物联网技术导论论文.docx

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物联网技术及应用

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摘要：

物联网是建立在物与物互连上的。

通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理得网络。

本文介绍了物联网技术的概念、演进及在各方面的应用。

物联网作为一门正在蓬勃发展的科学，在供应链管理中已得到了广泛的应用．随着技术的不断完善，它将成为现代物流信息管理的核心技术。

关键词：

物联网，感知与识别技术，智慧地球

1.对物联网的认识

1．1物联网的概念

图1

物联网指的是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。

物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的.其中非常重要的技术是RFID电子标签技术。

以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比因特网更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。

在这个网络中，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。

物联网技术正是在这样的背景下应运而生的全新技术，它综合了传感器、低功耗、通讯以及微机电等等技术，可以预见，在不久的将来，它将给我们的生活方式带来革命性的变化。

1.2物联网技术的发展

从21世纪初，物联网就已进入了人们的视野，并已在各行业“初露锋芒”。

而现在的智慧地球与感知中国，人相通与物相连更是体现了物联网的无穷魅力。

1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中首次提出物与物互联，设计出了“物-物”相连的互联网雏形。

1999年美国麻省理工学院提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：

物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。

射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。

当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。

今天，“智慧地球”战略被美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。

该战略掀起了如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，为世界所关注。

1.3物联网的结构框架

物联网架构可分为三层：

感知层、网络层和应用层。

感知层进行全面的信息感知，是物联网的皮肤和五官，它通过传感器、条形码二维码、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端识别和获取物理世界中发生的各类物理事件和数据信息，同时对数据进行协同处理以提高信息精度，再将信息通过网关接入广域承载网络。

网络层是物联网的中间层，主要解决感知层所获得的数据在一定范围内的传输问题。

应用层是物联网的远程终端层，主要解决信息处理和人机界面的问题。

在物联网各层次之间信息多向传递在这多种多样的信息中，关键则是物品的信息，包括特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态和动态信息。

与此同时，软件和集成电路技术都是各层所需的关键技术。

1.4物联网的技术

物联网技术涵盖了从信息获取、接入、传输、存储、处理直到应用的全过程，其关键技术可分类为：

感知识别技术、融合和接入技术、网络与通信技术、智能处理技术等。

1.4.1射频识别技术

物联网技术比较重要的技术之一是射频识别技术。

射频识别技术从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。

从结构上讲RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。

系统由一个询问器和很多应答器组成。

最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年，由于射频技术发展迅猛，应答器有了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。

RFID电子标签的阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。

RFID技术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。

在未来，中国物联网校企联盟认为，RFID技术的飞速发展对于物联网领域的进步具有重要的意义。

许多行业都运用了射频识别技术。

将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。

仓库可以追踪药品的所在。

射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。

射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。

某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之内。

由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。

1.4.2物联网的信息安全问题

物联网技术虽然成就巨大，但它还是要面临诸多安全问题。

由于物联网连接和处理的对象主要是机器或物以及相关的数据，其“所有权”特性导致物联网信息安全要求比以处理“文本”为主的互联网要高，对“隐私权”保护的要求也更高，此外还有可信度问题，包括“防伪”和DoS（DenialofServices）（即用伪造的末端冒充替换（eavesdropping等手段）侵入系统，造成真正的末端无法使用等），因此要特别关注物联网的安全问题。

物联网系统的安全和一般IT系统的安全基本一样，主要有8个尺度：

读取控制，隐私保护，用户认证，不可抵赖性，数据保密性，通讯层安全，数据完整性，随时可用性。

前4项主要处在物联网三层架构的应用层，后4项主要位于传输层和感知层。

其中“隐私权”和“可信度”（数据完整性和保密性）问题在物联网体系中尤其受关注。

如果我们从物联网系统体系架构的各个层面仔细分析，我们会发现现有的安全体系基本上可以满足物联网应用的需求，尤其在其初级和中级发展阶段。

物联网应用的特有（比一般IT系统更易受侵扰）的安全问题有如下几种：

在末端设备或RFID持卡人不知情的情况下，信息被读取；；在一个通讯通道的中间，信息被中途截取；伪造复制设备数据，冒名输入到系统中；克隆末端设备，冒名顶替；损坏或盗走末端设备；伪造数据造成设备阻塞不可用；用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接。

