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物联网通信技术的发展

时间:2023-10-17 09:40:20

物联网通信技术的发展

第1篇

【关键词】光通信技术;物联网;特征;应用

1.物联网的发展及特征

所谓物联网,是指将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。它其实就是将原本与网络无关,但与我们的生活工作息息相关的万事万物都装上传感器,然后与现有的互联网连接,让人们可以更直接地去控制和管理这些事物,以方便我们的生活和促进生产乃至整个社会的发展。

物联网概念本身也在不断地演进,涵盖的范畴也比以前更加丰富。随着信息与通信技术的日益发达,物联网应用前景相当广阔,预计将广泛应用于智能交通、能源、环境保护、政府工作、公共事业、金融服务、平安家居、工业制造、医疗卫生、智能家居、现代农林业等诸多领域。目前普遍认为,物联网的体系构架可分为感知层、网络层、应用层 3 个层面,并且在每个层面上都有很多种选择。感知层包括二维码标签和识读器、FRID 标签和读写器、传感器、摄像头、传感器网络、传感器网关、视频检测识别、GPS、M2M(machine to machine)终端等,主要完成识别物体和采集信息的功能。网络层包括各类信息通信网络,如短距无线通信网、蜂窝无线通信网、传统互联网、移动互联网、有线通信网以及物联网信息中心、物联网管理中心等,主要完成将感知层获取的信息进行传递和处理的功能。应用层是物联网与各类行业专业技术深度融合,实现各种智能化行业应用,实现广泛智能化。

物联网的核心能力主要包括可靠传输、全面感知以及智能处理这三点。其基本特征主要有智能化以及泛在化两方面。所谓的智能化就是能够将情景感知、各种信息的聚合以及无缝连接处理者几方面内容进行有机结合,通过末端网络准确收集管理对象的各种信息,并且及时的进行分析处理,最后将结果提供给需要的用户。而泛在化则是指物联网覆盖应该逐步实现无处不在,这样才能适应社会的发展需求。正是由于上述特点,物联网的应用前景必然非常广泛。

2.光通信技术在物联网发展中的应用

光通信技术在物联网发展中的应用可以分为三个部分,即网络层、感知层以及应用层,具体内容为:

2.1光通信技术在物联网网络层的应用

光纤技术商用化已经有30多年了,经过这么多年的发展已经逐步成熟。近年来,随着光纤放大器以及波分复用技术的快速发展,在很大程度上促进了光纤通信技术容量的扩大以及速度的提高。

在物联网迅速发展过程中,需要完成各种信号的会聚、接入传输并形成全国性的物联网,光纤通信将有很大的应用前景。不论是移动网还是传统固定电话网,从长远发展趋势看,最终将走向泛在网。从物联网应用的承载需求看,通信网或者说泛在网的技术发展完全能够承载物联网的需求。物联网涉及海量的数据集合和泛在的网络要求,即要求在空间上无所不在、时间上随时随地。传感网所承载的业务状态多数是近距离通信,而通信网特别是光纤通信网络能承载更高的带宽,适合长距离传输,非常适宜物联网应用的拓展。现有通信网络核心层传送技术正在向大容量、IP 化和智能化发展,从物联网的角度来看,还应更加智能化,包括自动配置、障碍自动诊断和分析、路由自动调度适配,资源分配更智能化等等。网络接入层传送技术的发展趋势是光接入网络。目前各大运营商都已建设 FTTx(光纤接入),它具有 QoS(服务质量)保障和更丰富的接入能力,能够满足 M2M 多种高速媒体流传送需求。与移动通信相比,光通信技术具有容量大、损耗小、速度快、带宽高等优点,可是其接入却不是很灵活。而移动通信虽然接入灵活,但是其带宽却是有限的。所以,只有将二者进行有效融合,才能推动物联网的进一步发展。

2.2光通信技术在物联网感知层的应用

光通信技术在物联网中应用的另一个领域就是感知层,其关键就是光纤传感技术。随着科学发展水平的不断进步,传统的单点检测技术已经发展成分布式网络监测技术,而且逐步走向了产业化生产,其应用前景非常广阔。

光纤传感技术与传统传感技术相比,其优势在于光纤本身的物理特性。光波在光纤中传播时,在外界因素如温度、压力、位移、电磁场、转动等的作用下,通过光的反射、折射和吸收效应,光学多普勒效应,声光、电光、磁光、弹光效应和光声效应等原理,使表征光波的特征参量,如振幅、相位、偏振态、波长等,直接或间接地发生变化,因而可以将光纤作为敏感元件来探测各种物理量,这就是光纤传感器的基本原理。此外,光纤还有多种衍生传感功能。利用该特性,通过对光纤光栅进行特殊处理,可制成探测各种化学物质的光纤光栅化学和生物化学传感器。与普通光纤光栅相比,长周期光栅对光纤包层外材料的折射率变化更敏感,将光纤光栅涂上特殊的活性涂覆层,可测量低浓度的目标分子。此类光纤传感器可用于航天器的氢气漏泄检测、煤矿中的瓦斯检测等。而光纤本身又是光波的传输媒质,这种“传“”感”合一的特征所带来的优势,在物联网应用中将无可匹敌。不论是基于瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射原理的分布式光纤传感器,还是基于双光束干涉的光纤传感干涉仪,其光纤传感臂上的每一点既是敏感点又是传输介质。而基于多光束干涉的准分布式光纤 Fabry-Perot 传感器、近年来发展迅速的光纤光栅传感器,两者也均是光纤本身的一个集成部分。此类光纤传感器与常规光纤可熔接,形成低插入损耗连接,具有在线(inline)特征和优势,与光纤传输有天然的兼容性,可以替代传统分立和薄膜型光无源器件,从而为全光通信系统和光纤传感网络提供了巨大的灵活性。

2.3光通信技术在物联网应用层的应用

在今后的发展过程中可以将物联网与各行各业进行深度融合,这样就可以促进行业的智能化管理。如果把光纤传感器嵌入或装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、供水系统、油气管道等各种重大工程设施中,通过光缆连接后可以形成广域光纤传感网络,再通过与无线物联网的组合,与互联网的组合,可以实现各种设备、机器、基础设施等物理系统的整合。在此基础上,通过物联网信息中心管理中心功能强大的云计算平台,对海量数据进行存储、分析处理与决策,完成从信息到知识,再到控制指挥的智能演化,就可使人类更加精细、更加动态地管理生产、生活的方方面面,达到“智慧”状态,进一步提高资源利用效率,提高人类生产力水平,促进人类与自然的和谐发展。

3.结束语

综上所述,随着人们生活水平的不断提高,对互联网的需求也在不断提高,这就给物联网发展提出了更高的要求,为了能够适应社会的发展需求,就要不断的发展与创新。光通信技术具有容量大、速度快、可以在线传输等特征,如果将其与物联网相结合,必然会促进网络功能的进一步发展。

【参考文献】

[1]成冠峰.浅谈物联网及光纤传感器在其中的应用[J].光纤与电缆及其应用技术,2011,02:38-40.

第2篇

关键词:物联网 关键技术 发展现状

一、 前言

物联网 (Internet of Things) 顾名思义,是实现物物相连的互联网。IoT在信息产业领域是继计算机、互联网、移动通信之后的又一次重大变革。物联网是在互联网的基础之上的一种延伸和拓展,本质上就是互联网的一部分,通过信息传感设备,如射频识别系统、红外感应系统、GPS、智能扫描仪、气体感应器等,按照一定的网络协议,赋予物体感知能力,并通过接口将互联网与大量物体连接起来,从而进行信息交换和通信,实现智能化物体识别、定位、跟踪以及监控和管理,甚至实现人类与自然环境的融合。

早在1999年物联网的概念就已经被提出,到2012年中国第一个物联网五年规划――《物联网“十二五”发展规划》颁布,物联网已经被贴上“中国式”标签。

随着物联网应用的快速发展,其关键技术已经被深入研究并取得重大成果,但缺乏总结分析。本文主要分析了物联网系统架构的关键技术的发展现状,对现有的技术进行分析和总结,论述了物联网的发展前景和挑战,最后对全文进行了总结。

二、物联网的关键技术

物联网作为当今计算机网络和信息科学技术的研究热点,具有海量信息,多种接入设备,智能化物物交互的特点。物联网的成功依赖于多种技术的融合,主要包括物联网的系统架构技术,统一识别与识别技术,网络通信技术以及安全隐私保护技术。

1、系统架构技术

物联网的系统架构技术主要包括感知层,网络层和应用层,它要求用户网络服务器具有可扩展性,可靠性,自组织性和用户公平性。感知层即利用射频识别(RFID),无线传感器网络等技术识别物体并读取该物体的相关信息,读取的相关信息反映物体自身的特点。网络层是物联网实现信息传输,信息处理和服务质量优化的重要环节,并通过与移动通信网,互联网或其它专网相结合,将物体的信息准确地实时传递出去。应用层直接为用户终端提供服务,把感知层得到的信息进行处理,从而实现智能化物体识别,定位,跟踪,监控和管理。

2、统一识别和识别技术

物联网的一大特点是实现物体与物体之间的信息交换,即每个物体都应该是独立的,因此物联网的关键技术应该能够反映每个物体自身的特点。统一识别和识别技术应该包括射频识别(RFID),无线传感器网络。射频识别技术类似于条码扫描,RFID的主要功能是非接触式识别,即不需通过机械或光学在识别系统和识别物体之间建立接触,就可以通过无线电技术识别物体并读取其静态信息。对于物联网的发展,了解特定物体的动态信息也很关键,因此依赖于无线传感器网络来探测物体的动态改变,也缩小了生活实际与网络虚拟之间的差距。在物联网快速发展的今天,微型化技术和纳米技术也将快速融入物联网的关键技术,这意味着越来越小的物体将与互联网实现连接。

3、网络通信技术

物联网的网络通信具有通信量大和范围广的特点,它为各种硬件技术包括射频识别,无线传感器系统的控制提供操作平台,并通过移动通信网络,卫星通信等方式实现识别系统和需识别物体端到端的连接。在网络通信的基础上,方便用户对物联网进行有效的管理,降低用户操作物联网的复杂度,且实现了物联网服务质量的最优化,满足了海量通信的需求。现代网络通信技术还引入了云计算技术和自组织组网管理技术,在网络层协调各个部分的任务管理和分配,提高网络传输数据的速度和质量。

4、安全隐私保护技术

安全隐私保护技术可以为物置信息或数据提供安全性和保密性,阻止用户未经授权信息的访问,保护个人隐私和商业机密等内容。安全隐私保护技术的实现还需要其他技术的支持,如云计算保护技术,数据加密和保护技术,用户身份验证技术等。

