物联网技术的研究范文

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一、物联网―概念

物联网（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，它的定义很简单，把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

二、物联网―原理

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，无需人的干预。其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一部分是机场、公路、建筑物；另一部分是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

三、物联网―技术架构和应用模式

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，它的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

四、物联网―认知误区

（1）把传感网或RFID网等同于物联网。事实上传感技术也好、RFID技术也好，都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。（2）把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。即使互联网也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。物联网既可以是我们平常意义上的互联网向物的延伸，也可以根据现实需要及产业应用组成局域网、专业网。现实中没必要也不可能使全部物品联网，也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。今后的物联网与互联网会有很大不同，类似智慧物流、智能交通、智能电网等专业网，智能小区等局域网才是最大的应用空间。（3）认为物联网就是物物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是目前很难实现的技术。事实上物联网是实实在在的，很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升，它从更高的角度升级了我们的认识。（4）把物联网当成个筐，什么都往里装。基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。

参考文献

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我国是一个农业大国，种植的农作物种类繁多，各种农作物的产量直接影响国家的经济命脉。在各种农作物生长过程中，影响产量最大的因素是生长环境，包括空气的温度、湿度、风速、光照时间、强度、二氧化碳浓度等，但是目前一些农作物生长环境的数据采集采用的技术（比如人工采集方式等）对生长环境的监测还不到位，不能及时地发现农作物生长过程中的异常情况，及时地进行调控，对产量的影响很大。基于物联网技术的监测系统是在无线传感器网络上构建的，它可以实时地对农作物生长环境及农作物生长状况进行无损数据采集。

1.物联网技术

物联网是物与物相连的网络，它可以通过一些采集信息的设备（如红外感应器、射频识别、激光扫描器、全球定位系统等）与系统进行数据的提取、测量、捕获、传递，并且这种数据的采集具有广泛性，只要是需要感知和能感知的物体，就可以采集到它的数据，并传送至服务器，以便监控。物联网还可以对采集到的数据利用信息处理技术、云计算、数据挖掘技术与分析工具等各种智能计算技术进行数据的智能分析、计算和汇总。物联网的主要技术包括传感器技术、Zigbee技术、智能技术、射频识别技术等，其中Zigbee技术是数据采集的关键技术之一。

所谓数据采集系统是利用各种传感器对监测的各种农作物生长环境的数据进行自动采集，然后将采集到的数据通过数据传输技术传输到服务器。在对农作物的生长环境进行数据采集时，要力求全面、准确，即数据采集系统要完成对多节点与多区域的数据采集，除了对数据的全面性与准确性要求外，数据采集系统还要对数据自动处理（如汇总、打包等），传送到服务器。

2. Zigbee技术

Zigbee一词来源于蜜蜂的舞蹈，当蜜蜂发现食物时，会通过跳舞将信息传递给同伴，如食物的位置、食物的数量、食物的方向、食物的距离等，蜜蜂的英文是Bee，蜜蜂跳舞时发出发出嗡嗡（Zig）的声音，而蜜蜂的这种信息传递距离近，低成本，速度不快，这和Zigbee的特点很相似。Zigbee名字由此得来。Zigbee技术是一种无线通信技术，普通的两节干电池可供Zigbee节点工作几个月的时间，因此功耗低;Zigbee工作的频段是免费的，不需要支付费用，用户只要花两美元买芯片即可进行开发，因此成本低;Zigbee的节点一般距离在10m～100m之间，因此距离近;Zigbee节点连接进入网络要30毫秒，因此延时短。在对农作物生长环境的实时监测时会发现，系统需要传输的数据数量比较少，对传输速率要求不高，终端设备大都采用电池供电，并且要避免有线连接。从以上农作物生长环境监测的特点看，Zigbee技术非常适用。Zigbee协议主要包括物理层、媒体存取控制层、网络层、应用层和安全层。

