物聯(lián)網(wǎng)的概念、關(guān)鍵技術(shù)、應用綜述

1、題目：物聯(lián)網(wǎng)的概念、關(guān)鍵技術(shù)、應用綜述闞世朋 學號：201110202136摘要：本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念、構(gòu)架、特征以及所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，并舉例說明物聯(lián)網(wǎng)在生活領(lǐng)域中的應用。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)概念、關(guān)鍵技術(shù)、應用止文：物聯(lián)網(wǎng)的概念1999年，美國麻省理工學院首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2005年，國際電信聯(lián)盟(ITU) 發(fā)布了ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)，對“物聯(lián)網(wǎng)”的涵義進行了擴展。物聯(lián)網(wǎng)作為新 生事物，人們對其內(nèi)涵和外延的理解也有很大區(qū)別，給其概念、特征所做出的歸納和總結(jié)也 有很大的差別。由于物聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)不久，其內(nèi)涵還在不斷發(fā)展和完善，并且學術(shù)界和工業(yè)界視覺各異， 至今都沒有給出公認的統(tǒng)一

2、定義。本文認為感知和識別是物聯(lián)網(wǎng)的核心功能，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別 其他網(wǎng)絡(luò)的顯著特征，下面給出幾個典型的物聯(lián)網(wǎng)概念。定義1：把所有物品通過射頻識別和條碼等信息傳感設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識 別和管理。定義2：由具有標示、虛擬個性的物體或?qū)ο笏M成的網(wǎng)絡(luò)，這些標示和個性信息在智能空 間使用智能的接口與用戶、社會和環(huán)境進行通信。定義3：物聯(lián)網(wǎng)是以感知為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。其突出特 征是通過各種感知方式來獲取物理世界的各種信息，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等進行信息的 傳遞與交換，在采用智能計算技術(shù)對信息進行分析處理，從而提升人們對物質(zhì)世界的感知能 力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。

3、定義4：物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標準和互操作通信協(xié)議的自組 織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口， 并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)具有三個方面的重要特征：互聯(lián)網(wǎng)特征。物聯(lián)網(wǎng)是解決物與物、人與物之間通信的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ) 之上延伸和擴展的一種網(wǎng)絡(luò)，盡管終端多樣化，但其基礎(chǔ)和核心仍然是互聯(lián)網(wǎng)。識別與通信特征。納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動識別與物通信(M2M)的功能； 通過在各種物體上植入微型感應芯片，使任何物品都可以變得“有感受、有知覺”。物聯(lián)網(wǎng) 的這一神奇功能是互聯(lián)網(wǎng)所不具備的，它主要依靠一種名為射頻識別的技術(shù)來實現(xiàn)。智

4、能化特征。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應具有自動化、自我反饋與智能控制的特點。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有三個層次。一是感知層，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取 物體的信息；二是網(wǎng)絡(luò)層，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳 遞出去；三是應用層，把感知層的得到的信息進行處理，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān) 控和管理等實際應用。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中三個層次所涉及的關(guān)鍵技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最終實現(xiàn)并得以實施的重要保 證。物聯(lián)網(wǎng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括標識技術(shù)、無線傳感網(wǎng)（傳感器網(wǎng)關(guān)、傳感器）中間件、 客戶端軟件、用戶卡鑒定和安全、遠距通信（移動|互聯(lián)網(wǎng)等）、安全和隱私、智能處理技 術(shù)（云計算等）。關(guān)鍵技

5、術(shù)1標識技術(shù)RFID為物體貼上電子標簽，實現(xiàn)高效靈活管理，是物聯(lián)網(wǎng)最關(guān)鍵的一個技術(shù)。典型的 RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)組成。在射頻識別技術(shù)（RFID）中要實現(xiàn)任 何物體之間的互聯(lián)就必須給每件物體一個識別編碼，也就是用于身份驗證的ID。每個產(chǎn)品或 事物出現(xiàn)在這個世界就得獲得一個惟一的編碼來證明它的惟一性，而且單個物品可以擁有多 個標識號，復合物體的每個組件可以都有標識號；而且屬于一類的物品要有證明類屬的特殊 標識ID，而單個物品同時要有區(qū)別于同類其他物品的ID。另外，對于一些特殊物品要考慮 到它們的安全隱私要求。針對這些需求，可以看出標識結(jié)構(gòu)設(shè)計、標識映射機制、匿名標識 技術(shù)將

6、是推進RFID技術(shù)發(fā)展的熱點研究問題。在這些問題研究過程中建議盡量采用已有的 物品標識體系并進一步研究RFID和WMMP協(xié)議中標識的演進以及對TD網(wǎng)絡(luò)的影響，從而更 好地推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。關(guān)鍵技術(shù)2無線傳感網(wǎng)無線傳感網(wǎng)是由大量部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點構(gòu)成的多個、自組織的無線網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)。通常被用來監(jiān)測在不同地點的物理或者環(huán)境參量，如光、溫度、濕度、聲音、振動、壓 力、運動或者污染等。它主要是通過各節(jié)點相互協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的監(jiān) 測信息，并發(fā)布給觀察者。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展依賴于終端的大規(guī)模、大范圍的部署，而物聯(lián) 網(wǎng)終端的多形態(tài)和泛在化既是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(fā)展的特點，也是其面臨的重點和難