2.物联网技术的应用

物联网技术的应用把网络技术运用于万物，组成“物联网”如把感应器嵌入装备到油网、电网、路网、水网、建筑、大坝、等物体中然后将“物联网”与“互联网”整合起来，实现人类社会与物理系统的整合超级计算机群对“整合网”的人员、机器设备、基础设施实施实时管理控制以精细动态方式管理生产生活,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然关系

2.1医学

1999年，物联网概念由麻省理工学院提出，早期是指依托射频识别技术和设备，按约定的通信协议与互联网的结合，使物品信息实现智能化管理。

而医学物联网，就是将物联网技术应用于医疗、健康管理、老年健康照护等领域。

医学物联网中的“物”，就是各种与医学服务活动相关的事物，如健康人、亚健康人、病人、医生、护士、医疗器械、检查设备、药品等等。

医学物联网中的“联”，即信息交互连接，把上述“事物”产生的相关信息交互、传输和共享。

医学物联网中的“网”是通过把“物”有机地连成一张“网”，就可感知医学服务对象、各种数据的交换和无缝连接，达到对医疗卫生保健服务的实时动态监控、连续跟踪管理和精准的医疗健康决策。

那么什么是“感”、“知”、“行”呢？

“感”就是数据采集和信息获得，比如，连续监测高血压患者的人体特征参数、周边环境信息、感知设备和人员情况等。

“知”特指数据分析，如，高血压患者连续的血压值测到之后，计算机会自动分析出他的血压状况是否正常，如果不正常，就会生成警报信号，通知医生知晓情况，调整用药，加以处理，这就是“行”。

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2.2安防

无锡传感网中心的传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用---首批1500万元的传感安全防护设备销售成功，设备由10万个微小传感器组成，散布在墙头墙角及路面传感器能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断，爬上墙的究竟是人还是猫狗等动物多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵由于效率高于美国和以色列的“防入侵产品”。

国家民航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。

浦东机场直接采购传感网产品金额为4000多万元，加上配件共5000万元。

若全国近200家民用机场都加装防入侵系统，将产生上百亿的市场规模。

2.3污水处理行业

基于物联网、云计算的城市污水处理综合运营管理平台为污水运营企业安全管理、生产运行、水质化验、设备管理、日常办公等关键业务提供统一业务信息管理平台，对企业实时生产数据、视频监控数据、工艺设计、日常管理等相关数据进行集中管理、统计分析、数据挖掘，为不同层面的生产运行管理者提供即时、丰富的生产运行信息，为辅助分析决策奠定良好的基础，为企业规范管理、节能降耗、减员增效和精细化管理提供强大的技术支持，从而形成完善的城市污水处理信息化综合管理解决方案。

武汉市污水处理综合运营管理平台，依托云计算技术构建、利用互联网将各种广域异构计算资源整合，以形成一个抽象的、虚拟的和可动态扩展的计算资源池，再通过互联网向用户按需提供计算能力、存储能力、软件平台和应用软件等服务。

系统可以对污水处理企业的进、产、排三个主要环节进行监控，将下属提升泵站和污水处理厂的水量、水位、水质、电耗、药耗、设备状态等信息通过云计算平台进行收集、整合、分析和处理，建立各个环节的相互规约模型，分析生产环节水、电、药的消耗与处理水排水、生产、排放之间的隐含关系找出污水处理厂的优化生产过程管理方案，实现对污水处理企业生产过程的实时控制与精细化管理，达到规范管理、节能降耗、减员增效的目的。

2.4其他

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。

然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。

人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。

3.结语

发展物联网技术是未来信息科技的大势所趋，是未来国际新一轮科技竞争前沿。

对于未来物联网时代，物流领域的物联网应用必将进入快速发展通道，同时，物联网的应用也必将成为现代物流中信息的第一要素，物联网技术将成为物流信息化的核心技术。

任何一个物流新业务的开展，离不开物联网技术的支撑，基于物联网技术的信息化工作一定会走在新的增值业务的之前，信息化须首先准备好。

参考文献

[1]徐颖秦.物联网技术及应用.机械工业出版社.2102.

[2]百度百科