物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)淺析

目錄引言 I第一章：物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程 11.1何為物聯(lián)網(wǎng) 11.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程 11.3：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景 2第二章：物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù) 32.1：RFID技術(shù) 32.2：條碼技術(shù) 42.3：傳感器技術(shù) 5第三章：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用 63.1：智能家居 63.2：智慧商業(yè) 63.3：智能交通 6第四章：物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的問題 74.1：使用成本 74.2：安全問題 74.3：缺乏統(tǒng)一完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 8結(jié)論 9物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)淺析第一章：物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程1.1何為物聯(lián)網(wǎng)定義最初在1999年提出：即通過射頻識別（RFID）(RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)的定義為當(dāng)下幾乎所有技術(shù)與計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)物體與物體之間：環(huán)境以及狀態(tài)信息實時的實時共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。廣義上說，當(dāng)下涉及到信息技術(shù)的應(yīng)用，都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇。1.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程1990年物聯(lián)網(wǎng)的實踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網(wǎng)絡(luò)可樂販?zhǔn)蹤C——NetworkedCokeMachine。1991年美國麻省理工學(xué)院（MIT）的KevinAsh-ton教授首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。1999年美國麻省理工學(xué)院建立了“自動識別中心（Auto-ID）”，提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。早期的物聯(lián)網(wǎng)是依托射頻識別（RFID）技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)，隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化。2003年美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。2008年后，為了促進科技發(fā)展，尋找經(jīng)濟新的增長點，各國政府開始重視下一代的技術(shù)規(guī)劃，將目光放在了物聯(lián)網(wǎng)上。在中國，同年11月在北京大學(xué)舉行的第二屆中國移動政務(wù)研討會“知識社會與創(chuàng)新2.0”提出移動技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展代表著新一代信息技術(shù)的形成，并帶動了經(jīng)濟社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，推動了面向知識社會的以用戶體驗為核心的下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）形態(tài)的形成，創(chuàng)新與發(fā)展更加關(guān)注用戶、注重以人為本。而創(chuàng)新2.0形態(tài)的形成又進一步推動新一代信息技術(shù)的健康發(fā)展。2009年歐盟執(zhí)委會發(fā)表了歐洲物聯(lián)網(wǎng)行動計劃，描繪了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景，提出歐盟政府要加強對物聯(lián)網(wǎng)的管理，促進物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)年，美國將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟的兩大重點。2009年2月24日，2009IBM論壇上，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群.公布了名為“智慧的地球”的最新策略。此概念一經(jīng)提出，即得到美國各界的高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為IBM公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在世界范圍內(nèi)引起轟動。物聯(lián)網(wǎng)示意圖2009年8月，溫家寶“感知中國”的講話把我國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用開發(fā)推向了高潮，無錫市率先建立了“感知中國”研究中心，中國科學(xué)院、運營商、多所大學(xué)在無錫建立了物聯(lián)網(wǎng)研究院，無錫市江南大學(xué)還建立了全國首家實體物聯(lián)網(wǎng)工廠學(xué)院。自溫總理提出“感知中國”以來,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬。[2]

