求关于物联网的论文.2000字以上

摘要：物联网作为一种新的网络形式,相关理论研究和实践应用正在探索过程中本文介绍了物联网的概念,给出了基于智能物体层、数据传输层、信息关联层、应用服务层的物联网四层体系架构,最后探讨了物联网在实现过程中所面临的问题和挑战
关键词：物联网,RFID
一、概念
物联网（Internet of Things）这个概念最早由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出,其基本想法是将RFID和其他传感器相互连接,形成RFID架构的分布式网络
欧洲委员会[1]提出“物联网是未来因特网的综合部分之一,可以被定义为一个动态的全球网络基础基于标准的和互 *** 作的通信协议,无论物理的还是虚拟的“物”均有身份、物理属性和虚拟特质,具备自配置能力且使用智能接口,可以无缝地集成到信息网络中去”
本文认为,物联网实质上是将真实世界映射到虚拟世界的过程：真实世界中的事物,通过传感器采集一定的数据,在虚拟世界中形成与之对应的事物“相关物体可能在虚拟电子空间中被创造出来,源于物理物体空间,且与物理空间的物体有关联”[2]传感器采集到数据的详细程度,将影响到该事物在虚拟世界中的抽象程度在虚拟世界中,对该事物最简单也最重要的描述是物体提供了一个ID用于识别（如使用RFID标签）,最详细的描述则是真实世界中该事物的所有属性和状态均可在虚拟世界中被观察到进一步的,在虚拟世界中对该物体做出控制,则可通过物联网改变真实世界中该物体的状态对于一个真实的事物,其所需的各种应用与 *** 作,只需在虚拟世界中对与之对应的虚拟事物进行应用和 *** 作,即达到目的
这样将会对世界带来巨大的改变：实地实时监测和控制一个事物的成本是高昂的,通过物联网,所有事物都将在虚拟世界中被找到,以较低的成本被监测和控制,从而实现4A（anytime, any place, anyone, anything）[3]连接虚拟世界提供了对所有事物的实时追踪的可能,所有的信息都不是孤立的,这将为各种海量运算和分析提供了最基础和最重要的信息源真实世界存在于某一时刻,而当物联网发展到能将真实世界中的所有事物都映射到虚拟世界中时,无数个某一时刻的世界汇集起来,在虚拟世界中将形成一个可以追溯的历史,如同过去以纸质保存历史事件的发生,将来将以电子数据对所有事物进行全息描述的形式存储世界的历史
二、体系架构
目前, 物联网还没有一个广泛认同的体系结构,最具代表性的物联网架构是欧美支持的EPCglobal和日本的UID物联网系统EPC系统由EPC 编码体系、射频识别系统和信息网络系统3 部分组成UID 技术体系架构由泛在识别码(uCode)、泛在通信器、信息系统服务器、和ucode 解析服务器等4部分构成EPCglobal 和UID上只是RFID 标准化的团体,离全面的“物联网”体系架构相去甚远
美国的IBM公司在2008年提出“智慧的地球”这一与物联网概念相近的概念,并提出通过INSTRUMENTED,INTERCONNECTED和INTELLIGENT这三个层面来实现智慧地球在文献基础上,本文提出了物联网体系架构
1、智能物体层：通过传感器捕获和测量物体相关数据,实现对物理世界的感知同时具备局部的互动性,需要一定的存储和计算能力
2、数据传输层：以有线或无线的方式实现无缝、透明、安全的接入,提供并实施编码、认知、鉴权、计费等管理
3、信息关联层：通过云计算实施对海量数据的存储和管理、数据处理与融合,屏蔽其异质性与复杂性,形成一个与真实世界对应的虚拟世界
4、应用服务层：从虚拟世界中提取信息,提供丰富的面向服务的应用如智能交通、智能电网、智能医疗等等
需要指出的是,数据由底部的传感器通过网络到达应用服务层面,而实际上,在服务应用层面,各个中心、用户可以反向的通过网络由执行器对物体进行控制
在该体系结构中,感知层面的各种传感器、执行器都是具体的,随着技术的发展会不断升级,新设备不断引入物联网而服务应用层的各种需求也是不断提出的,并不是一层不变的若是每个具体的服务应用和传感设备都形成一个独立的网络,最后可能形成许多套特殊的网络,这不利于推广和不便于维护因此这需要物联网的网络层有一定前瞻性,物体设备层可以变化,服务应用层可以变化,但它们都是通过一个普适的网络进行连接,这个网络可以在一定的时间内保持稳定
三、面临的挑战
1、统一标准
物联网其实就是利用物体上的传感器和嵌入式芯片,将物质的信息传递出去或接收进来,通过传感网络实现本地处理,并联入到互联网中去由于涉及到不同的传感网络之间的信息解读,所以必需有一套统一的技术协议与标准,而且主要是集中在互联上,而不是传感器本身的技术协议现在很多所谓的物联网标准,实际上还是将物联网作为一种独立的工业网络来看待的具体技术标准,而应对互联需要的技术协议,才是真正实现物联网的关键
2、安全、隐私
在物联网中所有“事物”都连接到全球网络,彼此间相互通信,这也带来了新的安全和隐私问题,例如可信度,认证,以及事物所感知或交换到的数据的融合人和事物的隐私应该得到有效保障,以防止未授权的识别和攻击安全与隐私这个问题,是人类社会的问题,不论是物联网还是其他技术,都是面临这两个问题因此,不仅要从物联网内部的技术上做出一定的控制,而且要从外部的法规环境上作出一定的司法解释和制度完善
参考文献
1 Commission, IDE, Internet of things Strategic Research Roadmap 2009
2 CASAGRAS Final Report: RFID and the inclusive model for the Internet of things 2010
3 ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things 2005, ITU

