼進(jìn)行解析提供相應(yīng)的內(nèi)容,再通過URLs服務(wù)獲得相關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)一步信息。這就跟在互聯(lián)網(wǎng)上沒有域名是不能找見IP地址一樣。

  其次,中間件技術(shù)。中間件有兩大功能,一是兩大平臺;二是通信。首先要為上層服務(wù)提供應(yīng)用,同時,要連接操作系統(tǒng),保持系統(tǒng)正常運行狀態(tài)。中間件還要支持各種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口,如要支持RFID以及配套設(shè)備的信息交互和管理,同時,還要屏蔽前端的復(fù)雜性。一般的中間件是屏蔽了系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性,而物聯(lián)網(wǎng)的中間件主要是屏蔽了前端硬件的復(fù)雜性,特別是像RFID讀寫器的復(fù)雜性。中間件的特點,第一是獨立于架構(gòu),第二是支持了數(shù)據(jù)流的控制和傳輸,同時支持了數(shù)據(jù)處理的功能。

  再次,信息服務(wù)系統(tǒng)。國際上多采用了EPC系統(tǒng),采用PML語言來標(biāo)記每一個實體和物品,再通過RFID標(biāo)簽對實體標(biāo)記進(jìn)行分類,同時構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,提供數(shù)據(jù)存儲,開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng),提供查詢服務(wù)。同樣,物聯(lián)網(wǎng)也有管理,類似于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)管理。目前,物聯(lián)網(wǎng)大多是基于SMNP建設(shè)的網(wǎng)管系統(tǒng),和一般的網(wǎng)管系統(tǒng)雷同。

  (三)其他關(guān)鍵技術(shù)

  互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的發(fā)展催生了物聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)還包括電子數(shù)據(jù)的交換(EDI)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、射頻識別技術(shù)(RFID)等關(guān)鍵技術(shù)。

  物聯(lián)網(wǎng)起源于電子數(shù)據(jù)交換。在國際海運運輸過程中,必須實現(xiàn)國際化標(biāo)準(zhǔn)的電子數(shù)據(jù)標(biāo)簽的交換。我國集裝箱已經(jīng)全部實現(xiàn)了海運運輸?shù)碾娮訕?biāo)簽交換,但是標(biāo)箱到港口轉(zhuǎn)鐵路、公路運輸?shù)倪^程,現(xiàn)代化管理的鏈條就斷了。目前,上海港做得最好,上海港集裝箱只有1.8%的箱可以自動接入鐵道系統(tǒng),其他只能手動錄入。

  做好物聯(lián)網(wǎng),還要有地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)。了解地球上的物品定位,離不開地理信息。物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮了很重要的作用,包括地理位置、查詢、運輸路線,服務(wù)范圍,物流網(wǎng)布局,都離不開地理信息。

  物聯(lián)網(wǎng)更離不開全球定位系統(tǒng)。通過全球定位系統(tǒng)才能真正實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和物流的全球現(xiàn)代化。目前我國主要使用的是由美國研發(fā)的全球定位系統(tǒng),我國也開始開發(fā)自己的定位系統(tǒng),如北斗星定位系統(tǒng)正在不斷發(fā)展。

  物聯(lián)網(wǎng)離不開射頻識別技術(shù),射頻識別技術(shù)應(yīng)用經(jīng)過長期的發(fā)展過程,現(xiàn)在和移動信息化實現(xiàn)了有機結(jié)合,有助于物流、資金流、信息流的三流合一,應(yīng)用范圍非常廣泛。射頻識別技術(shù)工作原理簡單。射頻識別技術(shù)的商用,才促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。射頻系統(tǒng)RFID系統(tǒng)主要包括RFID標(biāo)簽、RFID閱讀器、RFID中間件、電子產(chǎn)品代碼(EPC)信息系統(tǒng)和對象命名服務(wù)(ONS)等。

  射頻識別系統(tǒng)由標(biāo)簽和讀寫器(含天線)兩部分組成。讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射射頻能量形成電磁場,其作用距離和范圍的大小取決于發(fā)射功率和天線。標(biāo)簽通過作用域時被觸發(fā),發(fā)送存儲在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù),同時根據(jù)讀寫器的指令改寫存儲在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。讀寫器可與標(biāo)簽之間可以進(jìn)行通信。標(biāo)簽有很多種,有主動式、被動式;讀寫方式有只讀方式和讀寫性標(biāo)簽。

  現(xiàn)在,電子標(biāo)簽成本在降低,形式在多樣化,應(yīng)用廣泛。如廣東地區(qū)很多工廠的每一個工位上都有標(biāo)簽,每一個標(biāo)簽都注釋了每一個工序,工作流都記在在標(biāo)簽上,能準(zhǔn)確定位工位出現(xiàn)的問題。

  形成物聯(lián)網(wǎng)要靠商品的統(tǒng)一編碼,沒有商品統(tǒng)一的編碼,就沒有物聯(lián)網(wǎng)。歐美提出的EPC(ElectronicProductCode)電子產(chǎn)品編碼是支持物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐。EPC系統(tǒng)由編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)組成,目前比較成功的EPC網(wǎng)絡(luò),主要是與應(yīng)用物流領(lǐng)域。我國也成立了EPC-globalChina,研究如何使這一編碼技術(shù)做到本地化兼容性、科學(xué)性、全面性、合理性,沒有歧視性。

