关键词:物联网 射频识别 M2M
中图分类号:TN91 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0023-01所谓物联网,就是利用射频自动识别技术,实现物体和物体之间能够识别的网络。EPC global的Auto-ID中心的提出的定义是:把所有物品通过射频识别等信息窗设备与互联网连接起来,实现智能化识别与管理。从本质上来说物联网是互联网技术的一种延伸,涵盖信息主要包含了射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等传感设备。设备之间按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其中主要包括了两种概念:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。
1 物联网涉及关键技术
11射频识别技术(RFID)
RFID射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,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。在物联网中重要起“使能”(Enable)作用。
射频识别技术应用非常广泛,目前产品:RFID读写器、RFID标签等已经广泛应用了,典型应用范围:门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、产品防伪、票证管理、汽车晶片防盗器、停车场管制、生产线自动化等。
12传感器技术
传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。在我们生活中声控灯、自动门、遥控器等都是传感器的典型应用。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。
13M2M
M2M是机器对机器(machine-to-machine)通信的简称。是多种不同类型的通信技术有机的结合在一起实现机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信以及移动互联通信等。M2M让机器、设备、应用处理过程与后台信息系统共享信息,并与 *** 作者共享信息;它提供了设备实时的在系统之间、远程设备之间或和个人之间建立无线连接,实现数据传输。
14其他技术
物联网还包含了其他如纳米技术、智能潜入技术以及工业化和信息化的融合技术等等在此就不一一详述了。
2 物联网应用领域
21城市管理
通过物联网可以实现智能交通,物联网技术可以自动检测并报告公路、桥梁的“健康状况”,还可以避免过载的车辆经过桥梁。在交通控制方面,可以通过检测设备,在道路拥堵或特殊情况时,系统自动调配红绿灯,并可以向车主预告拥堵路段、推荐行驶最佳路线。
22公共安全
通过物联网与摄录技术综合起来,我们可以实现人脸自动识别技术、车牌自动识别技术、指纹识别技术等可以有效增加公安机关的办案效率,增强社会安全保障。
23家电行业
将家庭所有家电家具实现物联网连接,可以实现真正的智能化家庭。典型的例子是海尔曾经通过物联网网桥(WSNBridge),实现了用户通过手机、互联网、固话与家中灯光、窗帘、报警器、电视、空调、热水器等电器设备的沟通,将物联概念与用户的生活实际紧密联系起来,使之成为了一种像水、电、气一样的用户居家生活的基础应用服务;海尔的全球首款“物联网冰箱”具有网络可视电话功能、浏览资讯、播放视频等多项生活与娱乐功能,让原本属于生活电器的冰箱成为一个娱乐中心。
24医护行业
医护领域的物联网应用主要在人体的监护和生理参数的测量等方面,利用传感器可以对人体的各种状况进行监控,将数据传送到各种通信终端上。在美国曾经实现了在鞋垫上设置传感器对有特殊病情老人通过物联网进行监控,最终获得有效数据实现最佳治疗效果。
25物流行业
物流行业是使用物联网技术比较早的行业,由RFID等技术和移动手持设备组成物联网后,基于感知的货物数据便可在全球范围内监控货物的流通状态,可以提供全面的货物信息以及物流跟踪信息,能够实时的获得货物以及航运信息,降低物流风险并提高风险的控制能力。
3 物联网技术存在问题
31物联网跟风较多,应用较小