物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)是一個“中國制造”的概念，它的覆蓋范圍與時俱進，已經(jīng)超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國式”標(biāo)簽。1.3：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景物聯(lián)網(wǎng)也是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，必將帶來一場革命，根據(jù)美國研究機構(gòu)Forrester預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng)所帶來的產(chǎn)業(yè)價值將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，物聯(lián)網(wǎng)將成為下一個萬億元級別的信息產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)。第二章：物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)2.1：RFID技術(shù)RFID技術(shù)即射頻識別技術(shù)(英文：RadioFrequencyIDentification，縮寫：RFID)，俗稱電子標(biāo)簽，是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或者光學(xué)接觸。標(biāo)簽包含了電子存儲的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。早在上世紀(jì)四五十年代，由于軍方的運用，雷達(dá)技術(shù)的不斷改進和應(yīng)用，就催生了射頻識別技術(shù)，1948年奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。進入新世紀(jì)之后，出現(xiàn)了一系列標(biāo)準(zhǔn)，射頻技術(shù)種類日益豐富，電子標(biāo)簽成本大大降低，是規(guī)?；瘧?yīng)用成為了可能。2010年后，由于物聯(lián)網(wǎng)收到追捧，作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)，RFID也得到了極度重視， RFID技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，得到了空前發(fā)展。一般標(biāo)準(zhǔn)的RFID系統(tǒng)由標(biāo)簽、讀寫器、天線及上位機控制系統(tǒng)組成。RFID標(biāo)簽：由芯片、天線、耦合元器件組成，是數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存儲的核心，每個標(biāo)簽都具有唯一的ID。讀寫器：是RFID系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它主要接收上機位的處理命令，根據(jù)命令的不同產(chǎn)生射頻信號提供給天線，同時接收天線反饋的射頻信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息發(fā)給上機位系統(tǒng)。天線：是RFID系統(tǒng)的射頻信號發(fā)射和接收端。上機位系統(tǒng)：主要向讀寫器發(fā)送讀寫命令，接收并處理讀寫器反饋的信息，以應(yīng)用軟件存在。RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識別工作無須人工干預(yù)。主要有以下幾點特征：非接觸式識別可穿透性尺寸小識別速度快數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)更安全RFID標(biāo)簽可以封裝成各種不同的樣式，以運用于不同的場景。運用實例：食品溯源、射頻門禁、圖書標(biāo)簽等等。2.2：條碼技術(shù)條形碼一般泛指一維條碼，是寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，可以表達(dá)一組信息的圖形識別符，條碼技術(shù)最早產(chǎn)生在二十年代，誕生于Westinghouse的實驗室里。那時候?qū)﹄娮蛹夹g(shù)應(yīng)用方面的每一個設(shè)想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做條碼標(biāo)記，條碼中的信息是收信人的地址，就象今天的郵政編碼。常用的一維碼的碼制包括：EAN碼、39碼、交叉25碼、UPC碼、128碼、93碼，ISBN碼，及Codabar（庫德巴碼）等。不同的碼制有它們各自的應(yīng)用領(lǐng)域：EAN碼：是國際通用的符號體系，是一種長度固定、無含意的條碼，所表達(dá)的信息全部為數(shù)字，主要應(yīng)用于商品標(biāo)識。UPC碼UniversalProductCode;是最早大規(guī)模應(yīng)用的條碼，其特性是一種長度固定、連續(xù)性的條碼，目前主要在美國和加拿大使用，由於其應(yīng)用范圍廣泛，故又被稱萬用條碼。UPC碼僅可用來表示數(shù)字，故其字碼集為數(shù)字0~9。UPC碼共有A、B、C、D、E等五種版本.二維條碼/二維碼（2-dimensionalbarcode）是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。QR碼是目前國內(nèi)最常見的二維碼碼制，它是在1994年由日本人發(fā)明的，QR碼最大的特點是可以被免費使用，并且識別效率較高，比普通條碼儲存更多的資料。條碼技術(shù)具有以下幾點優(yōu)點：可靠準(zhǔn)確