先说结论：RFID和传感系统属于物联网的感知层。
物联网基本应用流程主要有三步:全面感知→可靠传送→智能处理。
因而其层次结构也可相应的分为:感知层、传输层，应用层。
上述三层体系架构是目前我认为较为妥当的物联网分层。而一些厂家会对这些分层进行复杂化以突显其技术精细程度和实力。譬如，IBM将物联网分为传感器/执行器层、传感网层、传感网关层、广域网络层、应用网关层、服务平台层、应用层、分析优化层。8个层。

1 RFID原理—简介

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是电磁理论。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， *** 作快捷方便。

埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID自动识别技术是一种突破性的技术："第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息;第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。"

2 RFID原理—组成

最基本的RFID系统由电子标签、读写器和计算机网络等这三部分组成构成。

1) 电子标签(Tag)：电子标签包含电子芯片和天线，天线在标签和读取器间传递射频信号，电子芯片用来存储物体的数据，天线用来收发无线电波。

电子标签按供电方式分为无源电子标签、有源电子标签和半有源电子标签三种：

• 无源电子标签：标签内部没有电池，其工作能量均需阅读器发射的电磁场来提供，重量轻、体积小、寿命长、成本低，可制成各种卡片，是目前最流行的电子标签形式。其识别距离比有源系统要小，一般为几米到十几米，而且需要较大的阅读器发射功率。

• 有源电子标签：通过标签内部的电池来供电，不需要阅读器提供能量来启动，标签可主动发射电磁信号，识别距离较长，通常可达几十米甚至上百米，缺点是成本高寿命有限，而且不易做成薄卡。

• 半有源电子标签：内有电池，但电池只对标签内部电路供电，并不主动发射信号，其能量传递方式与无源系统类似，因此其工作寿命比一般有源系统标签要长许多。

2) 读写器(Reader)：利用射频技术读写电子标签的设备，读写器接收电子标签的数据信息，并将其传送给外部主机。

3) 计算机网络(Computer)：读写器通过标准接口与计算机网络连接，计算机网络完成数据的处理、传输和通信的功能。

3 RFID原理—工作原理

射频识别系统的基本模型如下图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

RFID系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

1) 电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，如右图A所示。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和1356MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

2) 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，如图所示。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，245GHz，58GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

物流管理系统包括的内容很多，包括仓储、运输等，而RFID在物流中的应用主要是在仓储环节使用RFID标签来带动日常管理，可方便仓储管理的出入库以及库内的盘点、转储、转存等 *** 作，提高效率。

其实物流作为物联网应用的一大领域，其对物流管理以及物联网产业的发展均具有良好的成效。而物联网也不仅仅是RFID一种技术实现方式，像运输过程中采用的GPS定位系统也属于此范畴。

物联网作为下一个万亿级产业，其目前已上升为国家战略，成为国家新兴战略产业，随着信息技术在各行各业的应用也必将带动物联网产业的迅速发展。

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