物联网技术协议范文

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近年来，多媒体设备的运用成为现有教学体系中不可或缺的重要构成，对于进一步提高教学工作的实际效果具有重要意义，同时也有效的提高了课堂教学趣味性，所以在现阶段的物联网技术的智慧多媒体教室设计过程中，应以物联网技术为基础，将多媒体设备作为主要应用方向，进而逐步提高物联网技术在多媒体设备中的实际作用，以此为多媒体设备的合理化应用及教室的科学化设备提供有利的技术支持。

1物联网

物联网通过传感器、射频识别、全球定位等信息设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行被测物的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种信息的交换和通信。

1.1物联网技术。物联网技术运用较为广泛，通过信息的传输与分解来将信息的获取及存储等进行集中处理。该技术主要以传感器技术为信息传输基础，通过传感器等设备进行信息的采集与传输。物联网技术不受时间及空间的影响，在任何的环境下均可使用，同时由于物联网技术应用便捷性较高，正常情况下可实现信息发送及接收的同时处理，对于提高信息管理效率具有重要作用。物联网对于信息的处理范围较大，能够对多种不同的信息进行同一时间的运行处理，是现代化智能控制系统不可或缺的重要构成。

1.2物联网的组成。物联网主要由多个系统组成，其中最为主要的即为多传感器系统、传感网系统及Intemet系统等，以上三大系统在物联网运行中较为常见，同时运行效果较好，能够有效的完成数据捕获及数据传统等任务。传感器系统即为多传感器系统指的都是一个系统里面包含多种或多个传感器的系统。能够自动对数据信息进行识别，并加快数据信息的处理与交换，因此在系统在物联网技术中应用较为广泛。传感网系统与Intemet系统实际上存在着相对较多的共同性，本文主要以智慧多媒体教室基本架构的设计为主进行分析。该设计主要用于信息的捕获及监控，能够在相对较多的时间内对数据进行分析。该设计不仅在数据传输方面具有明显优势，同时在数据校对及解读方面也具有一定的优势。

2智慧多媒体教室设计

多媒体教学系统包含了全部电化教学、计算机辅助教学和演示手段，是目前最受欢迎、最便于使用、效果最理想的教学演示系统。它将多媒体计算机、视频实物展台、投影机等先进的视听设备以及其他可遥控设备有机地连接，构成现代化视听教学环境。

2.1教学设备组成。现阶段，我国教学设备构成主要以计算机设备为核心，通过投影设备及视频展示设备为平台向外延展。其中中央控制系统、投影屏幕及音响设备等均为主要的电子设备之一，因此以上设备的组合即为现代多媒体教学设备。在该设备体系中，中央控制器起到主要的协调作用，用过网络管理模式来对不同的设备发出运行指令，同时利用摄像设备进行网络监控，从而实现教学设备的一体化应用。

2.2基本架构。随着物联网的发展，传感器技术已开始得到广泛关注和应用，通过它构成的无线传感器网络（WirelessSensorNetwork），可连接物理世界和数字世界。智慧多媒体教室采用体积小、能量消耗低、价格低廉的无线传感器技术、RFID射频技术、GPS技术、摄像头和无线电通信技术加以设计，其物联网的基本架构主要分为感知层、接入网络层和应用层。1）感知层设计。感知层设计主要由四部分构成：首先是多媒体机柜连接设备，该设备系统依赖于RFID设备进行安装，通过IC卡进行身份确认后方可进行使用。其次是多媒体摄像设备，该设备主要用于对设备使用人员进行监控，通过图像信息的监控与反馈来进行设备运行的调整，从而提高设备运行的智能化及人性化。再次是多媒体传感器检测设备，该设备主要用于提高投影仪及电动幕布等设备的实际使用便捷性，通过对多个系统及设备融合运用，使其协调性得到有效的提升，此时设备便可使多种设备的运行保持一致。最后是多媒体设备的GPS无线定位报警设备，该设备主要用于对不同的设备运行指标进行分析，并提高设备运行安全性，提高设备身份识别效果，避免设备越权使用情况的发生，以此进一步提高设备的运行与管理水平。2）网络层设计。多媒体教室的网络层设计，为了将获取的感知信息无障碍、安全、可靠进行传输，在网络层的设计中，首先要考虑选择适合的通信协议和信息融合技术，采用传感器与多个Zigbee模块组成节点，进行无线组网，与协调器共同搭建无线传感网络，结合互联网实现网络信息传输与控制。目前的全球因特网所采用的协议族是TcPIP／协议族。IP是TCP／IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。网络应用所采用的协议大多是IPv4协议，然而2011年2月3日，国际互联网协会ICANN官方宣布：全球最后一批IPv4地址分配完毕。这标志着，第一代互联网地址的“池子”已经全空了，目前IPv4地址消耗严重，很容易导致网络资源耗尽而瘫痪，无法满足物联网对大量地址的需要，而IPv6是基于IPv4的优化更新，在校园网络建设中可发挥优质服务效能，并可实现基于网络的优质计算、高效能点对点通信联系、互联应用、无线传输¨引，IPv6具有丰富的地址空间，可实现真正的端到端的互联互通，安全性高。如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，它将是无时不在、无处不在的真正的宽带网。我校无线校园网已接入中国下一代互联网（CNGI-cERNET2），用户只需添加IP、r6协议（win7及Vista系统已自带）即可访问丰富的IPv6资源，开展有关研究和体验。下一代互联网（CNGI-cERNET2）无线校园网的建成可以很好的支持智慧多媒体教室的建设。

