物联网技术与应用分析

王诗元

（北京邮电大学，北京 100068）

1 引言

目前物联网产业己经成为推动世界经济增长的重要新兴产业。我国政府己经把物联网列入六大战略性新兴产业。从到2020年，中国物联网产业将经历应用创新，技术创新和服务创新3个阶段。所以探索物联网技术、研究产业发展特点尤为重要。

2 物联网的涵义和关键技术

2.1 物联网的涵义

所谓物联网，就是利用传感设备使现实的物体与互联网相连，能够智能地对这些物体进行识别和管理。既利用传感器技术、射频识别技术、二维码技术、红外感应技术、全球定位系统等技术采集物体的基本数据，然后通过基础网络实现物与物、人与物的互联。互联网依旧是物联网的基础和核心，物联网是互联网的扩展和延伸。网络被延伸到了任何物体之间，任何物体之间都能进行通信。

目前，国际电信联盟（ITU）将物联网分为感知层、网络层和应用层。感知层是采集信息，自动识别和智能控制。各种物体可以利用安装在其上的传感器、二维码设备、RFID读写器等物联网传感节点，采集物体的信息，并通过通信模块与网络层进行信息交互。网络层是处理和传递由感知层获取的基础信息，提供感知信息的路由寻址和传送功能，为广域范围内的应用和服务提供所需要的基础承载传输网络。应用层的主要功能是把感知和传输的数据信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。应用层主要解决的问题是信息处理和人机交互界面。

2.2 物联网的关键技术

物联网的关键技术包括：感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术、云计算等。

感知技术也称为信息采集技术，它是实现物联网的基础。目前，信息采集主要采用电子标签（RFID）和传感器等方式完成。电子标签就是一种把天线和IC封装到塑料基片上的新型无源电子卡片，具有数据存储量大、无线无源、小巧轻便、使用寿命长、防水、防磁和安全防伪等特点。在感知技术中，电子标签用于对采集的信息进行标准化标识，数据采集和设备控制通过射频识别读写器、二维码识读器等实现。传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的环境参数；包括：热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。

物联网所涉及到的对象可分成两种：一是传感网。既体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体的互联；二是智能终端的互联，如智能家电、视频监控等。若将物联网建立在数据分组交换技术基础之上，则将采用数据分组网即IP网作为承载网。IPv6作为下一代IP网络协议，具有丰富的地址资源，能够支持动态路由机制，可以满足物联网对网络通信在地址、网络自组织以及扩展性方面的要求。

数据融合是指将多种数据或信息进行处理，组合出高效且符合用户需求的数据的过程。例如，借助数据稀疏性理论在图像处理中的应用，可将其引入传感网用于数据压缩，以改善数据融合效果等。

智能分析与控制是对物联网的各种信息进行存储与快速处理，并将处理结果实时反馈给物联网的各种“控制”部件。智能技术是为了有效地达到某种预期的目的，利用知识分析后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，能够主动或被动的实现与用户的沟通。智能分析与控制技术主要包括人工智能理论、先进的人-机交互技术、智能控制技术与系统等。

云计算是通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统处理。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，提供与超级计算机同样强大效能的网络服务。云计算作为一种能够满足海量数据处理需求的计算模型，将成为物联网发展的基石。

3 物联网的产业组成

物联网产业中的企业包括以下几类：

（1）网络提供商：目前在国内主要的运营商，都有固网、移动网络等全业务运营的资格，而且分获了TD-SCDMA，CDMA2000和WCDMA的4G运营牌照。

（2）终端设备提供商：包括识别芯片（RFID）、传感器、智能芯片三大类产品的生产厂家。也包括使用这些产品的产品开发商。运营商定制的产品时设备提供商也可是网络提供商。

（3）服务提供商：服务提供商是物联网服务内容应用服务的直接提供者，负责根据用户的要求开发和提供适合用户使用的应用服务。通过RFID，传感器、智能卡等方式，通过不同的网络向用户提供物联网应用服务。

（4）内容提供商：内容提供商是指在物联网上提供大量丰富且实用信息的服务提供商。

（5）网络管理运营商：包含信息管理平台：管理平台负责物品的统一标识编码管理、认证、鉴权、计费等。提供信息存储、处理平台，负责物品信息的存储和统一分析计算处理。

（6）软、硬件提供商：提供诸如服务器、存储设备、网络设备等硬件的提供商，如：IBM、惠普、思科、华为等公司。软件系统包括各个行业的应用平台如：医疗行业的医院卫生平台、电子病历系统，物流行业的物品跟踪系统，电力行业的电力调度系统等。

4 物联网应用行业介绍

物联网技术已开始应用在社会生活的各个行业中。如智能控制，信智能物流、智能楼宇、金融安防，工业监测、智能交通、平安家居、智能消防、环境保护、政府工作、食品溯源、医疗健康等多个领域。智能交通是利用现有的“交通监测传感网”，补充信息处理的软件硬件，利用获得的信息，进行交通流量实时分析、预测，建立一种向车辆反馈指挥的体系，诱导、分流车辆，预判和防止交通事故。

智能物流能够实现车辆定位、货物跟踪等基本功能，并且能够实现运行统计、电子围栏、短信通知、系统集成等扩展功能，可以降低物流运营成本，提高车辆调度管理与在途监控水平，增强物流企业综合竟争能力。

智能化家庭应用系统能依托现有的通信网络和具有网络计算机功能的家庭生活设备组成的服务系统，提供家庭娱乐和通信、家庭安全、家庭自动控制、家庭医疗保健。

食品溯源是指在食物链的各个环节（包括生产、加工、分送以及销售等）中，食品及其相关信息能够被追踪和回溯，使食品的整个生产经营活动处于有效地监控之中。

[1] 刘化君.物联网体系结构研究[J].中国新通信，2010.5.

[2] 常晓宁.中国移动的物联网发展策略[J].通信世界，2010.4.

[3] 杨志杰.中国3G问路产业链[J].通信产业报，2010.4.15.