三、我国物联网发展现状和存在的问题

自2010年我国将物联网写入发展战略和第十二和五年规划,物联网产业得到了很快的发展。到2012年第一个关于物联网的五年计划《物联网“十二五”发展规划》颁布,物联网的发展得到了高度的重视和完善。

物联网的发展为我们的生活带来了很大的便利,但依然存在一些问题。为了让物联网真正地实现在物与物,人与物之间畅通无阻的交流,目前应用在物联网的技术仍然需要不断地完善。主要存在以下几个问题:

1.物联网缺少物联网的统一技术标准。我国各行各业都积极加入到物联网的发展中,但各领域发展产业分散,不能实现互联,这都是国家没有统一物联网技术标准的结果,且物联网想要实现海量信息的处理和物物相连,也需要统一的编码和统一的寻址。

2.物联网的发展技术问题。物联网的发展需要多技术融合和多学科交叉,因此容易遇到技术瓶颈。物联网的技术核心是异构网络,如何实现异构网络的协调和融合,以及如何处理和储存海量的信息,都是物联网发展中存在的问题。

3.物联网的安全性问题。物联网涉及范围无处不在,个人隐私,商业机密,甚至于国家政治军事等信息,如果被泄露后果不堪设想。因此如何保证信息安全问题也是我国物联网发展要面临的挑战。

4.物联网的商业可行性。物联网的建设需要大量的资金投入,而用户的接受度和投Y回报等问题都是无法估算的,且如何使用户自觉维护物联网的问题也是亟待解决的。

四 、物联网的未来发展理念

我国物联网的发展应该在物与物互联互通的共性上及时制定统一的标准,采取开放的态度,完善国内物联网与国际物联网的互联,实现快速与国际物联网对接。循环物联网经济产业链,循环经济可以把握物体和资源在配置上的合理性,从而实现物联网的可持续发展。绿色低碳经济发展理念,物联网的智能化很大程度上避免了资源的浪费,“绿色,环保,节能,低碳经济”是现代经济发展的大趋势,随着物联网的深入,各个行业可以节省人力物力,实现环境资源的高效利用。

五、 结束语

本文分析了物联网的关键技术,我国物联网发展存在的问题与挑战,并且提出了物联网的未来发展理念。物联网实现了物与物,人与物的信息传递方式,实现了海量数据的处理,信息传递的高效性和便捷性。我国物联网技术的研究也处于世界物联网研究的前列,因此我国物联网技术研究人员应该抓住此时的机遇,争取突破物联网目前发展遇到的问题,从而带动我国信息产业和经济的快速发展。

参考文献:

[1]钱志鸿等.物联网技术与应用研究[J].电子学报,2012年,40(5)

[2]刘锦等.我国物联网现状及发展策略[J].企业经济,2013年,(3)

第3篇

一、物联网的构成

站在技术应用的角度分析,物联网可以分为三个层面[1]。第一,感知层,支撑物联网传感,由传感器构成,用于准确识别物联网内的集成信息,完善采集应用,达到采集标准;第二,网络层,负责运送信息,包含各种类型的网络,如:互联网,处理感知层的信息内容,承接感知层的全部信息;第三,应用层,属于物联网的终端构成,各项信息处理完毕后,经由应用层输出,连接物联网与用户群体,体现智能应用,符合行业发展、需求。通过分析物联网的构成可得:物联网对运行技术具有较高要求,促进物联网的积极发展。

二、物联网的关键技术

物联网的关键技术主要有:通信技术、传感技术以及射频技术,共同支持物联网发展,构成物联网的核心部分。对其做如下分析:

(一)通信技术。通信是物联网不可缺少的环节,物联网利用通信技术提供信息传输的通道,体现专业通信,满足互联需求。基于通信技术的支持下,物联网可以适应多样化的业务需求,不仅可以在低移动环境内运行,还可应用在数据效率低下的平台内,仍旧可以保障物联网的通信安全。物联网中的通信技术,集中体现在广域或近距通信两方面。广域通信有:现代移动信号、互联网及卫星定位等,由于受到iIPV6的影响,物联网的通信功能得到很大程度的提升,明确信息传输目标,形成稳定的传输通道;近距通信有:IEEE 802.15.4。

(二)传感技术。传感技术在物联网中的体现,依赖于技术与网络,采集物联网应用对象的信息,经由传感技术传输到指定设备,再由设备统一转换,连接物联网的各个层面。目前,物联网趋向于以传感技术为主的传感器,嵌入到传感设备中,处理不同领域的信息,满足多个行业的需求[2]。例如:物联网确定系统传感模式后,设置微型处理器,综合集成物联网的信息,通过传感器时刻监督内部信息的运行情况,避免出现高危行为,不论是物联网的采集环节,还是处理环节,都可处于高效传感的过程中。传感技术随机组成通信网络,促使物联网在中继方式的作用下传输信息,迅速抵达用户终端,体现传感技术效率,有利于提高物联网的传感速度。

(三)射频技术。射频技术是物联网运行的重点,同时也是主要技术,用于提升物联网的识别能力。射频技术的运用原理为:物联网中的商务物品被电子标签标识后,主动通过读写器,读写器通过电波识别物品电子标签内的信息,迅速将读取的信息输送到物联网的信息系统,在射频技术自动采集的协助下,管理物联网内的物品,存储电子标签,达到高效管理的状态。物联网中的物品对应独立、唯一的识别码,恰好对应射频技术内的标签,由此必须规范电子标签内的识别标准,以此提高识别效益,避免射频识别受到编码限制[3]。射频技术不仅为互联网提供识别功能,更是实现质量认证,促使物联网的运用处于质量约束的环境中,降低质量风险。由此可见:射频技术为物联网提供保障性支持,避免物联网出现识别干扰,有利于物联网的稳定发展。

(四)综合技术。通信、传感与射频是物联网的关键技术,但是物联网安全、稳定的发展还需综合技术的参与,保护物联网的核心内容,发挥物联网的实际价值。例如:测量技术、监控技术等,推进物联网多样化的发展,更是提高物联网的发展能力和应用水平。

三、物联网的应用前景

物联网推动信息产业的发展,带动我国信息化发展。目前,物联网已经应用于多项领域,分析物联网的应用,展示其良好的应用前景。如:(1)医疗领域,物联网在病患群体中设置编码,降低管理难度,医护人员根据编码调出病患信息,避免病患资料存储错误,物联网在医疗领域中的应用逐步拓宽,由病患信息管理发展到药物管理、人员管理等方面,实行电子标签,如果出现信息错误,既不会对整体信息系统造成影响,还可以体现追溯责任,防止对医疗领域造成干扰,稳定发展;(2)交通领域,物联网在交通方面的应用,主要以智能化为主,交通领域利用物联网,缓解交通压力,保障行车安全,物联网智能化调动交通道路上的车辆,实行全国联网,快速查询交通事故,部分道路已经实行实时、全程监控,促使交通管理处于动态状态,交警能够随时掌握路面信息。

基于关键技术的支持下,物联网提升应用能力,拓宽应用领域,渗透到多项行业中,如:物流、金融、通信等等,体现物联网的应用价值。我国各大行业意识到物联网的重要性,加强对物联网的应用,推进物联网的发展。

四、结束语

物联网的技术性比较强,综合体现技术价值,物联网逐步成为信息社会的构成,通过物联网的技术支持,实现信息整合,增强各类信息的连通性。由于物联网属于现代社会的新兴领域,发展空间比较大,利用强化、高效的技术建设,完善物联网的应用,提升物联网的信息水平。物联网渗透到各行各业,我国逐渐提升对物联网的重视度。

参考文献:

[1]云晓东;孙欣斐;杜凤晨.物联网关键技术分析及应用研究[J]科技创业家.2014, (02):25-27

第4篇

关键词:互联网 物联网 信息感知 交互技术

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)12(c)-0119-02

网络技术的快速发展,极大地促进了经济的发展。经济的快速发展也提升了网络技术的发展速度,两者相互促进下,物联网的概念随之诞生。如何以网络技术的运用更好地进行经济活动的发展,成为研究人员长期研究的课题。笔者针对当前物联网信息感知与交互技术,进行简要的剖析,以盼能为我国此类技术的发展提供参考。

1 物联网发源及定义

我国互联网技术发展较晚,因此在此后一系列网络技术的发展中,也落后于美国等西方国家。物联网这一概念,最早由美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ashton教授首次提出。随后美国麻省理工学院进行了此类技术的基础实践活动,当前物联网技术在世界范围内发展迅速,我国也开展了相关技术的实践。

一般情况下,物联网可以理解为通过芯片技术,连接互联网形成的物品网络。具体指对物品植入电子芯片,并通过有线或无线技术连接互联网,最终形成以互联网为核心技术的物品网络。

2 信息感知与交互技术

互联网技术在发展的过程中,用户与互联网之间的互动与信息感知,只存在于音频、视频、文字等方面的阅读和浏览编辑。信息感知方面的技术发展较好,但关于交互方面的技术发展则较少。物联网中信息感知与交互技术,具体指通过网络连接具体物品或商品,物品芯片中则记录了物品的外在形象、触感等方面的数据。用户在进行物品浏览的过程中,配合相关的软硬件,能够对物体外观质量等方面数据进行充分了解,以此达到对信息感知与交互方面的体验,对于人们的生活习惯产生了较大的改变,有助于提升日常的工作效率。

3 当前物联网信息感知与交互技术的发展现状

我国当前关于物联网技术的发展,尚处于前期发展阶段。由于国外此类技术的发展较为成熟,我国物联网方面的有关企业在发展的过程中,通过技术进口或付费使用专利的方式进行发展。前期的发展现状较为良好,但由于缺乏基础技术以及相关的产业链,我国关于物联网技术方面的发展还存在较大的提升空间。其中物联网产业链方面的建设还应着重进行发展,针对此类问题,我国政府方面也出台了较多的鼓励政策。但由于基础技术以及人才方面的缺乏,我国此类技术的发展有较多的攻坚课题。

物联网技术在发展的过程中,其通过互联网技术连接相关的物品。在实际应用的过程中,其具备操作简便、用户体验好、效率高等方面的特点。

4 当前关于物联网信息感知与交互技术发展的具体应用

物联网信息感知与交互技术在发展的过程中,对于物品的应用范围较广,应用对象也较为复杂。笔者针对当前关于物联网技术应用的主要对象以及实际作用进行简要的分析。其中具体的分析对象为:VR技术、智能家装技术、用户与网络之间的交互、物联网社群的形成。针对此类应用对象以及技术实际作用,笔者进行简要的分析介绍。

