物联网技术及其应用研究进展

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物联 网技 术及其 应 用研 究进展
天 津市公安局 科技管理处
【 摘要】本文综述 了近几年物联 网技术 的最新研究进展和应用领域 ，总结 了物联网遇到的问题 ，并对其发展前景进行 了展望。
李
洋 王 雯君
【 关键词】物联网；智能技术；云计算
１ ． 前 言
２ ． ５ Ｇ Ｐ Ｓ
候 、 高效率 、 多功 能、操 作 简单 、应用 广 泛 集和 处 理农业 现场 和养 殖业 及其 相应 病 虫害 等 特 点为物 联 网 中的定位 追踪 提供 了便 捷 的 的各 种信 息 物联 网在 现代 农业 领域 的应 用 服 务，使物联 网功能 更加 完备 。 包括 ：监视农 作物 灌溉 情况 、牲 畜 的环境 状 ２ ． ６ 云计算技术 况 、土壤 气候 变更 以及 大面 积 的地表 监测 ， 云 计 算 是 分 布 式 计 算 技 术 的一 种 ， 是 收集 温度 、风 力 、湿度 、大 气 、降 雨量等 ， 当前计 算机 应 用的技 术 ，其基 本 工作流 程 如 从而进 行科学预测 ，帮助农 民减灾预 灾 。 下 ：通 过 网络将 庞 大的 需求 分析 处理程 序 自 ４ ． 物联 网遇到的 问题 动 拆分 成无 数个 小 的子 程序 ，再经 众 多服 务 由于 物 联 网 的技 术 覆 盖特 性 ，其 带 来 器所 组成 的庞 大系 统经 搜寻 、计 算分 析 ，最 的社会 问题 比互 联网 更 多、更广 ，后果 更加 后将 处理 结果 返 回给用 户 。当物 联 网具备 一 严 重 。一是 由于 采用 了Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 、无线 数据 通信 定 的规模 后 ，如何 处理 庞大 的数 据量 是 一个 技 术 ，通过 单一 的商 品就 可获 得全 部 的商业 关键 的 问题 ，如果 数据 得不 到及 时 的处 理 ， 信 息 ，使得 信息 窃取 手段 更加 方便 ，更 为 隐 便 有 丢 失 的 可 能 ； 而 如 果 暂 存 未 处 理 的 数 蔽 。二 是物 联 网的 目的是 整合 全球 的商 品供 据 ，那么 海量 的数 据所 需 的更 大的存 储 空间 应 链 ，因此 其 出现 问题 时所造 成 的经济 损失 也是 无法 预知 的 。因此 ，云计 算便 成为物 联 更 为 巨大 。三是 由于 物联 网涵 盖范 围更 为广 网 中处 理数 据的 强大 的工 具 ，于是 可视 之为 泛 ，信息 窃取手 段更 为方 便 ，从而 对 社会 国 物联 网的 “ 大脑 ” 。 家安全威胁 更加 巨大 。 ５ ． 建议和展 望 ３ ． 物联 网的应 用 物 联 网能满 足我们 对 生产 过程 、家 居生 物 联 网 固 然 给 我 们 构 建 了一 个 十 分 美 活 监控 、指 挥调度 、远程 数据 采集 和测 量 、 好 的蓝 图，我 国无 论是 政府 层面 还是相 关 的 远 程诊 断等 方面 的信 息化 需求 及机 器设 备 的 企业 和研 究领 域机 构在 物联 网 的研 究 和发展 智 能报 警和 控制 。 随着物 联 网规模 的不 断 的 上也 取得 了很 大 的进 展 ，但 物联 网的 实现还 扩大 ，它在各 行业将可 以被广泛应用 。 面临 着诸 多 问题 。首先 资金 和成 本的 问题 是 ３ ． Ｉ建 筑消 防 阻碍 物联 网 发展 最直接 的 因素 ，其次 包括 通 消防安 全系 统 由感 知层 、网络 层 、应用 信 的距离 、外部环 境指 标及 网络 安全 在 内的 层 组成 ，感 知层 由各种 具有感 知 能力 的设 备 应 用 技 术 问题 、标 准 的 制 定 也 是 急 迫 需 要 组 成 ，这一 部分 主 要实 现感 知和 识别物 体 ， 解 决 的。此 外物联 网 的发展 必然 要经 过产 业 采 集和 捕获 各种 使 用场 景产 生 的相 关信 息 ， 化 的历程 ，物 联 网的产 业链 机制 的研 究 和完 同时执 行接 受 的各 项命 令 。网络 则是通 过 有 善有 待 时 日，物 联网 的发展 还 需要考 虑 隐私 线 和无 线 网络将 感 知层 的险 情隐 患传 递到应 保护 、云计 算、环 境保 护等 等若 干 问题 的影 用层 ，并将 应 用层 的消 防指 令传 回感 知层 。 响。 应用 层则 是包 含消 防部 门、防火 重 点部 门、 管理 人 员及火 灾相 关人 员 的信 息系 统 。应 用 参 考 文 献 【 １ 】 吴乐南． 从采集型 多媒体 通信定义物联 网【 Ｃ 】 ． 第六届 层信息丰 富 Ｊ 。 和谐人机环境联合学术会议 ＨＭ Ｅ ２ Ｏ １ ０ ） ， ２ Ｏ １ Ｏ ． ３ ． ２军事应 用 ２ 】 沈 阳， 吴 菲菲． 物联 网在建 筑物 消防 安金 中的应 用 美 军 近 几 年 来 连 续 启 动 一 系 列 的 研 究 【 ｑ． ２ ０ １ １ 中国消防协会科 学技术年会论文集， ２ ０ １ １ 计划 ，探 索无 线传 感器 网络 在未 来 战争 中的 ［ ３ ］ 王培国， 林 红卫． 