物联网的价值不是一个可传感的网络,而是必须各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用,也会有各自不同的要求,这些必须根据行业的特点,进行深入的研究和有价值的开发。现阶段的物联网同样现处于跟风这一种现象,很多的企业盲目的炒作物联网,而没有形成具体的应用。物联网的体系基本形成需要一些应用形成示范,更多的传统行业感受到物联网的价值,这样才能有更多企业看清楚物联网的意义。
32物联网标准难以统一
互联网能够快速发展很大原因取决于互联网标准的成功,现阶段的物联网没有形成统一的标准,很难形成产业的规模的应用,对于推动物联网的普及起到很大的阻碍。因此,标准的建立至关重要。
33大规模应用普及需要较长时间
没有标准,整个行业的发展就要受到制约,同样,对于物联网的普及也需要经过很长的时间,而时间的成本,对于快速发展的企业来讲还是有非常大的影响。
34物联网大企业部署较快
从现状来看,提到物联网都是比较高端的人群或者是企业,对于物联网的部署,只有具有一定的实力的企业能做或者承接物联网项目,如中电信、中移动等,对于小企业来讲,物联网的应用还没有具体的涉及到,以至于出现可望可及的现象。
35技术环境不成熟
虽然互联网的发展为物联网迈进了重要的一步,物联网不仅仅需要互联网的支撑,还需要许多如通信、企业应用软硬件的支撑,对于如何实现这些网络的融合,从技术的角度来讲,需要涉及到大量跨行业、跨企业的协条,导致了物联网在技术方面还存在很大方面的缺
36全社会对物联网的内涵尚未取得共识
虽然物联网受到全社会的普遍关注,但目前物联网的概念和技术架构缺乏统一的清晰描述,全社会对物联网的内涵尚未取得共识。物联网从广义上认为是深度信息化,狭义上认为是此深度信息化的承载网络,这其中的“深度还需要业内人士共同探讨,不断发展完善。
是一种基于IP的无线网络协议，用来连接家里的智能产品。
基本内容:
Google旗下Nest Labs于2014年7月提出的家庭物联网通讯协定技术Thread。
Thread，由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飞思卡尔和Silicon Labs公司联合推出，是一种基于IP的无线网络协议，用来连接家里的智能产品。
比较常用的网络协议有 WiFi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave，不过都有不足：
WiFi的功耗比较大，适合传输大量的数据。
蓝牙功耗比较低，但还存在蓝牙20与蓝牙40并存的混乱局面，且不支持IPv6。
ZigBee技术比较复杂，研发成本高。
Z-Wave由丹麦公司Zensys主导，暂时还没有ZigBee联盟强大。
不少大公司都在呼吁、倡导建立一个新的或者统一的新标准，这其中就包括了半导体生产商 Freescale（飞思卡尔）、混合信号器生产商 Silicon Labs。
物联网的关键技术主要包括：无线传感器网络、ZigBee、M2M技术、RFID技术、NFC技术、低能耗蓝牙技术。
1、无线传感器网络：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。
WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
2、ZigBee：ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
3、M2M技术：M2M全称Machine to Machine，是指数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器的对话。
M2M应用系统构成有智能化机器、M2M硬件、通信网络、中间件。M2M应用领域有、家庭应用领域、工业应用领域、零售和支付领域、物流运输行业、医疗行业。
4、RFID技术：无线射频识别即射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信。
利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。
5、NFC技术：NFC英文全称Near Field Communication，近距离无线通信。与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。
首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。
其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。