4.1 VR技术

VR为Virtual Reality的缩写,具体的意思为虚拟现实。此类概念最早出现于1999年美国国家科学基金资助的交互式系统项目工作组的一项报告中,随着当前技术的发展,此类技术逐渐被实践并投入制作。随后出现了例如VR眼镜等硬件设备,此类设备在人机互动的实验研究中效果明显。当前在物联网技术的发展和提升中,一般将VR技术看作物联网技术的入口。通过VR设备进行互联网商品或其他资源的浏览编辑。

4.2 智能家装技术

当前随着物联网技术的快速发展,此项技术进入到了多个行业中,并且取得了较好的发展效果,其中关于家装行业的应用效果较为明显。经济在不断发展的过程中,人们对于物质条件的要求也逐渐提升。家庭是人们长期生活居住的环境,关于物联网的应用,研究人员也进行了较多的实验实践。当前应用效果较好的如无线控制空调、灯具、电脑、电视、门、沙发、用电开关等。此类技术的应用获得了广泛的认可,短期内便产生了较大的需求人群。

4.3 用户与网络之间的交互

物联网技术在发展的过程中,其核心技术为网络技术。物联网通过特殊设备将用户与互联网设备进行连接,用户通过特殊设备进行网络冲浪。在应用的过程中,物联网技术能够实现用户与网路数据之间的互动,实现智能化体验。对于用户体验以及技术的革新意义重大,用户能够根据交互数据,进行互动从而达到较好的体验效果。

4.4 物联网社群的形成

随着物联网技术的快速发展,其相关的附属产业也快速产生。政府部门对此类产业的发展,也提供了较大的支持。随着物联网技术的逐渐发展,其技术在实践的过程中形成了以指定物、网络、若干用户之间多方交互的现象。此类现象的产生,最终形成了物联网社群现象。物联网社群现象的出现,对于人们的生产生活习惯影响重大。但在此类现象出现的过程中,也产生了两种效果。较好的方面为提升了工作效率、沟通效率;不良的方面为技术过度发展,人们生产生活无法跟进技术的发展,最终对于物联网产业,形成了较多的影响。

5 展望

物联网技术依托互联网技术进行发展,因此其也具备互联网技术的相关特性,例如:信息传播的快速性、信息的复杂性以及感染病毒的可能性。此类技术基于互联网技术进行发展,因此难以避免产生中毒现象。但由于物联网技术的直接关联物为智能家居、私人用品、保险物品等,对于人们的财产以及个人安全影响重大。因此为了保障物联网技术的后续发展,在技术的发展中除去实用性、先进性的发展,还应注重安全性的发展。只有在保障安全性的前提下,此类技术才能得到更快的发展。

6 结语

当前物联网信息感知与交互技术的整体发展较为良好,我国此类技术的发展也处于快速发展的阶段。由于良好的用户体验,此类技术在发展的过程中,获得了广泛的支持,但在实际发展的过程中,还存在产业链不完善等现象。国家政府部门对此也进行了较大的政策支持,当前关于物联网技术在发展中主要的应用对象以及实际作用为:VR技术、智能家装技术、用户与网络之间的交互、物联网社群形成。此类技术在发展的过程中,由于具备一定的网络特性,因此在未来的发展中还应注重安全性方面的研究和提升,以此保障技术的快速发展,并达到促进经济发展的作用。

参考文献

[1] 李红娟,王祥.基于物联网的信息感知与交互技术应用研究[J].通讯世界,2016(5):23-24.

第5篇

【关键词】物联网 射频识别 网络通信 数据处理

1 物联网概念的解析

关于物联网的概念的来源,第一次正式提出,是在2005年的信息社会世界峰会上,由国际电信联盟(ITU)第一次以正式的方式公诸于世。国际电信联盟还指出,现在正处于一个无所不在的"物联网"通信时代,通讯技术的进步,使得人们日常生活便利程度得到了极大地提高。在日常生活用品中嵌入一种短距离的移动收发器,就可以实现移动控制。信息空间的维度随着物联网技术的发展,也在朝着多方向发展。按照物联网的相关技术标准、互通的网络协议,可以实现对各种物品与互联网的相互连接,还可以使用编码来区分一切实物和虚拟物品,然后利用智能界面实现终端信息的共享。物联网技术的核心在于实现对所联网物品的准确识别、精确定位、及时跟踪以及密切监。

2 当前物联网的主要技术研究分析

2.1 射频识别技术

在物联网技术领域,比较重要的技术就是射频识别,现阶段常见的射频识别系统一般是由RFID电子标签、读写器和信息处理系统组成。射频识别技术的基本工作原理是,利用读写器对那些编好电子标签的物品进行读写和识别,然后通过无线电波技术,将读写器识别到的物品的有效信息传送到系统信息处理模块,自动实现信息的采集,这样就可以实现对物品的精细化、数据化管理。

2.2 传感技术

传感器网络的协作感知对传感器的正常工作发挥着十分重要的作用,传感技术的应用就是建立在传感器及传感信息网络顺畅工作的基础之上。一般所说的传感器,就是指能感知被测指标,同时可以将被测指标按照一定的规律转换成可用信号的设备,传感器有着相当广阔的应用空间。而传感器网络则集合了多种技术优势,如传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,它利用系统发展模式,可以使用各类集成化的微型传感器协作实现对监测对象的实时监测,除此之外,还可以采集并处理周围环境及监测对象的基本信息。

2.3 网络通信技术

可以说,网络通信技术是物联网技术发展的技术蓝本,网络通信技术的迅速发展,为物联网技术的进步和创新提供了信息技术通道。在传感器网络通讯技术方面,会经常运用到广域网络通信技术和近距离通信技术。在广域方面像IP互联网、2G/3G移动通信、卫星通信等都属于其中比较成熟的技术,最近几年以iIPv6为核心的新互联网技术的快速发展,更是优化和升级了传统的信息数据传送通道。在近距离技术领域,当前比较成熟的主流技术基本上是以IEEE802.15.4为代表的几种近距离通信技术。

2.4 大数据处理、云计算等信息处理技术

日常生活中,能够制造出数据的领域遍布各个行业,商务贸易、在线视频图像资料、社交网络媒体信息、企业信息管理以及电子政务等等,都会涉及到大数据。计算机信息技术的迅速发展,推动了信息处理技术的进步,以大数据、云计算为代表的信息存储、处理技术为物联网技术的快速发展提供了高效的数据服务功能,也是深度挖掘数据价值的技术支撑。

3 物联网技术的实际运用展望

3.1 城市管理

在城市管理过程中,智能交通物联网技术可以自动检测并报告公路、桥梁的“健康状 况”,还可以避免过载的车辆经过桥梁。在智能建筑利用物联网技术,可以通过感应技术,实现建筑物内照明灯能的自动调节光亮度,并进一步提高节能环保程度。

3.2 数字家庭

仅仅实现了电视与电脑、手机的连接,不是发展数字家庭产业的初衷。只有在连接家庭设备的同时,通过物联网与外部的服务连接起来,才能真正实现服务与设备互动。物联网技术在数字化家庭方面的成熟运用,极大的提高了人们的生活便利程度。

3.3 定位导航

物联网与卫星定位技术、GSM/GPRS/CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合,能够在互联网和移 动通信网络覆盖范围内使用GPs技术,使用和维护成本大大降低,并能实现端到端的多向互动。

3.4 现代物流管理

通过在物流商品中植入传感芯片,供应链上的购买、生产制造、包装、装卸、堆栈、运输、配送分销、出售、服务每―个环节都能无误地被感知和掌握。这些感知信息与后台的GIS/GPS数据库无 缝结合,成为强大的物流信息嘲络。

3.5 商业零售

RFID取代零售业的传统条码系统(Barcode),使物品识别的穿透性(主要指穿透金属和液体)、远距离以及商品的防盗和跟踪有了极大改进。此外通过标签识别和物联网技术,可以随时随地对食品生产过程进行实时监控,对食品质量进行联动跟踪,对食品安全事故进行有效预防,极大地提高食品安全的管理水平。

3.6 数字医疗

通过使用RFID为代表的自动识别技术,能够提高医院医务工作人员对病人的监控效率,减少医疗信息传递失真的情况发生。RFID技术与医院信息系统(HIS)及药品物流系统的融合,是医疗信息化的必然趋势。

3.7 防入侵系统

发达国家将大数据作为重要的情报收集手段,通过成千上万个覆盖地面、栅栏和低空探测的传感节点,防止入侵者的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。日本防卫省将从2015年开始正式研讨将互联网上累积的“大数据”运用于海外局势的分析。这一举措作为自卫队海外活动扩大背景下的新方案,旨在强化情报收集能力。

4 结束语

随着信息技术和多媒体技术的快速发展,物联网技术会越来越成熟,其应用领域也会逐渐增多,我国在物联网技术领域,有着不错的发展优势,庞大的市场需求催生了物联网技术的传播和扩撒。在我国以信息化带动工业化的发展路径指引下,未来物联网技术的发展会对经济的发展起到越来越重要的推动作用。

参考文献

[1]王小妮,魏桂英.物联网RFID系统数据传输中密码算法的研究[J].北京信息科技大学学报(自然科学版),2009(04).

[2]陈伟波,李佳峰.关于物联网技术带来信息安全保密新挑战的思考[J].汕头科技,2010(04).

[3]赵海霞.物联网关键技术分析与发展探讨[J].中国西部科技,2010(14).

[4]梁景原.移动网与物联网融合要点浅析[J].科技资讯,2010(29).

第6篇

1.物联网技术概述

1.1物联网的概念及特征物联网作为未来网络的整合部分,是在互联网基础上的延伸和扩展.

物联网技术主要指通过射频识别(RFID)等信息传感设备,按照标准、互通的网络协议,将任何物品与互联网相连接,并将所有实物与虚拟物品代以特定的编码,通过智能界面进行信息的共享,以实现对物品的识别、定位、跟踪、监控等一系列管理工作.从广义上来讲,物联网是信息化在人类社会综合应用的更高水平,通过物与人、物与物之间的高效信息交互,实现物理空间与信息网络的融合.物联网技术具有捕获、传输、处理以及施效等主要功能,其特征在于可以通过射频识别、红外传感器等设备随时随地对物体进行感知与测量,并将这些信息连接至通信网络进行交互和共享,并利用各种智能计算技术,对海量的感知信息与数据进行分析和处理,最终实现决策与控制的智能化.

1.2物联网的发展过程与应用现状物联网的基本思想出现于20世纪90年代末,在2005年信息社会世界峰会上,国际电信联盟(ITU)正式提出了"物联网"的概念.