7、點；具體研究 對象為傳感器、傳感器適配器、傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)等。而在未來，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的拓撲控 制、定位技術(shù)、時間同步、數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)以及終端設(shè)備的能量獲取和存儲技術(shù)、設(shè)備小 型化/低成本/低功耗等問題將引領(lǐng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的熱點研究。關(guān)鍵技術(shù)3中間件物聯(lián)網(wǎng)的理念是要實現(xiàn)任何時間、任何地點及任何物體的連接，這個特點就決定了屏蔽 底層硬件的多樣性和復雜性以及與上層信息交換的復雜應用性。中間件為底層與上層之間的 數(shù)據(jù)傳遞提供了很好的交互平臺，實現(xiàn)各類信息資源之間的關(guān)聯(lián)、整合、協(xié)同、互動和按需 服務等。所以現(xiàn)在中間件的研究熱點應著重于：基于遠程控制的應用管理方式；支持多種傳 感設(shè)備的管理、數(shù)據(jù)采集和處

8、理功能，從而降低應用與硬件的耦合性；具備符合多種應用通 用需求的API集合；具有跨平臺的靈活性移植。而我們下一步要做的就是進一步優(yōu)化，向上 層應用提供終端能力調(diào)用接口，從現(xiàn)有的應用程序中間件發(fā)展至架構(gòu)中間件，形成物聯(lián)網(wǎng)終 端應用孵化環(huán)境，拓展現(xiàn)有中間件應用范疇。 關(guān)鍵技術(shù)4安全和隱私物聯(lián)網(wǎng)的絕大多數(shù)應用都涉及個人隱私或機構(gòu)內(nèi)部秘密，物聯(lián)網(wǎng)必須提供嚴密的安全性 和可控性。這是由于任意一個標簽的標識（ID）或識別碼都能在遠程被任意的掃描，且標簽自 動地、不加區(qū)別地回應閱讀器的指令并將其所存儲的信息傳輸給閱讀器這就需要保證國家 及企業(yè)的機密不被泄露還要確保標簽物的擁有者個人隱私不受侵犯，這些也就導致

9、安全和隱 私技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)的關(guān)鍵問題之一。除此之外，終端安全管理、感知節(jié)點的物理安 全也要給予相當?shù)闹匾?。這其中包括用戶卡/可信模塊的安全（如認證、加密等）、設(shè)備軟硬 件完整性安全問題（如信息采集、存儲的安全問題，設(shè)備硬件）以及防止非法移動的安全問 題。由于物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在還處于初級發(fā)展階段，更多的時候還只是種概念；所以物聯(lián)網(wǎng)的安全機 制在業(yè)界還是空白，但是我們的研究的目標應該是明確的。關(guān)鍵技術(shù)5智能用戶卡物聯(lián)網(wǎng)是社會信息化的一種延伸與發(fā)展，因此物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將為信息化的前沿產(chǎn)品 智能卡，帶來新的發(fā)展機遇。在物聯(lián)網(wǎng)全面感知、可靠傳遞、智能處理等主要環(huán)節(jié)中，智 能卡讓采集設(shè)備能夠登錄網(wǎng)絡(luò)并起到鑒

10、權(quán)作用，從而使采集設(shè)備擁有了數(shù)據(jù)采集和收集功 能。可以說，智能卡是物聯(lián)網(wǎng)應用中不可或缺的環(huán)節(jié)。在智能卡迎來新的機遇時，新的挑戰(zhàn) 也隨之而來。物聯(lián)網(wǎng)的應用涉及覆蓋各個行業(yè)，因此智能卡必須滿足各行業(yè)的各種應用環(huán)境。 這些需求就對SIM卡及其工藝提出了新的要求，包括卡片的溫度、濕度、腐蝕、抗震動、模 塊附著力、抗靜電、抗電磁等技術(shù)指標以及物聯(lián)網(wǎng)SIM卡的產(chǎn)品形態(tài)標準化，包括觸點位置、 觸點功能、產(chǎn)品體積等。面對廣大的用戶端，智能用戶卡的需求量也就可想而知，這就要求 設(shè)計出適合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的智能卡管理方案;制定出嚴格的發(fā)卡流程以及號碼管理系統(tǒng)，包 括可能的商務流程、物流管理、測試認證、號碼分配、號碼激

11、活、號碼回收、號碼規(guī)劃等。 除此之外，我們還需要研究物聯(lián)網(wǎng)SIM卡的測試技術(shù)，制定檢測標準，具備對新形態(tài)SIM卡 的測試能力，填補業(yè)界對物聯(lián)網(wǎng)SIM卡檢測能力的空白，推動物聯(lián)網(wǎng)SIM卡技術(shù)和檢測的標 準化。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們下一步要做的主要就是推進智能用戶卡在物理特征、外形 以及檢測技術(shù)方面的分級與國際、國內(nèi)標準化，推動卡商盡快滿足量產(chǎn)要求，制定低成本、 低能耗的技術(shù)方案。其他關(guān)鍵技術(shù)6物聯(lián)網(wǎng)的終端都需要以某種方式連接起來，發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)，考慮到方便性（需要數(shù) 據(jù)線連接）、信息基礎(chǔ)設(shè)施的可用性以及一些應用場景本身需要隨時監(jiān)控的目標就是在活動 狀態(tài)下，因此移動網(wǎng)絡(luò)將是最主要的接入手段。物