6、低能耗蓝牙技术：蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或称Bluetooth LE、BLE，旧商标Bluetooth Smart）也称低功耗蓝牙，是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。
相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。
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随着科技的不断进步发展，人们对于生活环境质量要求越来越高。在解决了基础物质生活需求的今天，高质量的生活水平逐渐为人们所追求。智能家居也随之而生，随着物联网络的出现，家居物联网的组建也日渐提上。
家居物联网的出现，将极大的改变我们的家居环境，甚至是社会生活习惯，其本质是物理无缝集成到信息网络中，实现真实世界与互联世界的融合。本文将结合物联网技术，着重介绍家居物联体系的建立、实现以及在物联环境中家电的新型应用。
体系架构
家庭家居物联网系统是物联网域中的最小集成单位，是实现统一融合的物联网络的最小系统，其技术构建可用”DCMC”来概括，即Device(设备)、Connect(连接)、Manage（管理）以及Customer（用户）。其组成如图所示：（附件）
家居物联网的设备层（Device）主要实现数据的采集以及信息的发布。包括了传感器、集成RFID识别等新型技术的物联家电终端、二维码标签以及通信模块等设备。
家居物联网的数据互联层（Connect）实现不同的数据传输类型的协议互联，是整个家居物联网的数据传输通道。通过数据的互联实现终端设备的组网通信，而不再是单一的信息孤岛，实现对于GSM、3G、RFID、WIFI、蓝牙等技术的互联。
家居物联网的控制管理层（Manage），是整个家居物联系统的核心，通过它可以对家中的终端设备进行控制、管理，以及提供智能的分析处理。并可以实现人与家居物联网络的交互，实现互联世界对物理世界的 *** 作。
家居物联网的用户对象层（Customer），是家居物联网的使用者。通过语音合成技术构筑的良好人机交互机制，通过对管理层下发命令来控制整个家居物联网络，而物联网的信息可以通过语音合成进行语音的播报反馈给使用者。
解决方案
家庭家居物联网系统（以下简称家庭联网系统）的技术方案主要涉及TTS技术、无线通讯技术、电子技术、计算机技术、网络通信等技术手段，实现家庭家居互联控制、通信以及家居网络的安防的功能，能与其他家庭网络互连组网。可以实现远程家电控制、报警，以及实时数据采集、网络互享等功能。
家庭联网系统主要分为三大部分组成：
1、家庭信息互联处理中心是家居物联网的联络中心，主要实现家中不同的家电的互联信息处理以及与外网的数据交流；
2、家庭控制管理中心是实现家居物联网的控制中心，处理远程 *** 控命令、采集传感器和标签信息，并兼容家庭安防控制系统，可以对局域网的用户设置访问等级等功能。；
3、移动互连处理中心是外网数据与家居联网数据的交互平台，主要实现物理局域网内、外数据与家居互联中心的数据交互，并能将外来请求提供给安防中心。如下图所示：（附件）
系统构成
家庭信息互联处理中心和家庭控制管理层的组成包括：物联终端设备、通信网关设备和提供信息管理处理的应用软件，而移动互联中心组成主要为通信网关和网络应用程序组成。
物联终端设备主要为家用物联电器，物联家电终端将是新技术综合的复杂元器件整体。如物联冰箱（产品中已集成了语音合成芯片SYN6288），在食物扫描进入冰箱时会自动的记录食物的生产日期，经过智能的判断后会通过TTS技术进行语音播报：“于2010年11月5日购买的牛奶，已经过期，请勿饮用。”或者在冰箱内的食物不够时，会进行语音提示给用户，在得到用户的采购单后，通过联网技术在允许接入的超市中进行购物。
除了白色家电控制管理应用外，家居物联环境中的物联黑色家电终端也将更智能，更娱乐。未来的家用物联TV会智能判断感知人观看电视节目时与电视的距离，当距离过近会自动的黑屏并通过内置的语音合成软件进行语音播报提示。而电视节目提供商在得到客户允许后，收集客户平时喜欢观看的电视节目，有新的客户喜欢的节目出现会第一时间通过TTS技术进行合成播报推荐，用户可选择接受或拒绝。终端生产商在客户使用电器过程中收集客户常用的功能，来制定针对目标客户的个性化产品。