图1 使用Zigbee技术进行数据采集的框架

针对数据采集的要求，设计的使用Zigbee技术进行数据采集的框架如上图1所示。

由图1可知，农作物生长环境数据采集系统分为三个部分，基于星形拓扑结构的Zigbee无线传感器网络，物联网、internet的网络传输，基于WEB的信息管理系统。Zigbee技术的拓扑结构有树形（即形状像棵树）、网形（即形状像张网）、星形三种。其中，星形拓扑结构如图2所示：

图2 星形拓扑结构

由图2可知，中心位置为协调器，网络中的传输设备都与协调器有信息传输，因此如何组建协调器网络至关重要。星形拓扑结构呈现辐射状，数据要通过协调器来传送，因此比较简单，设备成本不高。由于农作物生长环境的数据采集范围广、采集点多，为了保证采集数据满足全面、准确的要求，最好采用星形拓扑结构。一个主节点可以与若干个从节点进行通信，最多254个从节点，一个从节点又可连接多个传感器。从节点上的传感器采集数据，将数据汇聚到主节点，主节点是网络的汇聚节点，发挥协调功能，主节点通过网络将收集到的数据传输到WEB信息管理系统。

在设计数据采集系统时遵循如下原则：（1）系统要可靠。在多数情况下，设备都没有人看守，这就要求设备的可靠性要高，能够连续工作，不易出错，能够安全可靠地采集、传输、处理数据。（2）系统要实用。此系统要简单，容易维护，易于操作，让大家容易学习、掌握，并熟练地使用它。（3）系统要有适用性。农作物生长环境比较复杂，而且范围大，因此要求此系统在任何环境下都能正常运行，有一定的适应性。

在对农作物生长环境进行数据采集时，采用基于物联网技术，尤其是Zigbee技术能够完成对生长环境各类数据的采集、提取、传输、监控等，并且对数据进行智能分析，判断异常情况。

参考文献：

[1]王黎丽.基于Zigbee技术的机场机房环境数据采集系统[D].杭州：浙江工业大学学位论文，2011：10-12.

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中图分类号：TP393 文献标识码：A

作为第三次信息技术革命的代表，物联网为人们提供了感知世界的能力，为技术创新和社会发展提供了一个前所未有的机遇。目前，物联网在交通、安防、物流、工业、农业、电网、医疗、教育、环保等领域得到了广泛应用。其中，基于物联网技术建设的“感知校园”，将是未来院校教育管理发展与改革的方向。

1 物联网发展现状

物联网是在互联网、移动通信网基础上，利用各种感知设备或手段自动获取物理世界各种物体的属性及状态信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务体系。从2009年起，美、欧、日、韩等国相继投入巨资深入研究探索物联网，并启动了以物联网为基础的“智慧地球”、“物联网行动计划”、“U-Japan”、“U-Korea”等国家性区域战略规划。我国也高度重视物联网的发展，目前，已经成功将RFID、M2M、传感器等物联网技术应用于物流、建筑、电力、城市交通、工业生产、食品追溯、移动支付等方面。可以预见，未来十年物联网在全球将实现大规模的普及与发展，形成万亿美元级的信息技术产业。

2 基于物联网技术的“感知校园”建设分析

目前，大多数校园已经建立了成熟的网络环境，配发和安装了各种教学信息系统、管理信息系统，校园可视化管理和信息化建设有了长足的进步。但仍存在着不足，比如，监控系统由于感知手段单一，存在监控死角多、人工参与多等问题，离智能化相差甚远；各种管理信息系统一定程度上提高了工作和生活效率，但也存在信息重复采集、一人多卡使用不便等问题。

“感知校园”是物联网技术应用于校园信息化建设的重要方向，是校园现代化管理的标志，可以有效解决上述存在的问题。其基本原理是：综合利用二维码、RFID、无线传感器等技术，对校园内的人员、车辆、仪器设备等对象进行标识；利用安装在教室、实验室、图书馆、食堂、供水系统等基础设施上的信息识别设备读取上述对象标签中的信息，并通过有线、无线网络传送到信息处理中心进行处理；处理结果再通过网络反馈给被标识的对象以及校园管理、安保等部门。通过这个过程来实现师生身份识别、图书借阅管理、教学管理、校内消费、安全防护等多重功能。对于“感知校园”的功能分析，具体如下：