  另外的技術(shù),就是無線通信和移動互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)離不開這些內(nèi)容。此外,物聯(lián)網(wǎng)與云計算互相促進(jìn),為大數(shù)據(jù)量傳輸、多媒體應(yīng)用、電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子圖書館等突破了網(wǎng)絡(luò)瓶頸,正得到快速發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展動向

  物聯(lián)網(wǎng)的運用非常廣泛,大到軍事反恐、城建交通,小到家庭個人。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊網(wǎng)相連時,可隨時隨地全方位“感知”對方,人們的生活方式將從“感覺”跨入“感知”的階段,從“感知”到“控制”。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景非常廣泛。

  (一)物聯(lián)網(wǎng)成為信息社會發(fā)展的亮點,建設(shè)分為幾個階段:

第一個階段是大型機、主機的聯(lián)網(wǎng);
第二個階段是臺式機與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián);
第三個階段是手機等一些移動設(shè)備的互聯(lián);
第四階段是把各種嵌入式芯片,把嵌入式的東西和互聯(lián)網(wǎng)鏈接興起階段,把與人們?nèi)粘I罹o密相關(guān)的家用電器工業(yè)設(shè)備連接起來,加入互聯(lián)互通的行列,這種應(yīng)用是極為廣闊的。

  (二)物聯(lián)網(wǎng)的三個應(yīng)用層次

  一是傳感網(wǎng)絡(luò),即以二維碼、RFID、傳感器為主,實現(xiàn)“物”的識別。
二是傳輸網(wǎng)絡(luò),即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或未來的NGN網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算。這其中,前三項技術(shù)已經(jīng)成熟,NGN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是市場新方向。接入網(wǎng)的光纖化是整個NGN計劃中投資最大也是最重要的部分。
三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),即輸入輸出控制終端,可基于現(xiàn)有的手機、PC等終端進(jìn)行。由此可以看到,“物聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)鍵在于射頻標(biāo)簽(RFID)、傳感器、嵌入式軟件及傳輸數(shù)據(jù)計算等領(lǐng)域。這個環(huán)節(jié)涉及所有網(wǎng)絡(luò)的大連接,電子信息、電子設(shè)備都受益。物聯(lián)網(wǎng)未來將涉及能源、金融和保險系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、追蹤系統(tǒng)、醫(yī)療保健系統(tǒng)和氣候系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施等方面。

 (三)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點領(lǐng)域

  物聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用是現(xiàn)代物流領(lǐng)域。最近,工信部和商務(wù)部、發(fā)改委、交通部等八個部門正在制定現(xiàn)代物流的發(fā)展規(guī)劃,明確提出要把物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的重點。

  目前,我國物流的成本偏高,占總生產(chǎn)成本的18%-20%,有數(shù)據(jù)統(tǒng)計,去年我國的物流成本由去年全年的18.6%下降至今年上半年的18.4%,下降0.2個百分點,但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國外水平,我國物流發(fā)展需要物聯(lián)網(wǎng)。通過物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),形成集成化的信息平臺,實現(xiàn)物流系統(tǒng)的現(xiàn)代化,通過現(xiàn)代化管理從物流業(yè)的小外包實現(xiàn)真正的現(xiàn)代化外包。把企業(yè)的局部的物流擴展到全社會的物流,最大限度地降低成本,實現(xiàn)物流系統(tǒng)現(xiàn)代化。如在物流通關(guān)過程中,廣東省經(jīng)濟(jì)信息化委員會與香港進(jìn)行試點:“港澳通關(guān)一體化試點工程”利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢避免的雙重征稅、雙重通關(guān)的問題。所以,以物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為抓手,來推動物流信息技術(shù)的應(yīng)用和推動標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是下一階段的重要工作。

  城市資源規(guī)劃系統(tǒng)也是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要應(yīng)用。有ERP、IRP、GRP系統(tǒng),也需要CRP系統(tǒng),即城市資源規(guī)劃系統(tǒng)。建設(shè)這樣一個子系統(tǒng)也需要物聯(lián)網(wǎng)和寬帶無線接入,把城市資源“城市水、電、氣、熱資源管理運營平臺”,“城市靜態(tài)交通泊車管理運營平臺”,“城市消防安全監(jiān)管運營平臺”等系統(tǒng)整合起來。通過建立城市EPC信息港,通過城市電子商務(wù)平臺,把各種指揮中心資源應(yīng)用平臺緊密聯(lián)系,依托物聯(lián)網(wǎng)是可以實現(xiàn)的,這既是電子政務(wù)的應(yīng)用,也是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,能發(fā)揮綱舉目張、承上啟下的作用。類似的應(yīng)用還有藥品的防偽監(jiān)督管理。

  總之,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,從智慧城市到智慧地球,從感知城市到感知中國、感知世界,信息網(wǎng)絡(luò)和移動信息化開辟了人與機、機與機/傳感器網(wǎng)融合的可能,使我們的工作生活時時聯(lián)通、事事鏈接,物聯(lián)網(wǎng)將成為信息化建設(shè)的下一個機遇,也將成為世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的新亮點。

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