物联家电终端出现产品故障等问题时，会第一时间通过语音合成技术对室内的客户报警，并将家电故障数据提交给厂商的售后部门以及指定的用户手机中。售后部门的服务处理中心得到数据，并从云处理中心得到准确的 *** 作步骤，反馈给客户，并指派工程师去提供维护服务。
通信网关与物联终端基于统一的互联通讯协议（如闪联标准），物联终端和传感采集装置可将整个家庭环境中的动静态数据信息通过通信网关与家庭控制管理进行数据的交互。当出现异常的数据信息能迅速的将数据上传，并进行室内的告警。用户在外出时，可以通过移动互连终端如手机，精确的对家中的电器进行 *** 控，在夏日的下班途中，可以远程控制家中的空调提前开启，等踏入家门中，将是舒适的温度。
每个家庭的家居物联网可以对外来访问请求设置相应的等级，最大的保障用户的隐私使用权益。按照不同访问等级，将访问不同权限的家居联网数据信息。
意义
家庭物联网的构筑将实现家用电器等一系列家用产品的触觉，而集成了语音合成技术实现了物品的说话能力，在物联终端或者通信网关中集成语音合成芯片（如SYN6288）实现物品开口说话的能力。通过语音的直接交流，才是最为合适的人机交互处理机制。
家庭环境中的一些数据信息需要与小区或者更大规模的物联网络进行集成，通过云处理中心来提供智能的判断能力，提供紧急事件的处理方法，最终实现物理环境与虚拟环境的融合。
结语与展望
家庭联网系统将是整个物联网络中的一个最小完整节点，只有家庭物联网系统的构成，才能实现小区以至国家范围内的物联系统。家庭家居物联网的建设最为迫切需要解决的问题则是物联通讯协议标准的确立，而不是几年过后互不相连的信息孤岛。
通过家居联网系统的建设推广，实现统一的物联小区局域网。家居物联网的主要应用场所也是在小区、办公楼等局域网络中的使用，通过家庭家居联网系统的构建来推动我国物联网的由点及面的发展。整套系统的构建将是小区物联网必不可分的基础结构，是实现物联小区的主力应用方向。语音合成带来的良好人机交互体验，也是物联终端所必备的功能。
物联网的应用如下：1、智能仓库。物联网一个很好的应用。它能准确的提供仓库管理各个环节数据的真实性，对于生产企业，可以根据这个数据合理的把控库存量，调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能，可以准确提供货物库存位置，这就大大提高了仓库管理的效率。
2、智能物流。运用条形码、传感器、射频识别技术、全球定位等先进的物联网通信技术，实现物流业运输、仓储、配送、装卸等各个环节的智能化。不仅货物运输更加的自动化，而且作出的全面分析还能及时的处理问题对物流过程作出调整，优化了管理。大大提高了物流行业的服务水平，还节约了成本。
3、智能医疗。利用物联网技术，实现患者和医务人员、医疗机构、医疗设备的互动，实现医疗智能化。物联网医疗设备中的传感器与移动设备可以对患者的生理状态进行捕捉，把生命指数记录到电子健康文件中，不仅自己可以查看，也方便了医生的查阅，实现远程的医疗看病。很好的解决当前的医疗资源分布不均，看病难的问题。
4、智能家庭。物联网的出现让我们的日常生活更加的便捷。不远的将来一台手机，就可以 *** 作家里大多数的电器，查看它们的运行状态。寒冷的冬天，我们可以提前打开家里的空调，回到家就暖暖的。物联网还能准确的定位家庭成员的位置，你再也不用担心孩子跑的找不见人，省心省力。
5、智能农业。物联网在农业中的应用就更加的广泛。监测温湿度，监视土壤酸碱度，查看家禽的状态。在这些数据的支持下，农户就可以合理进行科学评估，安排施肥，灌溉。监测到的天气情况比如降水，风力等又为我们抗灾、减灾提供了依据。提高了产量，降低了减产风险。
6、智能交通。物联网将整个交通设备连在一起。主要是用图像识别为核心技术。可以准确的收集到交通车流量信息，通过信号灯等设备进行流量的控制，这个技术的运用，会让堵车成为历史。管理人员利用这个技术能将道路、车辆的情况掌握的一清二楚，驾驶违章无处可逃，交通事故也能及时的得到处理。人们的出行得到了很大的方便。
7、智能电力。电力工程是一项重大的民生工程，对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例，因为物联网的运用，使得自动化计量系统开始启动，使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。
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