3结论

物联网设备运用集多种技术为一体，通过计算机网络设备融合提高设备运行便捷性，将其有效的运用于多媒体教室教学中。物联网设备运用对于提高现阶段部分院校的实际教学水平具有重要意义，在物联网技术智慧多媒体教室的设计过程中，要充分的发挥出多媒体设备优势，并进一步提高物联网系统运用功能性，为现阶段多媒体设备合理运用奠定坚实的基础。

参考文献

[1]车辚辚，孔英会，赵建立，等.基于物联网的智慧实验室设计[J].实验技术与管理，2013（10）：81.

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1计算机物联网相关概念以及关键技术分析

计算机物联网技术是互联网技术的延伸，指的是通过一定的通信协议，将特定设备接入互联网中，通过数据通信，实现设备智能化的控制管理。从物联网相关概念可以看出，物联网技术主要依托于三大技术的发展，第一，传感器技术的发展；第二，互联网技术的发展；第三，嵌入式设备（主要是指操作系统方面）的发展。传感器可以将物理设备的运行状态以电子脉冲信号的形式通过各类通信协议（IP协议簇、红外传输协议等）传输给嵌入式操作系统（或单片机类型的处理器），进而对相应的数据进行识别，判断出物理设备的运行状态，并以此做出适当调整，实现智能控制的目的。当下流行的智能手环设备就是一个典型的物联网应用，无人飞机、无人汽车以及智能家居设备都是未来物联网技术的缩影，总之，随之信息技术和传感技术的发展，物联网将焕发出更加蓬勃的生机。需要提及的是，目前物联网的发展受到网络方面以及传感器等方面的制约。在网络方面，要实现万物联网，主流的IPV4协议受到地址空间的限制，显然已经不能很好的满足容量需求，另外当前的网络数据传输速度以及数据容量都有待提升，同时网络安全问题也是亟待解决的重大隐患；在传感器方面，提升传感器种类、丰富程度以及将其小型化、微型化处理都是未来物联网技术需要面临的挑战。

2物联网应用分析

2.1工业方面的应用

物联网在工业方面的应用，更多的是指在工业控制方面的应用。工业生产往往需要具备一定的工业环境，如高温、高压、酸碱度、温湿度以及必要的机械震动等环境，传统的人工检测控制工作耗时耗力，还容易引起较大误差性，给工业生产带来诸多的不便。一旦引入物联网技术，信息处理系统通过终端传感器获得的实时数据，能够对生产过程进行实时控制，同时为了避免传感器的损坏引起的误差，可以采取多传感器并发处理技术，以保障获取数据的准确度。除此之外，生产企业可以对传感器采集的数据进行汇总、分析，进而获得更为精确的第一手数据，并以此为依据进行生产过程的调整。可见，融入物联网技术的工业成产能够获得更为有效的生产控制，同时也为自动化生产奠定了坚实的技术基础。

