浅谈物联网技术及应用
摘要:物联网的出现改变了之前的传统网络应用。针对这一现象,本文对物联网的
概念做了介绍,并在此基础上对物联网的体系结构及关键技术做了讨论分析。最后,对物联网的典型应用及安全问题进行了探讨。
关键词:物联网;射频识别;传感器网络;物联网应用
1 物联网概念与结构
物联网是在计算机互联网的基础上构造的一个覆盖世界上万事万物的网络。
其定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等
信息传感设备,根据约定的协议,将所有物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,
实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。从而使得人类在信息与
通信世界里获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接
扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
物联网的网络结构上大体可以分为3层,包括感知层、网络层、应用层3个组
成部分。
感知层,又叫传感层,可以当成是物联网的皮肤和五官,用于采集信息和识别物体。主要由各种具备感知能力的设备组成,包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网络等。在这个层次主要是
实现对物体的感知和识别。
网络层是物联网的大脑神经中枢和信息处理中心。将从感知层获取的相关信
息通过各种物联网网关、M2M终端设备,共享式网关等,交由相应的网络实现信息
传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和
智能处理中心等。
应用层是物联网的综合业务处理系统,通过与行业专业技术的深度融合,并结合行业需求,实现行业的智能化过程,提供专业的系统应用服务和解决方案。
2 物联网的关键技术
物联网体系架构中3个层次所涉及的关键技术是物联网最终实现并得以实施
的重要保证。
2.1 RFID技术
射频识别(RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别
对象并获取相关数据。RFID为物体贴上电子标签,实现高效灵活管理,是物联网最
关键的一个技术。典型的RFID系统由电子标签、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,标签被读写器激活并通过无线电波
将标签中携带的信息传送到读写器以及信息处理系统,完成信息的自动采集工作。
信息处理系统根据需求承担相应的信息控制和处理工作。我们现在所使用的二代
居民身份证就运用了RFID技术的芯片,其能够保存个人相关信息,且该技术的侵入
难度很大,这对确保个人信息的安全有很大作用。
2.2 传感器技术
这是物联网技术中很重要的一种技术,是物体监控管理中的重要组成部分。其
主要负责物联网信息的采集,实现对现实世界的感知,是物联网服务和应用的基础。物联网中的传感器节点由数据采集、数据处理、数据传输和电源构成。节点具有
感知能力、计算能力和通信能力,也就是在传统传感器基础上,增加了协同、计算、
通信功能,构成了传感器节点。大量部署在监测区域内的传感器节点构成的无线网
络系统则为无线传感网。它主要是通过各节点相互协作地感知、采集和处理网络
覆盖区域的监测信息,并发布给观察者。通常被用来监测在不同地点的物理或者环
境参量,如光、温度、湿度、声音、震动、压力、运动或者污染等。
2.3 网络技术
物联网在感知层获得大量数据后要进行远距离的传输,此时移动网络将是最主
要的接入手段。互联网络作为物联网的通道,要保证信息有序正确的流送,就依赖
于安全可靠的中间传输机制。随着物联网应用的发展、终端数量的增长,会产生非
常庞大的数据流,在应用层就需要引入云计算中心处理海量信息,进行辅助决策。
云计算作为一种虚拟化、硬件、软件运营化的解决方案,可以为物联网提供高效的
计算、存储能力,为泛在链接的物联网提供网络引擎。此外,物联网中涉及关键技
术还有中间件、客户端软件、用户卡鉴权和安全、远距通信(移动网和互联网等)、安全和隐私等。
3 物联网的典型应用
按照技术特征,可以把物联网的业务分为4类,分别是身份相关业务、消息汇聚类业务、协同感知类业务、泛在业务。去年的中国国际信息通信展上,中国移动的
物联网展台展出了物流信息化、企业一卡通、公交视频、校讯通、手机购电手机
钱包等主题;此外物联网还在更多领域具有广泛用途。
3.1 智能家居
智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体,
将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化,用户可以实现对家
庭设备的远程操控。与普通家居相比,智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭
生活空间,还可以根据用户生活习惯有效的减少能源浪费;更可以实现智能的家庭
安防系统,提供全方位的信息交互功能。随着5G时代的到来,为智能家居,万物互联提供了强有力的支持,这些都将极大的改变我们的生活方式。
3.2 智能交通
我国的交通在不断的发展,交通问题也是城市发展中的关键问题,交通拥堵、事故以及停车难等问题,让人们出行受到了影响,还对城市发展带去了消极的影响。
要对这些问题进行解决,可以利用物联网等先进的科学技术,有效的综合运用于交
通运输、服务控制和车辆制造,加强车辆、道路、使用者三者之间的联系,形成一
种保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的综合运输系统。例如车辆控制系统、交通监控系统、电子收费系统等一系列提高交通运输效率,缓解交通阻塞,提
高路网通过能力的措施,建立智能交通系统。
3.3 智能城市
智能城市包括对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。前者深入开发和
应用空间信息资源,建设服务于城市规划、城市建设和管理,服务于政府、企业、
公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。后者基于宽带互联网的实时远程监控、传输、存储、管理的业务,利用4G/5G网络将分散、独立的图像采集点进行联网,实现对城市安全的统一监控、统一存储和统
一管理、为城市管理和建设者提供一种全新、直观、视听觉范围延伸的管理工具。
4 结束语
物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃,这些新的功能将给使用者带来进
一步的效率、便利和安全,随着5G时代的到来,物联网技术发展更为迅速,使万物互