（1）智能人员管理。为校园所属人员配备“一卡通”，通过遍布校园的感应点，可以实现对所属人员24小时不间断、不留死角、全自动实时感知与定位。管理人员可以通过感知校园管理平台实时了解所辖人员在位情况，对学生、职工的出勤、外出情况进行有效管控，实现电子点名、智能查岗等可视化管理。

（2）智能安防。使用智能门禁系统，智能识别所属人员、车辆特征，有效防止不法分子潜入；通过遍布校园的智能摄像头，能够对进入重要区域的可疑人员进行识别和报警，确保校园安全；为重要资产嵌入射频卡，可以实时感知其所在位置，防止丢失带来的经济损失。

（3）智能图书馆。为馆藏图书安装被动式射频标签，取代原来的条形码，通过使用书架感应器或手持智能终端，可以实现对图书资料所在的书架进行快速定位，方便借阅和管理。

（4）智能车辆管理。通过为校园车辆安装电子标签、卫星定位装置等，实现对公务用车、私家车、自行车等的准确定位和实时跟踪，公务用车还可通过嵌入的各类智能传感器，监控其工作状态、完好情况等，从而实现对其精细化管理。

（5）智能绿化。通过传感器技术，可以对校园的空气湿度、污染指数等进行实时监控，保障校园环境质量；可以根据当天的温度、湿度，实现自动调节教室灯光强弱，智能灌溉校园绿地等；可以根据昼夜环境，自动关闭或开启路灯。

3“感知校园”建设需注意的问题

3.1 统一数据标准

目前，物联网用到的各类传感器、射频标签制造标准各异、互不兼容，造成感知信息的数据格式千差万别，难以高效管理和集中控制。应加强这方面的统一，制定规范的数据标准，使用兼容的信息系统管理软件，使得校园资源能够统一管理，感知到的数据能够共享和合并处理，以提高管控水平。

3.2 注重系统集成

目前，校园已经安装视频监控系统或其他信息处理系统，“感知校园”建设应着重考虑新建校园管理平台与原有信息系统的兼容性，从而减少重复建设，最大程度确保与已有系统的兼容性和衔接性。

3.3 控制建设成本

“感知校园”建设牵涉的感知对象种类多，各对象所需感知的信息复杂程度差别也较大，如果统一使用某种感知技术，不仅会造成大量信息冗余，而且会提高感知成本。应根据各感知对象不同特点，综合采用不同感知技术，从而有效节约建设成本。

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中图分类号：TP393 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2015）015-000-01

一、物联网概念

物联网概念“InternetofThings”最早在比尔・盖茨1995年的《未来之路》中首次被提及以来已经发展了十来年。目前，不同国家和机构组织对物联网的认知还不够统一，对其也有着各自不同的理解和定义。

二、我国物联网产业的发展现状

（一）形成了较为丰富的物联网基础应用

随着社会经济的不断发展，自2010年以来，由于我国的物联网产业开始被正式提升到国家战略发展高度以后，物联网产业的发展就面临了前所未有的机遇与挑战。根据相关的数据调查显示，中国的RFID 产业在2010年时的纯收入就已经达到了121.5亿元人民币.同比增长了42.8%，并且保持着较快的发展速度。现阶段，我国的RFID产业也已经仅次于美国和英国，在世界上排名第三位。在这个基础上，RFID 技术也已经逐渐的被应用到了物流、工业生产以及城市交通等多个领域当中，再加上3G网络的应用于发展，使得各个运营商又开始推出了全新的移动支付方式，以此来使得RFID技术又增加了一个全新的应用领域，那就是移动支付，如此便形成了较为丰富的物联网基础应用。

（二）物联网标准建设已经起步

从某种程度上来京，造成物联网发展缓慢的一个最主要的原因，就是物联网标准的缺失问题。现阶段，无论是中国还是国际上其他的发达国家，都没有真正的为物联网所涉及的各个领域，来建立起一个有效的且统一的标准。自2009年以来.我国政府对于物联网产业发展的投入越来越多，这就使得物联网标准的制定工作得到了社会各个方面上的广泛关注与重视，并且于2010年6月9日，成立了中国物联网（传感网）标准联合工作组.在这个工作组织中，已经有17个行业协会组织、14个部委，并且有24个标准化组织加入。从某种程度上来看，该工作组的成立，能够在很大程度上表示着我国物联网标准制定与研究工作得到了巨大的发展。