2.2农业方面的应用

农业涉及农业资源的管理、农业生产管理、农产品以及农业设备等诸多内容的管控。传统农业更多的依赖农业生产管理者的农耕经验，科技在农业方面的应用更多的表现为一些费时费力的工作，如播种、施肥、收割等工作。要对农业方面进行精细化的管控，物联网技术就显得格外的重要，通过丰富的传感器数据能够科学的反映出农用土地土壤酸碱度、水质、气象等方面的准确数据，根据这些数据进行农业生产的指导往往比农耕经验更为科学有效；另一方面，随着食品安全问题的日益突出，运用物联网技术能够实时的对农产品加工储藏、运输、供应等情况进行有效追踪，以快速、透明的信息处理过程进行农业管理是未来物联网技术在农业方面的应用。

2.3医疗卫生方面的应用

物联网技术的发展也为医疗卫生方面提供更加丰富的应用。一方面，能够对药品生产过程进行实时监控，从科研实验、到药物制备到最后的流通销售环境能够进行有效的追踪管理，保障药用产品的有效管控；另一方面，利用一些微型的传感器设备能够实现对人体健康状况的实时监控，这对于医疗方面有着重要的作用，同时通过实时数据的传输也会使得远程治疗更为有效；除此之外，物联网对于医疗器械的管控、血液信息管理等诸多医疗卫生都有着巨大的帮助。可见，物联网技术能够将现代技术更好融入医学卫生工作，使其更好的造福于人类。

2.4电力方面的应用

相当于传统电网技术，由传感器、通信、控制系统构建起来的构建起来的智能物联电网，可以方便的获取电网中各基础节点以及电力设备的运行状态，使得电力调配、业务信息、流量信息数据汇总和管控得到高度统一，电力系统中资源能够得到统筹性规划，实现电力应用的经济效益与能源效益达到最大化的发挥。因此，物联网技术对于提升我国电网发展也有着重要的意义。

2.5日常生活方面的应用

在人们的日常生活方面，物联网技术也显示出了巨大的潜力。首先，随着智能家具的逐渐普及，运用物联网技术能够使得将各种生活子系统进行有效的整合，人们仅需要简单的操作便可实现家居生活的统筹性管理；其次，随着人们生活水平的提升，类似于智能手表、智能手环类的产品会越来越丰富，人们能够通过简单的物联设备获取自身以及所生活环境的各类可感数据，以此来获得更为舒适、健康、安全的生活体验。另外，在日常家居安全方面，物联网技术也会发挥重要的作用，家居环境自动监控、报警、自然灾害检测、预防也必然有重要的进步。总之，物联网技术在智能家居方面也有着广泛的应用。

2.6其他方面的应用

当然，物联网技术的应用远远不止上述内容，在交通、安防、建设、水利、国防等人类生产生活的方方面面都渗透有着物联网的影子，世界上许多国家甚至已将物联网发展上升为国家发展战略，一些著名信息技术公司如IBM的智慧地球发展战略也相继被提出，可见物联网的重要性。总之，运用先进的信息技术、通信技术、传感器技术构建起来的物联网技术，再融合日趋成熟的云计算、大数据处理等先进技术，物联网技术必将引领未来科技潮流，将人类的生活生产方式推向新的高度。

参考文献

[1]罗永升.物联网与智慧校园的融合研究[J].信息化建设,2015(10).

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1引言

作为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，物联网在世界范围内发展起来，并逐渐渗透进人们生产生活的各个领域。例如，物流配送、智能交通、智能家居、公共安全、生态环境、智慧城市等[1]。而在消防安全管理领域中引入物联网技术，能够从整体上优化消防安全管理的水平，能够有效解决消防安全隐患难以发现等问题，以最大限度地保证人民群众的人身财产安全[2]。

2物联网概述

2.1物联网的含义

物联网（InternetofThings，简称IoT）是一种按照约定协议，利用射频识别技术（RFID）、GPS、激光扫描器等传感设备进行物网连接，具有全面感知、传输可靠、智能处理、智能控制等功能特征的网络。简单来说，物联网就是在互联网的基础上拓展而来的万物互联的网络。可以说，物联网的核心是物物相联，灵魂是传感和识别，骨架是网络通信，核心是计算。2.2物联网的特点首先，物联网具有异构设备互联化的特点。物联网环境下，不同型号、不同类别的RFID标签、传感器、手机等各种异构设备，能够利用无线通信模块、标准通信协议形成自组织网络。且这些异构网络在运行不同协议时，可通过网关进行联结，从而实现不同网络间的信息共享。其次，物联网具有管理及处理智能化的特点。物联网能够将海量数据可靠且高效地组织在一起，这就为行业应用提供了智能支撑平台。最后，物联网具有应用服务链条化的特点。物联网能够覆盖企业运行的所有步骤，能够带动整个企业甚至行业的整体信息化进程。