ITU指出,无所不在的"物联网"通信时代,通过将各种各样的日常用品中嵌入一种短距离的移动收发器,信息空间的概念将从人与人之间的联系拓展到随时随地的人与物、物与物的交流与沟通.近年来,飞速发展的物联网技术已经开始被运用到全球的各个领域中,在制造业、零售业以及物流等传统领域,物联网的智能化信息交换提高了生产效率,缩短了工作周期,降低了人工成本;而随着物联网技术的不断成熟,其传感手段也逐渐运用于市场管理、能源产业甚至反恐领域中.美国、欧盟等多个国家和地区还在广泛应用物联网技术的同时开展了一系列的创新性工作,开放、透明的物联网标准开始形成,确保了管理机构对其控管责任的履行.中国对物联网技术的研究起步较早,并将相关人才的培养工作上升到了国家发展战略的高度,在物联网的研发和实践上,均具有较高的能力和技术优势,已成为国际物联网标准制定的主导国之一.

2.物联网的关键技术研究

2.1射频识别技术作为物联网最关键的技术之一,典型的射频识别系统由RFID电子标签、读写器和信息处理系统组成.当带有电子标签的物品通过特定的信息读写器时,无线电波可将标签中携带的信息传送到读写器以及信息处理系统,完成自动采集,实现物品的高效化管理.每个射频识别标签仅有惟一的识别码,而当RFID产品使用不同的标准时,物品的识别就受到了限制.目前可供射频卡使用的标准有ISO14443、ISO10536、ISO15693和ISO18000等几种,其中应用最多的当属ISO14443与ISO15693.

2.2传感技术传感技术依赖于传感器及传感器网络的协作感知,对网络覆盖区域中被感知对象的信息进行采集和处理.传感器是指能感知被测指标并将其按照一定的规律转换成可用信号的设备,其应用领域非常广泛,包括工业生产自动化、国防现代化及能源开发和航空技术等.传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,采用系统发展模式,能通过各类集成化的微型传感器协作进行实时监测、采集和处理各种环境及监测对象的信息,并通过随机自组织无线通信网络以多跳(multi-hop)中继方式将信息传送到用户终端,具有高效、高稳定性等技术特点.

2.3网络通信技术作为为物联网提供信息传递和服务支撑的基础通道,如何通过增强现有网络通信技术的专业性与互联功能,适应物联网低移动性、低数据率的业务需求,实现信息安全、可靠的传送,是当前物联网研究的一个重点.传感器网络通讯技术主要包括广域网络通信和近距离通信等两个方面,广域方面主要包括IP互联网、2G/3G移动通信、卫星通信等技术,而以iIPv6为核心的新互联网的发展,更为物联网的提供了高效的传送通道;在近距离方面,目前的主流则是以IEEE802.15.4为代表的近距离通信技术.

2.4其他技术除上述内容外,针对海量信息的计算能力和服务技术也为物联网提供了核心支持,并最终体现出物联网的功效与价值.而测量分析、网络监控、安全保障等管理技术也是保证大规模、多元化的物联网实现其服务水平的重要基础.

3.当前物联网面临的问题及其发展方向物联网建设是信息社会发展的趋势,随着其研究成果的不断涌现,必将带来新一轮的信息产业革命.然而,我们也要看到当前的物联网技术还处于起步阶段,存在着相关标准不统一、RFID系统的安全性有待加强等这样那样的问题,因此必须采取相关措施,在推广标准化的同时,根据不同领域的具体应用特点,构建各个行业的应用标准,并加快物联网与电信产业、3G技术的融合,从国家战略层面展开研究,力求在关键技术与业务应用上取得飞跃性的突破.

第7篇

内容摘要:当前全球新的物联网应用环境提高了物流信息化的复杂性,对物流信息采集、互联互通、智能应用存在着技术标准和投资成本、开放性和安全性、应用的部署和发展等多方面的挑战,对物流管理、信息化实施方案、信息化技术等方面都提出了新的需求。本文在物联网环境下,针对我国物流发展现状和任务,研究我国物流信息化发展对策。

关键词:物流 信息化 物联网 发展对策

问题提出

当前全球新的物联网应用环境提高了物流信息化的复杂性,对物流信息采集、互联互通、智能应用存在着技术标准和投资成本、开放性和安全性、应用的部署和发展等多方面的挑战,对物流管理、信息化实施方案、信息化技术等方面都提出了新的需求。

(一)当前物联网发展的情况

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,全球正面临着一次新的物流信息化革命。物联网是通过射频识别、 红外感应器、全球定位系统等方式连接物体,按约定的协议,可以把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,通过计算机存储理解分析数据,进而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的广泛应用,大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟,欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。美国将物联网技术列为在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术,以物联网应用为核心的“智慧地球”计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持;欧盟2009年6月制定并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内的物联网领域十四点行动计划。

(二)我国关于物联网的研究现状

我国早在十多年前就开始了物联网相关领域的研究,技术和标准与国际基本同步。清华大学、北京大学、北京邮电大学、中国科技大学、中国科学院等高校科研院所以及华为技术、中兴通讯等企业在物联网及相关领域进行了科研和产业化攻关,突破了一批关键技术,形成了一定产业规模,并在国际标准制定中取得一定话语权。

智能交通、智能安防、智能物流、公共安全等领域的示范应用在北京、上海、广东、浙江等省市已初步展开。随着传感器、软件、网络等关键技术快速发展,物联网产业规模快速增长,应用领域广泛拓展。但物流发展的滞后性与我国城市经济发展的高速度之间的矛盾仍很突出。通过物流信息化建设可以提升物流效率,缩减物流成本(李俊韬,2009),因此不断提升我国物流信息化总体水平,推动现代物流业的发展对促进我国经济发展具有非常重要的意义(高伟凯等,2008)。物联网在为物流信息化建设提供新的方向和机遇的同时也提出了新的问题和挑战(邹生等,2010)。

目前国内外物流信息化的研究主要集中于在传统的互联网应用环境下,物流信息化技术的研究和信息化发展现状及趋势的研究。物联网将互联互通延伸和扩展到任何物品与物品之间,很多的设备或物品都接入,这是一个泛化的接入,一个异构的接入,具有网络的高度自治化和协同。随着物联网的兴起,物流业信息化进入新的周期,在这个阶段,信息技术的单点应用将会整合成一个体系,以追求整体效应,从而带来物流信息化的变革,推动物流系统的自动化、可视化、可控化、智能化、系统化、网络化、电子化的发展。 因此在物联网环境下,针对我国物流发展现状和任务,研究物流业信息化发展策略具有重要、现实的社会意义。目前物联网环境下的我国物流信息化发展策略研究非常少,本文的研究课题具有一定创新性和先进性。

我国物流信息化发展现状

我国的物流业信息化建设,在政府层面积极推动物联网发展:《国家中长期科学与技术发展规划 (2006-2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。工业和信息化部开展物联网的调研,将从技术研发、标准 制定、推进市场应用、加强产业协作四个方面支持物联网发展。无锡市大力建设国家传感网创新示范区(国家传感信息中心)。

在物流企业层面,一些优秀的大型物流企业已经走到了信息化的前列 ,但是具有需求明确、系统先进的物流企业比例较低,在国外物流企业中普遍采用的计算机辅助决策等方面的应用,在国内的物流企业中可谓少之又少。很多物流企业的信息化建设的重点还主要集中在基础网络建设及应用软件系统建设的初级阶段,至于业务流程和操作的优化,如集中采购、集中库存及大型配送中心的计算机管理尚处于起步和摸索阶段,从观念到设施还停留在传统运输和仓储的层面上。

我国物流信息化发展中仍存在不少问题,主要表现为技术标准缺乏,创新体系不完善,应用领域不广、层次偏低,运营模式不成熟等(邬跃,2009;陈松等,2007)。对目前我国物流信息化建设现状可归纳为以下几个方面:

第一, 物流信息化建设总体上还处在初级阶段,特别是中小型物流企业仍处于信息技术应用的初级阶段。第二,绝大部分物流企业,特别是中小型物流企业物流信息化建设的重点还主要集中在基础网络建设及应用软件系统建设的初级阶段,供应链管理很少。由于信息化建设层次比较低,造成信息不畅、企业上下游之间的信息流没有打通,流通环节成本居高不下。第三,大部分物流企业在走循序渐进、逐步完善的信息化之路,物流服务功能单一,信息化水平亟待提高。第四,我国物流企业的构成很复杂,各区域企业间的物流公共信息平台建设落后。

物联网环境下物流信息化建设面临的新问题

物联网是通过信息传感设备,按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络,其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理,从而提高对物质世界的感知能力,实现智能化的决策和控制。现阶段,其应用主要为传感网。物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命,是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。加快发展 物联网产业不仅是提升信息产业核心竞争力、发展创新型经济的战略选择,也是改造提升传统产业、促进“两化”融合、提升社会信息化水平的重要抓手,对经济发展和社会生活都将产生深远影响。

在物联网应用环境下对物流信息化发展策略的研究具有相当的复杂性。物联网促进物流信息化、智能化,对物流信息采集技术、物流信息的互联互通、信息的管理、 加工和应用都有新的需求,例如如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术,如射频识别(RFID)、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;如何把这些信息实现互联互通,既满足专用的要求,也能实现方便的开放和共享;信息如何管理、加工、应用,解决各种现实问题。这些问题都将对物流信息化发展产生深远的影响,使得物联网环境下物流信息化发展策略的研究有较大的难度。

对目前物联网环境下物流信息化建设面临的新问题可归纳为以下几个方面:

第一, 物联网技术标准缺乏统一。物联网信息化建设的基础工作包括对企业的各种资源建立一个规范统一的编码,而且信息的采集渠道和方式要规范、通畅、稳定,同时要研究对信息进行科学、合理、深入的加工处理流程方式。第二,现有系统不能适应基于物联网的供应链管理的需要。在物流环节中,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,因而物联网环境下,对于信息的采集、协同和共享需要求有相应的系统资源支持。第三,物联网在体制上相互分割,缺乏资源共享。运输业、仓储业等各自为政、独自经营、相互间缺乏有效的协调。第四,商业模式仍处于初级阶段,成本较高,没有达到大规模应用规模,只有具备了规模, 才能使物品的智能发挥作用。第五,物联网信息安全和隐私问题严重。第六,传感器、芯片、关键设备制造、国内智能交通高端市场约2/3被国外企业占有。

物联网环境下我国物流信息化发展对策

在经济全球化和信息化进程快速推进,物联网技术与物流管理不断推陈出新的形势下,要加快我国物流信息化建设,应该着重做以下几个方面的工作:

第一,加强物联网发展政策保障体系、不断完善发展规划,起到物联网发展“指挥棒”的作用、引导物流企业的信息化建设(种美香,2010)。

第二,为了物联网环境下我国物流信息化发展,应该加快制定我国物流企业物联网编码标准和数据共享交换等标准规范。

第三,结合物联网技术的新特点和新要求,加快各物流区域公共物流信息化平台建设,进行横向整合,实现同类资源集约化,例如利用信息网络整合分散的货主和车辆并进行优化匹配、多式联运平台整合各种运输方式、物流枢纽和物流园区对各种资源进行整合和有效管理等等,实现物流企业信息的畅通无阻,为中小型物流企业信息化提供统一的信息平台,提供物流中的标准化服务,如仓储、运输、货代、快递等,提高物流信息化的使用效率与效益。

第四,加快大型物流企业新型网络商务与信息化平台建设,通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连, 按专业化类别进行物流流程的信息采集,给物体赋予智能, 实现人与物体的沟通和对话、以及物体与物体互相间的沟通和对话。信息系统深加工后使流程得以整合、优化,有效组织企业自身的物流资源,组合企业物流网络,形成有效的物流组织和网络体系,提供专业化、个性化的服务,如汽车供应链、家电供应链、服装供应链等的整体解决方案。

第五,大力发展物联网中间件技术,依托现有信息系统、充分整合相关各种信息资源,提高整体系统效率,避免重复建设。例如采取屏蔽不同读写器之间的协议,过滤标签数据等方法。

第六,采取有力措施,进一步突破物联网关键核心技术,加快产业资源集聚,大力推广示范应用,促进物联网产业快速发展,确保企业在新一轮技术和产业竞争中的优势地位。

结论

物联网的发展,已经上升到国家战略的高度,在物联网环境下,对物流信息采集技术、物流信息的互联互通、信息的管理、 加工和应用都有新的需求。由于对于目前物联网产业仍处于发展的初级阶段,必须高度重视物联网环境下我国物流信息化发展的战略规划,从国家战略规划层面对物流信息化的发展方向、标准规范、关键技术等做出明确的界定和规划。同时,在基于物联网的物流信息化的推进策略上,应充分考虑基于具有我国自主产权的物联网设备和技术。本文研究分析了物联网环境下我国物流信息化发展遇到的新问题、新挑战,并提出了对策建议。未来的5年,应结合国家的十二五发展规划,进一步明确物联网环境下物流信息化发展的技术路线,对其所涉及的传感、传输通信、数据处理等各相关领域的架构、标准、关键技术等给予明确的方向。

参考文献:

1.李俊韬.现代物流信息技术[M].兵器工业出版社,2009

2.邹生,何新华.物流信息化与物联网建设[M].电子工业出版社,2010

3.邬跃.我国物流信息化状况及启示[J].武汉工程大学学报,2009(2)

4.高伟凯,纪寿文.物流发展与城市竞争力提升之关系分析[J].城市问题,2008(12)

第8篇

关键词:物流管理;物联网;多维度;协同管理

当代物流业已经形成了现代化综合服务体系,囊括了交通运输、仓库储存、货物运输等等,所有的运行环节都以物联网为载体实现整体运行,相关信息在网络上传递,将各项业务建立起紧密相关性,并连接为一体,真正实现了全球物流联网,物流工作效率也因此而大大地提高。随着智能化设备的异军突起,各种移动设备无线上网提供了便利,云计算技术的应用,使得物联网技术在物流管理中发挥着不可替代的作用。

一、物联网技术的发展现状

(一)物联网技术的概念

物联网技术是实体物质与互联网虚拟空间通过互联网协议建立起联系,使物品信息在互联网所构建的虚拟空间中共享。作为一种基于计算机技术而发展起来的网络通信技术,采用了各种高端技术,包括GPS全球卫星定位技术、红外线定位技术等等,实现了物品的跟踪定位,并将所获得的显示在网络平台上。信息技术的快速发展,各种智能设备应运而生,使人们操作智能手机,就可以登录网站满足自己各方面需求[1]。

(二)物联网技术管理、控制与运营一体化

目前,西方经济发达国家已经步入物联网时代,不仅将物联网技术纳入到经济技术范畴,还应用于国防建设方面。为适应应用领域的需要,物联网技术快速发展起来,包括大集成技术、大数据技术、云计算技术等等,都逐渐渗入到物联网技术当中,使得物联网成为了高效运行的通讯网络。为了确保物联网技术在应用领域中能够发挥正面作用,相应的安全保障机制也被建立起来,根据需要进行追踪、定位、在线远程监控、报警等等,提高了物联网技术在应用领域中的安全可靠性,还确保了各项业务展开的过程中管理、控制与运营一体化展开。

(三)物联网技术应用与物流业是时代的必然

中国在二十世纪90年代末期,就已经启动了物联网研究性项目,并在物联网技术研究进展上快速进入国际研究轨道。中国的一些高等院校已经对物联网技术有所掌握,并逐渐对该技术的采用了国际标准进行研发,并应用于各个领域中。中国的经济发达城市已经首批设立为互联网技术应用示范点,这些城市的交通业、物流业开始普遍引入物联网技术。将物联网技术应用于物流业,适应了中国物流发展环境。对相关问题的深入研究,对促进中国社会经济快速发展具有重要的现实意义。

二、物联网环境下的多维度物流协同

(一)物流技术层面的协同

物联网技术是基于计算机技术、互联网技术、通信技术等等而发展起来的。当物联网技术进入到应用领域,这些技术就发挥着各自的优势。物联网技术是多种技术的结合体,根据物联网发展的需要而对物联网的功能和性能进行设计,以提高物联网的应用价值[2]。所谓物联网技术的协同,就是将网络技术、通信技术、感知技术、系统框架技术、标志技术以及安全技术等等实施了体系化管理,以能够在应用领域更有效地发挥各自的作用。物联网运行中,这些技术的协同,所采用的是协同技术,其目的是创建沟通环境,物联网平台上的各国节点都能够在这样的环境中交互,且相互协调运行。协同技术的应用,不仅可以实现信息的协同,还能够确保物联网平台上的各个节点运行同步,无论是在业务流程上,还是在信息传递上,都可以发挥协同技术的作用而提高信息的透明度,以提高决策能力。

(二)物流信息层面的协同

物联网所发挥的作用是将实体与虚拟相结合,所有与实体相关的信息都在虚拟的网络空间上传递。所以,物联网是重要的信息载体。物流管理信息庞杂,要做到信息能够及时而准确地传递,就要建立物流信息协同。关乎到物流的信息与物流的运行程序有关,当物流运行到每一个环节,都会产生大量信息,诸如订单、供货、库存、采购等等。对于物流企业而言,企业内部的信息管理,包括信息的采集、信息的传递、信息的与共享以及信息的融合等等,都需要协同管理,才能够使物流企业提高工作效率,且各项工作稳定运行[3]。可见,要对物流信息能够掌控,就要将所有的物流信息整合,采用协同技术对各种信息进行整合管理。

(三)物流管理层面的协同

对于一个企业而言,管理是非常重要的。物流业要能够在市场中占有绝对的战略优势,就要重视对管理技术以高度重视,将物流管理观念树立起来。目前的物流已经综合化方向发展,这种综合化并不是简单的基础服务组合,而是实现各种服务的协同管理。物流企业的各个部门不再单独履行职责,而是协同运行,统筹管理,以提高物流管理效率。

(四)物流服务层面的协同

物流属于服务行业,提高服务质量是推进企业持续而稳定发展的基础。良好的服务能够提高物流业的抗风险性,在于客户对物流的运行中最为关键的元素。如果客户给物流企业以差评,就会导致物流企业的信誉度降低,业绩也会下降[4]。应用物联网对物流的各项服务实施协同管理,便于物流运行的过程中对客户各种物流信息的识别。物联网技术所发挥的识别功能能够使物流进入自动化、智能化发展轨道,给客户以多种便利,物流的高效运转会令客户更为满意。物流企业为客户提供优质的服务,客户的附加值就会有所提升,以促进物流业更好地发展。

结论:

综上所述,将物联网技术应用于物流业中,是物流企业适应社会发展环境的必要途径。物联网将实体物质与虚拟空间建立联结,使与实体物质相关的各种信息在虚拟的互联网空间传递,实现了信息共享。物流业运用物联网技术,主要在于多维度物流协同,使得物流业的运行模式发生了改变,有助于提高物流运行效率。

参考文献:

[1]丁际文.网络化制造环境下基于物联网的物流信息协同管理研究谈[D].东北大学,2012.

[2]高迎冬,李杰,张颖等.物联网技术在现代物流管理中的应用[J].物流技术,2012,31(11):175-177.

[2]蒲司琦.物联网环境下的多维度协同物流管理问题分析[D].旅游纵览月刊,2015(06):220-220.

第9篇

【关键词】物联网技术;消防监督;应用

1引言

随着城市化进程的加快,城市中各类建筑如雨后春笋般涌现,从数量及规模上较之前都有明显提升。与此同时,较高的城市建筑密集性为城市消防带来了巨大压力。近几年,各类火灾事故发生率明显增多。因此,开展消防监督检查对降低火灾事故的发生率,保障社会的安定和谐有着重要作用。将物联网技术与消防监督检查工作的结合也是建设“智慧城市”的重要环节,能够提升消防监督检查工作的效率,推进我国消防监督检查工作向现代化和智能化的方向发展。

2物联网技术

物联网技术作为互联网技术的重要组成部分,近年来被广泛应用于社会的各个领域,对提升整个社会的智能化水平发挥了重要作用[1]。物联网技术能够将智能化技术和网络传感技术等多种技术相结合,通过综合调度传感装置,实现对相关信息数据的收集与分析。目前,较为常见的信息交互设备主要有红外视频扫描设备、温度感应器及声波感应器等。正是由于这些信息交互设备的运用,能够实现对信息的输送、处理及反馈。如今,物联网技术的智能化水平日益提高,将这一技术运用于不同领域之中能够更好地对信息进行分类与筛选。同时,将物联网技术运用于消防监督检查工作中,不仅节省了消防监督检查工作中对人力及物力的消耗,提高了工作效率,而且能够及时对火灾进行预警,大大降低了火灾发生的概率。

