物联网的关键技术包括:
RFID技术;传感器技术;无线网络技术;人工智能技术;云计算技术。其中RFID技术是物联网中的关键技术,RFID标签上存着规范而具有互通性的信息。
物联网关键技术:
1、RFID技术
是物联网中“让物品开口说话”的关键技术,物联网中RFID标签上存着规范而具有互通性的信息,通过无线数据通信网络把他们自动采集到中央信息系统中实现物品的识别。
2、传感器技术
在物联网中传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术,它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。
3、无线网络技术
物联网中物品要与人无障碍地交流,必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括近距离的蓝牙技术、红外技术和Zigbee技术。
4、人工智能技术
人工智能是研究是计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考和规划等)的技术。在物联网中人工智能技术主要将物品“讲话”的内容进行分析,从而实现计算机自动处理。
5、云计算技术
物联网的发展理离不开云计算技术的支持。物联网中的终端的计算和存储能力有限,云计算平台可以作为物联网的大脑,以实现对海量数据的存储和计算。
摘 要:对物联网的技术信息进行了综合分析,介绍了物联网的起源、基本概念、国内外的研究现状和应用现状,讨论了物联网的体系结构、感知及终端技术、物联网的安全、智能化等关键技术,最后结合中国物联网的发展及产业现状,提出了物联网的应用与技术建议。关键词:物联网(IOT);射频识别(RFID);网络应用;关键技术
中图分类号:TP3934 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展,智能化管理与服务也得到快速发展,物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统,其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变,可大大提高生产力和社会运行效率,提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后,世界信息产业的第3次革命。
早在1995年,比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念,但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年,美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年,在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上,美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”,从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末,但近年来,随着信息技术的发展,物联网才真正引起人们的关注。2005年,在信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》[2]。《报告》指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临:通过一些关键技术,用互联网将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以上网,世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段:2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域;2010—2015年实现物与物之间的互联;2015—2020年进入半智能化阶段;2020年之后实现全智能化。目前,物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期,物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链,这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用,但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统,根据信息生成、传输、处理和应用过程,可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成,可以部署于世界任何地方、任何环境之中,被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术,是联系物理世界和信息世界的纽带,主要作用是感知和识别物体,采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备,也包括各种智能电子产品用来人工信息生成,主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来,各类可联网的电子产品层出不穷,智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及,人们可以随时随地接入互联网,分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入,是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准),无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准),无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准),无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。目前,在全球范围内,“无线取代有线”已经成为不可逆转的趋势,在家庭物联网领域这种趋向更加明显。可以说,家庭自动化也就是通常所说的“智慧家居”已经 成了先进无线技术的竞技场,不同企业采用了不同的技术解决方案,使用效果也千差万别。对于当前智慧家居产业最流行的无线技术,WiFi与 ZigBee有何优缺点?
一 先来谈一下WiFi,这种无线技术的优势是技术研发门槛低,产品成本低。由于技术开发难度小,很多初创企业均以WiFi为基础开发智慧家居产品,但 其缺点也非常明显。首先,WiFi最大的问题是安全性非常低,产品的无线稳定性也比较差,用户体验度不好。很难想像,假如你的邻居可以轻松 获知你家所有讯息,可以知道你家是否有人、是否睡觉甚至连你正在看什么影片他都瞭如指掌,你又如何能够安然入睡?其次,WiFi的功耗高也是其很大的弱点,这也导致其在智慧家居领域的应用有限。
(1)由于其功耗较高,WiFi将不能用在诸如智慧门锁、红外转发控制 器、各种感应器等产品内,而智慧门锁是智慧家庭不可或缺的产品之一。而温湿度感应器、光照感应器、烟雾探测器等各类感应器也是智慧家居系统必不可少的部 分。
(2)WiFi组网能力低,扩展空间受限制。目前,WiFi网络的实际规模一般不超过16个设备,而普通家庭内开关、电灯、家电的数量已经远远超过16个了,显然基于WiFi技术的智慧家居系统可以连接的设备数量非常有限,未来发展空间受限。
相对于WiFi技术,ZigBee技术的优势却非常明显。ZigBee技术在工业领域内积累了非常多的宝贵经验,众所周知,工业领域的要求通常要远 高于民用领域,而ZigBee技术正是诞生在应用环境复杂的工业场所并得到了全球各地市场长时间的检验。这里谈一下ZigBee技术的几大优势:
(1)安全性高。ZigBee技术的安全性源于其系统性的设计,至今为止,ZigBee技术在全球还没有发生一起破解先例,而WiFi、蓝牙、Z-Wave等无线技术的安全事故却频发。由此可见,其在近距离无线通信领域内的安全地位。
(2)功耗低。ZigBee技术采用了极低功耗设计,理论上一节电池可以使用10年以上,实际应用中一节电池可以使用2年左右,这种低功耗技术让其在智慧家居领域应用广泛,包括在智慧门锁、红外转发器、温湿度等各类感应器的应用中游刃有余。
(3)组网能力强。理论上,一个ZigBee闸道器可以连接65000多个设备,目前在实际应用中已经可以组成超过100种设备的稳定网络,这样的网络规模已经远超WiFi、Z-Wave、蓝牙等技术,在可预见的将来也足以满足智慧家庭的需求。
当然,ZigBee的缺点也很明显,主要是产品开发难度大,开发周期长,产品成本高,一般的初创企业很难承受开发风险,这也是ZigBee技术目前在全球也只有少数几家企业掌握的重要原因。
目前,更多的专家认为WiFi做一些类似智慧单品这样的演示产品还可以,但做家庭长期使用的安全、可靠的产品,显然不是WiFi能够支撑的。长期看,ZigBee技术将更具优势和应用前景。
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