12、聯(lián)網(wǎng)在感知層獲得大量數(shù)據(jù)后要進行遠距 離的傳輸，實現(xiàn)不同終端的互聯(lián)互通就要借助于互聯(lián)網(wǎng)；它們是物聯(lián)網(wǎng)的通道，要保證信息 有序正確的流送，就依賴于安全可靠的中間傳輸機制。所以物聯(lián)網(wǎng)概念的提出也在一定程度 上推進了互聯(lián)網(wǎng)向成熟化發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展、終端數(shù)量的增長，會產(chǎn)生非常龐大 的數(shù)據(jù)流，這時就需要一個非常強大的信息處理中心。傳統(tǒng)的信息處理中心是難以滿足這種 計算需求的，在應用層就需要引入云計算中心處理海量信息，進行輔助決策。云計算作為一 種虛擬化、硬件/軟件運營化的解決方案，可以為物聯(lián)網(wǎng)提供高效的計算、存儲能力，為泛 在鏈接的物聯(lián)網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)引擎。物聯(lián)網(wǎng)的應用物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、

13、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消 防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵 查和情報搜集等多個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)典型應用智慧電力長期以來靠人的自覺性節(jié)能，不能根據(jù)實際需求的量度，有針對性地進行能源供應；而 且還要靠人的積極性進行需求的管理。而在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代，使人們在生活質(zhì)量不受影響 甚至更舒適的情況下，靠信息技術(shù)進步將能源節(jié)約下來。將需求管理融入到每一個電器產(chǎn) 品設(shè)計上和系統(tǒng)的構(gòu)建上，并使終端與電網(wǎng)及分布式能源進行響應和交流，在互聯(lián)網(wǎng)式的分 布式能源系統(tǒng)構(gòu)筑的智能電網(wǎng)中，用戶可以通過調(diào)節(jié)用電秩序，關(guān)閉或啟動燃氣、小水電等 靈活機組，控制需求側(cè)

14、和蓄電設(shè)備（電動汽車）調(diào)節(jié)等多樣化手段，解決分布式可再生能源 的自由接入。.智能家居家是每個人活動的主要場所，所以智能家居將是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用實現(xiàn)最廣泛的地方。當 前家居只存在一些簡單的智能應用，例如電燈的自動開關(guān)，電暖氣的溫度自動調(diào)節(jié)等。在未 來，各種家庭設(shè)備將通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)自動化，用戶可以通過電信寬帶、固定電話 和3G無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對家庭設(shè)備的遠程管理和控制；像空調(diào)、照明燈等設(shè)備會自動感知學習主 人生活習慣，自動調(diào)節(jié)室溫、光線的明暗，減少能源浪費智能家居將為人們提供舒適宜人且 高品位的家庭生活空間，實現(xiàn)更智能的家庭安防系統(tǒng)并提供全方位的信息交互功能。.智能城管長期以來靠城管人員巡查公

15、共設(shè)施損壞、違章攤位查處等，不能有規(guī)律的智能獲取公共 設(shè)施狀態(tài)，無法智能管理、調(diào)配資源；如果利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，各種傳感器設(shè)備就能及時監(jiān)測 公共設(shè)施狀態(tài)、故障發(fā)生時間和地點等數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)對城市管理問題的精確定位，現(xiàn)場 問題的實時發(fā)現(xiàn)、實時報送，及時解決。如此一來，就能增加城管執(zhí)法的快速、高效、可靠 性。譬如說當某物品被取走后，監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)遺失指令給后臺，后臺將物品的位置信息和遺 失情況返回給前臺，這樣就會減少偷竊犯罪率。物聯(lián)網(wǎng)不是空中樓閣，不是科技狂想，是人類社會高度發(fā)展的產(chǎn)物，是新紀元世界經(jīng)濟 發(fā)展的技術(shù)驅(qū)動力。在其發(fā)展初期必然會面臨各方的質(zhì)疑，前進的道路漫長、曲折；然而它 以實現(xiàn)人類隨時、隨地、隨物自由的交流為目標，并輔以豐富的理論、實踐為基礎(chǔ)，所以一 旦相關(guān)技術(shù)和配套系統(tǒng)得以發(fā)展完善，物聯(lián)網(wǎng)市場一定會以爆炸式增長。物聯(lián)網(wǎng)前景是廣闊 的，它將會為我們帶來全新的生活方式，“智慧地球”的理念最終也會變成現(xiàn)實。參考文獻（至少3條）（/*建議宋體五號字）1、劉海濤、馬建.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用M.機械工程出版社.