3物联网技术应用于消防监督检查中的必要性

消防监督检查是一项关乎人民群众生命财产安全以及社会和谐发展的工作,涉及的范围较大、细节较多,在实际的消防监督检查工作中,往往是采取抽查的方式,并不能实现对受检单位的每一个点位及消防设备的全面检查。同时,随着城市的发展,不同结构及形态的建筑也涌现出来,这进一步增加了消防监督检查的难度。为了最大程度地提升消防监督检查的效率及质量,更加全面地消除被检单位的安全隐患,必须借助网络信息技术的优势,在消防监督检查系统中应用物联网技术,构建智能化及信息化的消防监督系统,这也是我国消防工作发展的必由之路。物联网技术在消防监督安全系统中的应用能够最大程度地提升消防监督检查工作的效率,消防检查人员不需要再深入建筑中的每一个点位来进行消防监督检查,通过物联网系统终端就能够全面了解和掌握被检单位建筑内的环境及消防设备的情况,还能够进行数据的收集与整理,更加快速高效地完成消防监督检查工作,减少火灾安全隐患,保障人民群众的生命财产安全。除此之外,城市消防工作是一项系统工程,需要多部门的协同配合及快速反应,物联网技术的应用能够加强消防系统各部门的联系,从而有效解决多部门联合执法与工作的实际问题,提高消防预警的准确性,大幅缩减报警时间,加快现场处理的反应速度,降低火灾出现的概率。消防系统中物联网技术应用的基本框架主要体现在三个环节,即管理感知、应急救援及辅助决策。其中,管理感知环节包括的系统又分为:消防安全隐患巡远程监控系统,可以实现建筑物内烟雾、明火的识别,通过消防视频监控对现场情况进行观察,及时发现并监控火灾情况。如果发生火灾,该系统可以在第一时间报警,同时启动消防喷淋头以及消防供水系统。在进行日常消防安全检查中,利用物联网系统还能够完成设施巡查、隐患上报以及任务考核等工作。如若发生火灾,物联网系统还能够实现在应急救援行动中的全面调度,能够极大地提高应急救援行动的速度和效率。在辅助决策时,通过物联网系统提供的相关数据,能够对火灾隐患进行全面分析,不断优化消防人员及相关设施等消防资源。

4物联网技术应用于消防监督检查的技术支撑

为了适应当前消防工作的新形势,实现各类信息的互联、互通就显得十分重要。消防物联网系统需要有一定的技术支撑,才能实现与现有的消防数字化信息系统的对接,从而达到彼此数据交换、存储及共享的目的。消防物联网系统主要由四个层面的技术组成,即感知层、网络层、处理层和应用层。

4.1感知层面的物联网技术

在感知层面所涉及的技术主要体现在各种信息采集及传感设备中,例如红外感应器、射频识别装置、新型传感器等,这些设备能够便于消防部门对各单位消防状况的信息读取与调控。其中涉及的技术主要有以下三种。

4.1.1传感器技术传感器装置主要用于检测,它能够将感知到的被测信息以设定的信号形式传递出去,从而实现对信息的传输、存储、处理和控制等[2]。由于一些高新技术的推动,如光电技术、微电子技术等,使传感器技术不再是单一功能,而是越来越朝着微型化、智能化与多样化方向发展。传感器有两种分类方法,根据工作原理进行分类,可以分为磁敏传感器、针对传感器、生物传感器等。根据用途进行分类,可以分为温度传感器、速度传感器、压力传感器、位移传感器等。

4.1.2电子标签技术电子标签系统利用无线电信号来识别特定目标,并能够将相关数据进行读写。电子标签即RFID(射频识别技术)标签,射频识别技术是消防物联网系统的关键技术,其与网络通信技术的结合,能够实现对物品的跟踪及信息的共享。射频识别技术涉及众多高科技领域,如制造、材料、信息等,同时也覆盖多方面技术,如芯片技术、天线设计技术、标签封装技术等。

4.1.3视频图像采集技术在高速发展的科学技术的助推下,视频图像采集技术已不再是模拟采集,而是采用数字化采集的方式,并且呈现出三大发展趋势:处理技术的数字化、视频质量的高清化及前端压缩的智能化。由于成像原理的区别,视频图像采集技术分为两种,即可见光视频图像采集技术以及夜视视频图像采集技术。

4.2网络层面的物联网技术

网络层面的主要任务是利用相关的网络技术对感知层面所采集到的信息进行汇总与传输。在消防物联网系统中,网络层技术需要满足两点:网络分配技术升级、网络传输技术的发展。此外,消防物联网系统还需要有线及无线网络技术的支撑,进而构建具有层次性的组网结构。这一层面的技术主要有以下三种。

4.2.15G通信技术5G通信的关键技术之一就是增加了D2D通信技术,相比4G通信,5G通信技术具有连接容量大、通信延迟减少、传输速度更快等优势。D2D技术的应用能够使用户间的通信能耗降低,从而提升通信效率。5G通信技术的出现能够进一步优化与提高消防物联网系统的运行性能,实现不同设备之间的通信与交互,进一步丰富网络结构,充分满足消防物联网系统管理的需求,使系统更加智能化、移动化。

4.2.2IPv6(互联网协议第6版)IPv6是通过128位二进制数码进行标识,是IPv4的升级替代技术。IPv6相比于IPv4有了更多的网络地址资源数量,其地址资源是IPv4的1029倍。此外,IPv6还解决了多种接入设备联网的问题。目前,互联网已经由IPv4过渡到IPv6,较大程度地提升了物联网系统的性能。

4.2.3异构网络融合技术该技术主要是通过选取恰当的技术手段使不同类型的网络能够互联互通,使不同网络相互补充,更好地满足用户需求。异构网络融合涉及业务、控制、接入、传输、空中接口等多个通信系统层面。根据主干网的不同可分为基于互联网和移动IP的异构网络融合技术、基于IP核心网的异构网络融合技术、基于无线自组网的异构网络融合技术等。

4.3处理层面的物联网技术

处理层相当于整个物联网系统的“大脑”,能够对网络层面所传输的数据资源进行处理,从而实现自适应传输,达到互联操作及信息共享的目的。此外,处理层还能够为应用层提供统一的接口以及虚拟化的支撑。这一层面涉及的技术主要有以下两种。

4.3.1大数据技术随着互联网的发展,各个行业和领域都产生了海量数据。大数据技术就是通过对海量数据的分析,快速获得有价值的信息。大数据技术在物联网系统中的应用,对采集数据的工具以及数据存储都提出了挑战。大数据技术也有许多支撑技术,如数据采集技术、数据存储技术、数据处理技术、数据挖掘技术等。通过这些支撑技术的融合,能够对海量数据进行高质量、高效率处理,还能够实现对未来数据变化的预测。

4.3.2云计算技术云计算是基于互联网的一种计算模式,是传统的计算机技术与网络技术相融合的产物。这一技术能够将用户从终端带入“云端”,用户只针对自己的需求在某一应用中进行操作,而云计算技术则会通过特定方式来实现用户需求[3]。例如,人们普遍使用的搜索引擎就是云计算技术在网络服务中运用的具体体现,人们通过搜索关键字便能够获得与之相关的大量信息。

4.4应用层面的物联网技术

应用层面的主要任务是开发消防业务的应用接口以及解决方案,将消防监督检查与物联网的特性相结合,从而构建起消防物联网系统。该系统通过对下层网络信息的提取,通过对相关信息的封装,从而形成完整的业务引擎供用户使用,能够实现对用户的统一管理,方便消防部门进行消防监督与管理工作。该层面主要涉及的技术有以下两种。

4.4.1视频检索技术随着互联网技术的发展,视频检索技术也日趋成熟。当前,有许多信息是通过视频形式从各种媒体中呈现出来。因此,从大量的视频数据中找到需要的片段是视频检索技术需要完成的主要任务。当前,已经研发并使用的视频检索技术有基于内容的图像检索技术、基于文字的图像检索技术以及视频浓缩技术。

4.4.2网络信息安全技术信息安全是消防物联网系统需要解决的一大难题。物联网较传统网络更加注重数据的采集与挖掘,这也对物联网的数据安全、信息安全、网络安全等提出了严峻挑战。网络信息安全技术能够对物联网中的数据及分析结果进行有效保护,从而避免对公共安全及商业秘密造成威胁。

5物联网技术应用于消防监督检查中的发展前景

第10篇

【关键词】物联网;关键技术;应用前景;建议

1.物联网概念及其重要特征阐述

1.1 物联网概念:物联网(The Inter-net of Things)广义而言之,把各种信息传感设备同互联网相结合而形成的巨大网络,通过人与物以及物与物间的信息交互,达到信息网络同物理空间的融合。具体而言之,物联网通过信息传感设备,诸如:激光扫描器、全球定位系统(Global Positioning System)、红外感应器以及射频识别(RFID)等,根据约定的网络协议,将物品同互联网相连接,实施信息交换与通讯,从而实现一系列管理工作,如对物品的智能化识别、监控和跟踪以及定位。

1.2 物联网的重要特征:

①智能化。网络系统具有智能控制、自我反馈以及自动化的特点;

②互联网特征。物联网是基于互联网的拓展和延伸的一种网络,旨在解决与处理人和物、物和物间通信的网络形态,虽然其终端具有多样化,然而,互联网仍是其核心与基础;

③识别与通信。只有具备物物通信以及自动识别功能的“物”才能够纳入物联网。可将微型感应芯片植入物体上,使其变为有“知觉和感受”的物品,这是互联网无法比拟的,物联网的此种特征功能的实现主要借助于射频识别技术(RFID)。

2.物联网的关键技术分析

2.1 传感器技术(Transducer Techno-logy)

传感器技术可谓一项高新、前沿技术,主要研究从自然界提取信息并识别和处理这些信息,实现在物联网中人和物之间的信息交换。传感技术的核心是传感器。传感器是对各种装置和信息系统进行信息采集的关键器件。其是一种可感知被测指标的某一确定信息(红外线、磁场大小和温度等),并根据特定的规律转为同其相对应的可输出信号的设备。传感器一般由转换元件与敏感元件构成,其类型多样化,具有广泛的应用领域,包括航空航天技术、环境保护以及工业生产自动化等领域。而现阶段,传感器技术也面临着一些困难和挑战,诸如:在自适应性和智能性方面,传感器网络突显出不足以及单个节点信息不完全性或不准确性;在能量处理与传感能力方面,传感器也表现出一定的限制性。因此,传感器技术的发展和突破主要体现在:其一,加强传感器自身网络化、智能化;其二,感知信息方面。

2.2 网络通信技术(Network Commun-ication Technology,NCT)

不管物联网概念怎样延伸与拓展,其不可取代的关键技术仍是最基础的物与物间的感知与通信。NCT主要包括网关技术、组网技术、交换技术以及(有)无线传输技术等。实现物联网的关键是M2M(Machine to Machine)技术。M2M技术有广泛的使用范围,能够结合远距离连接技术,诸如GSM(全球移动通信系统)/GPRS(通用分组无线服务技术)/UMTS(通用移动通信系统)等,亦能够结合近距离连接技术,诸如:UWB、RFID、WIFI等。现阶段,M2M技术侧重于Machine to Machine(机器对机器)的无线通信,今后会在工控、水利、气象、军事等各领域应用。而通信网络技术作为为物联网数据提供服务支持与信息传送的基础通道,怎样基于现有网络增强通信网络技术的专业性,以适应物联网低数据性和低移动性等业务需求,是当前需要研究的重点。