數(shù)據(jù)輸入速度快

經(jīng)濟便宜

靈活、實用

自由度大

設(shè)備簡單

易于制作2.3：傳感器技術(shù)傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。

而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。傳感器種類非常多，在實際使用中，常見的有：溫濕度、光照、震動、有害氣體、土壤濕度、水分等等。如今，傳感器單獨使用得已經(jīng)很少了，一般都是很多個通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合起來，組成傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。WSN廣泛應(yīng)用于軍事、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點：自組織多跳大規(guī)模動態(tài)性可靠性以數(shù)據(jù)為中心第三章：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用3.1：智能家居智能家居（英文：smarthome,homeautomation）是最典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一，智能家居又稱智能住宅，是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居系統(tǒng)的核心是智能中控器，在室內(nèi)，它與各種感應(yīng)設(shè)備相連接，能夠及時獲取各種安防警報，又與各種電源開關(guān)相接，自動控制各種電器開關(guān)。對外還可以連接互聯(lián)網(wǎng)，這樣我們就可以遠(yuǎn)程控制。3.2：智慧商業(yè)在現(xiàn)階段智慧商業(yè)還沒有準(zhǔn)確的定義，個人認(rèn)為是：在傳統(tǒng)商業(yè)環(huán)境下，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的現(xiàn)代化、信息化、自動化的，簡便、快捷的商業(yè)為智慧商業(yè)。目前，我們在智慧商業(yè)中常用的技術(shù)有：條碼技術(shù)：主要打印或印刷在商品上，用于商品的溯源、標(biāo)價等等。RFID技術(shù)：在商品入庫時，利用RFID讀寫設(shè)備讀取商品上的電子標(biāo)簽ID，并存入系統(tǒng)對應(yīng)的商品下。在購物者推著購物車進入某個區(qū)域時，購物者可通過車上的顯示屏看到商品的信息。傳感器技術(shù)：主要運用于人流檢測3.3：智能交通智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS)是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)等有效地集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。第四章：物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的問題在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)品化的過程中，我國一直缺乏一些關(guān)鍵技術(shù)的掌握，所以產(chǎn)品檔次上不去，價格下不來。缺乏RFID等關(guān)鍵技術(shù)的獨立自主產(chǎn)權(quán)這是限制中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。4.1：使用成本物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是需要將物與物連接起來并且進行更好的控制管理。這一特點決定了其發(fā)展必將會隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會需求而催生出更多的應(yīng)用。所以，在物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)推廣的初期，功能單一，價位高是很難避免的問題。因為，電子標(biāo)簽貴，讀寫設(shè)備貴，所以，很難形成大規(guī)模的應(yīng)用。而由于沒有大規(guī)模的應(yīng)用，電子標(biāo)簽和讀寫器的成本問題便始終沒有達(dá)到人們的預(yù)期。成本高，就沒有大規(guī)模的應(yīng)用，而沒有大規(guī)模的應(yīng)用，成本高的問題就更難以解決。如何突破初期的用戶在成本方面的壁壘成了打開這一片市場的首要問題。所以在成本尚未降至能普及的前提下，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將受到限制。4.2：安全問題在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感網(wǎng)的建設(shè)要求RFID標(biāo)簽預(yù)先被嵌入任何與人息息相關(guān)的物品中。可是人們在觀念上似乎還不是很能接受自己周圍的生活物品甚至包括自己時刻都處于一種被監(jiān)控的狀態(tài)，這直接導(dǎo)致嵌入標(biāo)簽勢必會使個人的隱私權(quán)問題受到侵犯。在物聯(lián)網(wǎng)中，射頻識別技術(shù)是一個很重要的技術(shù)。在射頻識別系統(tǒng)中，標(biāo)簽有可能預(yù)先被嵌入任何物品中，比如人們的日常生活物品中，但由于該物品（比如衣物）的擁有者，不一定能夠覺察該物品預(yù)先已嵌入有電子標(biāo)簽以及自身可能不受控制地被掃描、定位和追蹤，這勢必會使個人的隱私問題受到侵犯。因此，如何確保標(biāo)簽物的擁有者個人隱私不受侵犯便成為射頻識別技術(shù)以至物聯(lián)網(wǎng)推廣的關(guān)鍵問題。而且，這不僅僅是一個技術(shù)問題，還涉及到政治和法律問題。4.3：缺乏統(tǒng)一完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)雖然走了不少彎路，但互聯(lián)網(wǎng)最終很好地解決了標(biāo)準(zhǔn)化的問題，從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的互連，令整個地球變成了一個地球村。物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中，大量出現(xiàn)的傳感、傳輸、應(yīng)用各個層面的新技術(shù)，不同國家以及不同的研發(fā)機構(gòu)可能會采用不同的技術(shù)方案，按照自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造，將導(dǎo)致產(chǎn)品之間很難兼容，從而影響產(chǎn)品間的相互識別和感應(yīng)，相互無法連通，不能進行聯(lián)網(wǎng)，不能形成規(guī)模經(jīng)濟，不能形成整合的商業(yè)模式，也不能降低研發(fā)成本。因此，有必要統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定統(tǒng)一的