物联 网技术及 其军事应用探析【 Ｃ １ ． 四 应 用 。 美 国 国 防 部 高 级 研 究 计 划 局 自组 的 【 ０ １ ０ 年学术年会论 文集 １ Ｏ ． Ｓ ｅ ｎ ｓ ｌ Ｔ 项 目，通过 部署 在 战场 上的 不 同类型 川省通信学会２ 周逢权， 李瑞生， 陈辉， 等． 面向智能 电网的物联 网应用 传感 器 组成 的传感 器 网络 ，使 士兵 可迅 速 、 分析 ［ ｑ． 中国智能 电网学术研讨会论文集， ２ ０ １ １ ． 全面 的 获得 战场 实况信 息 。在 实 际的应 用 中 ５ １ 潘 明， 钟锋． 物联 网在 现代农业上 的应 用研究Ⅱ 】 ． 现代 应该 采２ ｏ ｉ Ｉ （ ０ ． 不 同传 感器数据 分析应用 场景 ｊ 。 ３ ． ３智 能电网 智 能 电 网之 所 以 能 够 实 现 电 网 的智 能 化 ，其 关键 意义在 于对 整 个 电网信 息 的充分 和及 时 的掌 握 。而 电网信 息 的充 分掌握 ，则 需要 良好 的通信 线路 和大 量 的终端 信 息采集 应用 ，使数 据安 全稳 定传 输 ，提升 数据 交换 的可靠 性 ��
２ ．１ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ
信 息 采 集 是 物 联 网 的 基 础 。 目前 的信 息采 集 主要 是通 过传 感器 和 电子标 签等 方 式 完 成 。Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 是 一种 非接触 的 自动 识别 技术 ， 它通 过 射频 信 号进行 全双 工数 据通 信 ，从 而 自动识 别对 目标 对 象并 获取相 关 的数 据 ，识 别 过程 无 需人 工干预 ，适 用 于各种 恶 劣 的环 境 。Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 突 出的优 点是 可识 别高速 运 动物 体 并 可 同时 识 别 多个 标 签 ，操 作 快捷 方便 。 将Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 技 术与 互联 网 ，通信等 技 术有 机 的结 合 ，可 实 现 全 球 范 围 内物 品跟 踪 与 信 息 共
２ ． ３智能 技术
智 能 技 术 是 将 一 个 智 能 化 的系 统 植 入 物体 中 ，使物 体 具备 一定 的 “ 主观 能动 性 ” 即 智能 性 ，能够 与用 户进 行沟 通 ，是物 联 网 的关 键 技术 之一 。 目前 的智能 技术 研 究包 括 人 工智 能的 理论 的研 究 、虚拟 现 实及各 种 语 言 处理 的入机 交 互技 术与 系统 、可 准确 性 定 位跟 踪 的智 能技 术与 系统 、 智能化 的信 号 处
理。
２ ． ４ 纳米技术 纳 米 技 术 ，是 研 究结 构 尺 寸 在 ０ ． Ｉ ｎ ｍ － ｌ Ｏ Ｏ ｎ ｍ 范围 内材料 的性 质和应 用 ，主 要包括 纳
米体 系物 理 学 、纳米 化 学、纳 米材 料 学 、纳 米生 物 学、 纳米 电子 学 、纳米 加 工学 、纳 米 力学 等 。纳米 技 术 能使微 小 的物体 也 能进 入 物物 相关 的 网络 ，进 行信 息 的交互 ，这 使 物 联 网真正 意 义上 做到 了万 物 的互联 。可 见 纳 米技术 必然在 物联 网中扮 演着重 要的角 色。
随着 计算 机技 术 、网络 技术 、通 信技 术 和 传感 器 技术 的发 展 ，人们 的生 活水 平不 断 提 高 ，人 类通 过改 造物 质世 界来 满足 自身需 求 的 能力 也相 应 的提 高， 因此 “ 物联 网” 的 概 念 也呼 之欲 出 了，本 质上 来说 物联 网是基 于 原 有 的通信 网 、互联 网 “ 物物 相连 ”。然 而 物 联 网技术 不是 所谓 的计 算 机网 络技 术 、 通 信 技术 、传 感技 术 的简 单叠 加 ，而是 更深 层 次 的将 上述 技术 有 机交 融 ，并且 添加 了更 多人性化 的设计 与配合 。 ２ ． 物联 网技术和研 究
享。 ２ ． ２ 无线传 感网络
无 线传感网络是将分布 式信息采集 、 信 息传 输 和信 息处 理技 术 融合 的网络 信 息系 统 ，以其 低成 本 、微型 化 、低 功耗 、 自组织 等 特 点受 到广 泛 的重视 ，是 推动 经济 发展 和 维 护 国家 安全 的重 要 的技术 。物 联 网可 以通 过 遍布 各 处 的无线 传感 器 网络来 感 知整个 物 质 世 界 。物联 网丰 富 的应 用和 庞大 的节 点规 模 既带来 了商 业上 巨大 潜 力 的同时 ，也 带来 了技 术上 的挑 战 ，物联 网由众 多 的节点 连接 构 成 ，无 论是 采用 自组 织 方式 ，还 是采 用现 有 的公众 网进 行连 接 ，这 些节 点之 间 的通信 必 然牵涉 到寻址 问题 。