2.3 射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)

RFID系统由信息处理系统、读写器以及RFID电子标签构成,RFID为物品贴上电子标签,在带有电子标签的物体上通过读写器时,无线电波会把标签中所带有的信息数据传递给特定的信息读写器,再通过读写器传递给信息处理系统,信息处理系统按照需求进行相应的数据控制以及处理工作,从而达到高效管理物品的目的。因此,RFID技术是一种非接触式自动识别技术。现阶段,RFID技术在物流管理等方面都有应用,极大程度上提高了该行业的管理效率,而RFID在发展中也存在着诸如产品测试、安全隐私、芯片成本等诸多问题,有待相关人员做进一步解决和处理。

3.物联网技术的应用前景研究

目前,物联网技术已经应用在我国诸多领域,这些成功的应用案例不仅是物联网取得更大发展的先决条件,而且也为今后深层次研究物联网的应用前景指明了方向。

①智能交通。通过传感器、自动控制和计算机等先进技术,实现交通事故检测和道路联网监控,从而智能化地调配与管理交通车辆。此外,各地区也加大了路网检测信息采集装置的设置密度,部分道路已实现全程监控。交通智能化能够提高行车安全,解决交通堵塞,对确保司乘人员生命财产安全,提高交通运行效率有着重要的现实意义。

②智能电网。通过IT技术、数字化通信、嵌入式处理器和传感器构建一种智能化网络系统,该系统将各能源统一入网且进行分布式管理,实时监控与采集电网和客户用电信息。电网智能化旨在持续安全的供电的同时保护环境,具有广泛的影响力,势必会推进物联网技术在其他行业的应用。

③医疗卫生管理。借助物联网技术,把药品的产地、名称、规格、运输、销售等一系列环节上的信息数据储存在电子标签中,可实现全过程的追溯;同时,通过RFID技术建立医疗卫生监督体系,不仅能够在检验检疫中追踪病源,而且可以有效管理病菌携带人员。

4.发展物联网技术的建议探讨

综上所述,物联网具有巨大的发展空间,我国物联网产业虽已有一定的应用基础,而相比于发达国家仍有差距,需在以下几方面重视和努力。其一,进一步完善个人隐私保护和信息安全等相关法律法规,切实增强物联网的安全性;其二,政府相关部门应注重政策引导,建设物联网应用的典型示范工程,带动物联网产业的发展;其三,我国应抓住机遇,增强和促进同国际间的合作与交流,积极参与国际物联网标准的制定;最后,在数据处理、芯片和传感器等核心技术方面,加大研发投入,集多方资源,协同研究,攻克物联网关键技术难关。

参考文献

第11篇

Abstract: This paper introduces the basic concepts and basic technology of Internet of things, explores the relationship between the Internet of things and Internet, finally, points out the importance of Internet of things and the emphasis on the Internet of things in China.

关键词: 物联网;互联网;射频识别;传感网络

Key words: Internet of things;Internet;radio frequency identification;sensor network

中图分类号:TN915.5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)22-0226-02

0 引言

随着互联网技术的不断深入发展,信息全球化已经基本实现,人与人的交流更为密切。但随着信息的飞速发展。人们发现现在的信息交流大部分仅限于人与人之间的交流。有一定的局限性。人们迫切需要打破这种局限性形成人与物,物与物之间的交流。在这种需求下,物联网这个概念悄然出现。物联网是以互联网为基础扩展和延伸形成的新一代网络技术。物联网是本世纪人类面临的又一个发展机遇,被称为改变人类生活的技术之首。物联网的广泛应用将是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息革命。

1 物联网的概念

所谓物联网[1]又称传感网,英文名称叫(Internet of Things)简称(IOT),是在1999年美国召开的移动计算机和网络国际会议上首次被提出。

目前,关于物联网(Internet of things)还没有统一的标准定义。笼统来说,物联网就是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。具体来说,物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

物联网一般具有三个方面的重要特征:

①互联网特征。由于物联网实现了物与物、人与物之间的通信,所以它的终端总是呈现多样化。它是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络,但目前无论如何延伸它的基础和核心仍然是互联网。

②识别与通信特征。物联网系统形成的前提是让物品感觉化。由于物联网实现物品的自动通信,所以要求物品要像人一样有一定的识别和判断功能,让物品变得“有感受,有知觉”,才能完成物与物,物与人之间的通信。目前一般采用在各种物品上植入微型感应芯片等方法,让物品具有“感觉”。

③智能化特征。物联网系统中让物品感觉化之后,更应该在让其具有自动化,自我反馈与智能控制的特点。因为具备这样功能的物品,就能够完成自行操作,基本摆脱人为控制,这样形成的物联网便于使用和管理。

2 物联网技术

物联网技术[2]中包括很多技术其中重要的有:射频识别(RFID)、传感器网络技术、无线通信技术、嵌入式技术、信息安全技术等技术。

2.1 射频识别 射频识别[3](Radio Frequency IDentification,简称RFID)技术,是一种非接触式的自动符号识别技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。其中无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。RFID在本质上是物品标识的手段,它有可能最终会取代目前应用广泛的条形码,成为物品标识管理的最有效方式。

2.2 传感器网络技术[4-5] 传感器网络是物联网的核心,主要解决物联网中的信息感知问题。传感网络技术通指传感器和传感网所采用的技术。传感器是指能感受规定的被测量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。如果将许多在空间上分布的传感器组成计算机网络,使之协作地监控不同位置的物理或环境状况,就形成了传感器网络。传感网只是物联网感知、获取信息的一种重要的技术手段,不是物联网所涉及技术的全部所以不能把传感网等同于物联网。

2.3 无线通信技术[5] 物联网要实现的是几乎所有物品和所有人之间随时随地自由的通信。所以物联网的最终发展形态一定具有广泛性,便捷性的特点。因此,在物联网中无线通信技术的应用是必不可少的一种手段,事实上,目前物联网所涉及的RFID或传感器网络等核心技术中都融合了无线通信技术,它是贯穿于物联网全局的一种技术。

2.4 嵌入式技术 嵌入式是一种专用的计算机系统,是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统。而嵌入式技术利用嵌入式将计算机技术、自动控制技术、通讯技术等多项技术综合起来与传统制造业相结合的技术。近年来嵌入式技术得到了飞速的发展,嵌入式产业涉及的领域也非常广泛例如:手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视等行业。

2.5 信息安全技术 物联网本质上是互联网的一个扩展和延伸,而互联网的一大瓶颈之一就是信息安全技术。所以信息安全技术也是物联网所涉及到的重要技术之一。无论是互联网还是物联网都离不开信息通信,只要有通信就存在着安全问题。这是几乎不可避免的问题。现在信息安全技术包括信息加密技术、信息确认技术、网络控制技术等技术,但由于各种原因仍然不能完全保证安全,所以信息安全技术仍然非常重要。

3 互联网和物联网的关系

互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果。互联网是辉煌的,没有互联网就没有信息化的现代社会[6]。但目前互联网的发展面临两个体系性瓶颈:地址空间短缺和网络安全。这两个体系性瓶颈严重地影响互联网的发展,不解决它们,互联网就无法得到进一步的发展。与互联网相比较,物联网的概念、范围、技术体系、标准都是不清晰的。目前物联网可以被定义为通过射频识别、传感技术等信息传感设备,按约定协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信的一种网络。

物联网和互联网之间既有联系又有区别。物联网和互联网的共同点是:技术基础是相同的,即它们都是建立在分组数据技术的基础之上的,它们都采用数据分组网作为它们的承载网。物联网和互联网的不同点是:对网络的要求是不同的。互联网对网络性能的最主要要求是:“尽力而为”的传送能力。而物联网对网络的实时性、安全可信性、资源保证性等各个方面都有很高的要求。

4 结束语

物联网是对当今各种新技术、新理念的高度融合,它打通了电子技术、自动化技术、通信技术、生物技术、机械技术、材料技术等以往关联不大的技术之间的通道,使得这些技术真正融合为一个整体,从而实现了通信从人与人向人与物、物与物的拓展。同时物联网产业的应用范围几乎覆盖了各行各业。目前世界各国政府都看好物联网的产业前景,把发展物联网纳入国家整体信息化战略,甚至将其提升到国家发展战略层面。我国也已经把物联网技术发展列入我国国家级重大科技专项[7-8],这意味着物联网技术研究将成为我国科研领域不可或缺的一项。

参考文献:

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[4]李凤保,李凌.无线传感器网络技术综述[J].仪器仪表学报,2005(2).

[5]胡向东.物联网研究与发展综述[J].数字通信,2010(02).

[6]蒋林涛.互联网与物联网[J].电信工程技术与标准化,2010(02).

第12篇

关键词:空间信息技术;物联网;技术应用

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)07-0050-03

0 引 言

物联网是指通过射频识别(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,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。空间信息技术是指采用现代探测与传感技术、摄影测量与遥感对地观测技术、卫星导航定位技术、卫星通信技术和地理信息系统等为主要手段,研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示、应用的一门综合和集成的信息科学和技术[2]。

近年来,在物联网概念及其应用迅速发展的背景下,空间信息技术迎来了应用与发展的新机遇,并逐渐显示出了其在物联网中的重要地位和不可替代的作用。探讨空间信息技术在物联网中的作用与应用,对于促进多方的技术融合与协同发展的必要性日益显现。

1 空间信息技术与物联网的发展概况

1.1 空间信息技术的发展

空间信息技术是当前人类获取并处理大区域地球空间及其动态信息的唯一技术手段。随着科技的进步,空间信息技术无论是在单项技术还是在综合集成上,都得以飞速发展,尤其是在1998年戈尔提出“数字地球”概念后,世界各国均纷纷出台相关的发展策略与长远规划。目前,在空间信息获取上,全球对地观测能力不断增强,人类逐步进入一个多源、多时相、全方位和全天候对地观测的新时代;在空间定位技术上,则以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系统为代表,在静态动态定位精度、运行可靠性以及实时数据上都得以改善与提高;在空间信息分析处理上,GIS作为集地理、测绘、计算机等多学科为一体的交叉综合性学科快速发展,其以空间数据库为基础,进行数据的输入、输出、组织和管理,更关键的是GIS提供了对信息的认识表达、综合分析、理解决策等方面的技术和模型,具有强大空间数据处理与空间信息分析功能,业已成为地球空间信息科学的重要理论内涵与技术手段,是空间信息技术深化应用的核心,并向系统结构化、集成化、网络化、三维化以及智能化等方向发展。