三、中国物联网技术发展存在的问题

（一）标准缺位阻碍物联网技术发展

现阶段，我国和国际上的其他国家都还没有形成一个统一的物联网应用标准，这就在很大程度上导致行业之间以及企业之间在物联网的应用上很难行成一个统一的标准。也正是由于这种统一标准的缺乏，才会使得物联网项目之间并不能实现良好的互通，也因此使得物联网领域中，实现广域化的应用难度大幅增加。也就是说，物联网技术标准缺位，将会成为限制与影响物联网产业发展的一个非常重要而又关键的因素，这样一来不仅不能够实现物联网之间的互联互通，同时也会影响到整个物联网产业快速与持续发展。

（二）物联网核心技术环节有待突破

我国的科学院对于传感网的研究相对于其他国家来说要早很多，并且已经在多个网络通信技术应用项目上得到了一定的发展成果。同时，我国的产业化推进也相对来说比较迅速，无论是在材料还是技术上都已经形成了一个完整的产业链，发展前景相当可观。不过，做为物联网技术中的关键环节，二维码技术和RFID技术在西方发达国家的研究起步较早、发展也较快，导致我国呈现出一种比较落后的状态，并且其在终端设备的研究以及芯片设计制造等方面也都处于较为落后的地位。

（三）物联网信息安全问题亟待解决

简单来说，我们要想真正的促进物联网技术的应用与发展，就必须要对物联网技术的网络安全加以管理与制约。就目前的实际情况来看，物联网技术中所存在的各个网站之间的无线网络技术以及互联技术等方面都还存在着严重的信息安全隐患，这就非常容易导致其出现信息的泄漏问题。如果说我们不能及时的采取有效措施来对其加以保护，就非常容易引起企业机密与个人隐私的暴露问题。所以说，如何才能更好地对海量的用户隐私与信息进行保护.是现阶段物联网发展所必须要集中解决的核心问题。

四、物联网的发展前景

物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮，基于其在国民经济中广阔的发展前景各国都在争相发展，纷纷出台战略指导规划，规范物联网的有序发展。物联网将是更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口，将能催生一个上万亿的高科技市场，将大大推进信息技术元件的生产，给国内行业带来巨大商机。

（一）加大研发投入，参与国际标准的制定

无论是世界上的哪一个国家，其在进行物联网的发展完善上，往往都会强调研发投诉，当然，中国亦是如此。简单来说，没有投入就不会有产出，投入不足也是限制其发展的一个重要原因。物联网是由多种新技术进行交叉融合之后的产物，而这种新技术的不断交叉与融合应用，同样也是推动物联网技术的产生与发展的一个重要关键。

现阶段，我国在对物联网产业的核心技术进行研究与开发时还是与世界先进水平之间存在着较大的差距，如果说我们想要有效的减小这种差距，就必须要全面根据我国物联网产业发展的实际情况，并进一步结合现阶段已有的研究基础，来对将要发展与研究的核心技术进行有效的选择，使其能够逐步在某些领域实现技术突破，达到世界领先。

（二）创建一批国家级物联网产业基地

如果说，一个新兴的产业想要得到全面的发展，就要求其必须要进行产业的有效聚集和全面延伸。因此，如果我们想要促进物联网产业的持续快速发展，首先要做的就是进行产业空间布局的合理规划，然后再再次基础上，来为其配备上相关的配套产业，从产业的发展绘画以及政府的税收上来对其进行多个方面的优惠与扶持，只有这样，才能真正有效的实现物联网产业上的空间聚集，并引导其形成一个良好的产业集群。

参考文献：

[1]刘勇燕，郭丽峰.物联网产业发展现状及瓶颈研究.中国科技论坛，2012（4）.