在具体的应用上,国内外相继开展了数字地球、智慧地球、数字区域、数字城市、数字社区等一系列研究。目前的应用已走出军事、测绘等传统领域,进入经济社会发展各个领域,包括资源环境、城乡规划、工程建设、交通、电力、农业、林业、电信、商业、旅游、现代物流等领域以及大众服务行业,并形成了规模强大的空间信息产业[3]。

1.2 物联网的发展

物联网理念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书 [4]。1998年,美国麻省理工大学(MIT)提出了“物联网”的构想。1999年,美国Auto-ID首先明确提出“物联网”概念。2005年,国际电信联盟(ITU)《ITU Internet Reports 2005:The Internet of things》年度报告,正式将“物联网”称为“the Internet of Things”,并对物联网概念进行了扩展 [5]。目前,国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家。2008年,欧盟智慧系统整合科技联盟(EPOSS)发表《2020的物联网:未来蓝图》的报告。2009年,彭明盛提出“智慧地球”概念,美国总统奥巴马就职后,将“智慧地球”提升为国家层级的发展战略,从而引起全球关注。2009年6月,欧盟委员会提交了《欧盟物联网行动计划》,随后了其物联网战略。日本政府自20世纪90年代中期以来相继制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多项国家信息技术发展战略。韩国政府自1997年起出台了一系列推动国家信息化建设的产业政策。我国也在2006年的《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》中将物联网的核心传感网列入重点研究领域。2009年,总理提出“感知中国”概念,并于2010年《政府工作报告》中指出要加快物联网的研发应用,国家工业和信息化部门也把物联网发展作为国家信息产业确定的三大发展目标之一。

与基础性研究同步,物联网应用研究也取得了一定的进展,在仓储物流、假冒产品的防范、智能楼宇、路灯管理、智能电表、城市自来水网等基础设施、医疗护理、精准农业传感技术的精确应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等领域体现了极大的应用价值,并将发挥巨大的潜在作用。

2 空间信息技术在物联网中的作用

2.1 为物联网系统提供空间认知的基准与标准

当前信息技术的发展,使得人们生活在一个由计算与通信技术构成的信息空间与物理空间共存的空间中。在这个对偶空间中,既有存在从物理空间中获取信息形成信息空间的组成过程,也有从信息空间向物理空间提供信息的反馈过程[6]。物联网系统需要认知物理空间,并促进两个空间的深度融合,而对于物理空间的认知与基准问题则应包括几何、物理和时间基准等内容,这些也恰是空间信息技术研究的基本问题。空间信息技术在确定空间信息几何形态和时空分布上的技术进步与应用发展间接上奠定了物联网系统对于物理空间的认知基准。另一方面,标准化是任何行业发展必须面对的问题,物联网系统由于其自身综合性、交叉性等特点,标准化问题尤为突出。而伴随着空间信息技术发展形成的一系列空间信息标准,包括括数据的格式、精度、质量以及信息的分类编码、安全保密、技术服务等诸多方面的内容可以直接被物联网系统标准化所借鉴,至少在空间数据与信息上可以利用现有的标准化成果。

2.2 为物联网系统提供实时与非实时空间信息

人们接触的信息中约80%和地理位置相关,物联网系统中空间信息更是占据重要地位,空间信息技术则可以为物联网系统提供实时和非实时的空间信息。随着3S技术(RS、GPS、GIS)的进步以及与信息、通信技术的结合发展,现已实现对于目标的实时与非实时分类识别、跟踪定位和监测监管。一方面,随着制图学与空间数据库相关理论与技术的进步,业已形成多层次标准化的基础地理空间数据库,为物联网系统提供了基础地理信息平台,并直接影响到物联网应用的广度和深度[7]。另一方面,RS和GPS也是物联网系统获取相关空间信息的途径之一。其中,RS作为宏观观测地球的手段,其数据的空间、时间、光谱、辐射分辨率不断提高,数据传输与处理的实时性显著增强,并积累了大量的历史数据形成空间影像动态数据库;GPS的定位精度和覆盖范围也不断提升,且从静态扩展到动态,从单点到广域,从事后处理到实时定位,足以为物联网提供高精度的实时定位信息,另外,GPS还可以为物联网系统提供统一的时间信息。

2.3 为物联网系统提供空间数据的分析处理、集成管理与数据挖掘

物联网本意是要将物体与物体通过传感器、网络等联合为有机整体,要将物体的特征特性转换为数据进行信息传输交流,这些数据具有异构、分散、多源、海量和时空动态等相关特性,这给系统的数据处理与管理带来了挑战。物联网系统必须将繁杂的数据进行有效的集成聚合与分析处理,才能保证物体之间的信息交流。作为空间信息技术之一的地理信息技术则是空间信息的存储、处理、分析、管理和应用的核心技术,在数据存储与管理方面,业已形成先进的面向对象数据模型和成熟的空间数据库技术;在数据的分析处理上,GIS有强大的空间数据处理能力,尤其在空间分析能力上更是其区别于其他信息系统的显著标志。

空间分析是为获取和传输空间信息而基于地理对象的位置及形态特征的分析与建模的系列技术,物联网系统的特征要求其具有强大的空间分析能力,以达到对海量空间数据的处理分析、挖掘、推理,并达到智能决策与服务的目的。当前,空间信息技术在数据管理与处理上已从传统的空间数据管理系统逐步向空间决策支持系统转变[8]。为适应物联网的发展需求,空间数据分析与数据挖掘还将向泛空间信息分析、协同实时处理、智能推理、面向公众服务等方向转变[9]。

2.4 为物联网系统提供空间可视化技术

人占据物联网系统中人与物的信息交互的主导地位。有研究表明,人获取客观世界的信息约有80%来自视觉,相对于其它途径和方式,图形图像信息最易被人们直接识别,可视化技术将数据转换解释为直观的图形,从而简化、便捷了人们获取信息的方式与途径。

物联网系统中涉及复杂的多源、多维空间数据,空间可视化理论与技术奠定了其可视化的基础,并在一定程度上提高了人/机、人/物的信息交互效率。此外,GIS的发展已从传统的2维地图发展至2.5维与真3维空间信息系统,其基于空间数据库构建的虚拟环境与情景模拟技术日趋成熟,以数字地球为代表的系统建设也已在应用方向逐渐普及,这些都将在新时代物联网的建设中向广度和深度发展。未来计算机技术与人的思维科学将进一步融合,人也会成为物联网虚拟环境中的一部分,而其大前提则是需要借助空间信息可视化技术以及虚拟现实技术来保证人与物、人与虚拟环境、人与空间信息的交互。

2.5 为物联网系统提供其他相关技术支撑

空间信息技术除了在空间数据的管理、处理、可视化等领域以外,还可以为物联网系统提供很多其他相关技术支撑。例如,在物联网中人与物的物理空间是连续的,而传感器所获取的数据大多为点数据,在获取连续的空间数据上则需要空间信息相关技术的支撑。遥感就是获取大范围数据的最佳手段之一,在物联网系统中,借助其与相关点数据的关联反演也是当前通过点源数据获取大范围连续数据的技术方法。

另外,早在物联网概念出现之前,空间信息技术已有了长足的发展,产生了诸多应用基础平台与相关支撑技术,例如基础地理信息平台、分布式空间数据库平台与技术、移动GIS平台与技术等。在这些平台之上又成功地出现了一系列应用,如导航、智能购物等公众LBS服务,又如数字地球、数字城市等大区域范围的应用。在这样一些应用上,已经出现了物联网概念的雏形,这些已建成以及正在发展的平台为物联网系统的构建奠定了平台与技术基础,很多物联网系统的构建可以基于上述平台,添加物联网的传感器、网络通信、人工智能等技术以实现物联网系统功能,例如冷链物流管理系统等[10]。

3 空间信息技术在物联网建设中的应用

有学者指出物联网的概念脱胎于应用,其相关技术与应用雏形早已出现,物联网的应用领域包括资源、环境、工业、农业、公共安全、交通运输、城市管理、平安家居和医疗健康等等,而这些领域中很多都是空间信息技术传统与新兴的应用领域。在即将来临的物联网新时代中,空间信息技术在这些领域中成功的应用案例和知识积累也将为物联网应用与建设奠定基础。

3.1 空间定位技术应用

空间定位技术自诞生以来,逐渐由军方转向民用,已形成巨大的应用市场,目前较为成熟的应用主要有导航、物流以及各种基于位置的服务(LBS)。在物联网系统中,空间定位技术提供了人、物的空间位置信息,在物联网建设中有着举足轻重的地位并有着广阔的应用市场。例如,人和物的跟踪定位,在安全、物流、远程医疗、LBS服务等相关领域都是不可或缺的,空间定位技术势必被这些领域物联网的建设所应用。

3.2 遥感技术应用

遥感是空间信息技术中最具历史的技术,在地质、资源环境、灾害、区域、城市等调查监测、分析预测方面有着成功的应用。作为一种传感技术,遥感将在这些领域物联网建设与应用中成为系统信息源之一,也必将因其具有低代价大范围连续获取信息的能力而大有作为,尤其是在当前物联网传感器以点信息源为主的情况下,遥感获取的信息恰是物联网建设应用中有待发掘的蓝海领域。

3.3 地理信息系统技术应用

地理信息系统的核心技术涵盖多源空间数据集成、空间信息可视化、空间分析技术、空间数据挖掘和GIS 应用建模等诸多方面[11],因此,在各领域的物联网建设中,GIS不仅可以提供功能强大的数据存储、处理、交换、分析、管理和应用,还可以提供对空间与非空间信息的认识、分析与数据挖掘、表达和决策的技术和模型。随着物联网研究与应用的深入,出现了物联网与GIS的集成应用[12],一些物联网的建设也直接基于GIS而设计开发,因此GIS在物联网建设中的应用价值和应用前景也越来越被人们所共识。

4 结 语

从物联网概念的提出,到近年来的快速发展,许多先进理念与科技创新不断出现,但有学者指出物联网还缺乏理论依据和技术支撑,物联网的发展需要传感、网络、计算机以及空间信息技术等相关理论技术的支撑。徐冠华院士曾在国家遥感中心成立15周年纪念会上提到,空间信息技术在过去的几十年里得到了迅速发展,但在产业化和实用化方面还有相当距离,而物联网概念的诞生及其在各领域的发展恰为空间信息技术的应用提供了广阔的市场和发展机遇。因此,清醒地认识空间信息技术在物联网系统建设中的作用及其应用,促进空间信息技术和物联网的集成结合对于物联网及其相关产业的快速发展具有重要的现实意义。

参 考 文 献

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