2.3物联网体系架构

物联网主要分为感知层、网络层、应用层三个层面。首先，感知层由各种传感器、传感网节点、短距离组网设备等构成，主要负责数据采集和数据处理，涉及传感器技术、射频识别技术（RFID）、GPS技术、嵌入式系统、传感器组网技术、协同信息处理技术等。其次，网络层主要负责传输感知层获取的数据，还要满足不同设备能够自由接入不同网络，涉及互联网技术、移动通信技术、短距离无线通信技术等。最后，应用层由各种管理设备和显示设备构成，构建满足人们各种需求的系统平台，主要负责与用户连接，涉及云计算、人工智能、中间件等技术。

2.4物联网关键技术

2.4.1自动识别技术自动识别技术（AutomaticIdentificationandDataCapture）是目前普遍使用的、发展相对较快且相对主流的识别技术，是一种能让物品“开口说话”的技术，即通过一定识别装置对各类物体信息进行自动识别，并传输给计算机处理系统进行一系列智能处理。自动识别技术可分为条码识别技术、生物识别技术、图像识别技术、磁卡识别技术、IC卡识别技术、光学字符识别技术、射频识别技术等。其中，射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，简称RFID）被认为是21世纪最有发展潜力的信息技术之一，是应用领域最为广泛且最为重要的识别技术之一。因此，本文主要探讨射频识别技术（RFID）。首先，与其他自动识别技术相比，其有着以下优点：采用电子技术，借助芯片，且芯片功耗较低、读写较为准确；标签体积小，更易嵌入其他材料或物体之中；射频技术透过外部材料即可读取数据，且能够对高速运动中的物体进行识别、读取；可在同一时间识别多个标签，且这些标签信息之间独立互不影响；数据存储量更大，且稳定性好等。其次，射频识别系统主要由射频标签、射频接收基站、应用系统三部分构成。射频标签嵌入被识别物体，向外界收发射频信号，一般分为主动式标签（有源电子标签）和被动式标签（无源电子标签）。射频接收基站一般分为固定式和移动式两种模式，主要负责向射频标签发送无线信号，并接收射频标签发回的无线信号，在将接收的无线信号解码处理之后将数据传输至上层应用系统。位于系统顶层的应用系统主要负责接收射频接收基站的数据，并控制基站的工作状态；管理接收的数据，并经过计算处理将其储存至后台；接收外界终端的指令信息，并将转换后的信息发送至基站执行，以此来实现人机交互。

2.4.2传感器组网技术如何能让区域中的传感器构成网络组，实现高效协调运转是传感技术应用的关键。为更好地解决这一问题，传感器网络也在不断发展完善，其中无线传感器网络技术以其低功耗、低成本、低复杂度、低数据速率的特征得到了人们的普遍青睐。无线传感器网络一般采用星状网、树状网、网状网三种组网方式，借助工作于ISM频段和FSK调制方式的射频芯片，以及微控制器、少数外围器件组成专用或适用强的无线通信模块。其中的数据传输协议通常是简单透明的，就算是加密协议也是较为简单的，这就使得人们只要遵循一定规则进行操作即可傻瓜式地实现无线数据传输。无线传感器网络体系可分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层，若再应用中间件思维，则可使网络更具层次化、模块化。

2.4.3无线通信技术随着信息技术的不断发展，卫星通信、以太网、现场总线、GPRS、GSM等通信技术层出不穷。而受工业现场环境的制约，短距离无线通信技术受到人们的普遍青睐。其具有信息传输快捷、灵活、安全等特征，在物联网中有着极为广泛有效的运用。短距离无线通信技术主要有以下几种。一是蓝牙技术（Bluetooth）。其主要采用2.4GHzISM频段和1600MHz快速跳频技术，具有全球开放性、通信简单、传播速度快、抗干扰能力强、使用简单等特点，但仅限于在小于十米内的距离范围内具有良好的通信质量和效果。二是ZigBee技术。其具有良好的网络拓扑能力，每个ZigBee节点都可进行独立监控，支持距离扩展，拥有低成本（协议没有专利费）、低功耗（传输速率低，发射功率小，拥有休眠模式）、低时延（休眠到激活时间短）、网络容量大（可连接200多个设备和100多个网络）、组网灵活、传输可靠（在数据传输之后会等待接收方确认信息，并采取碰撞避免策略来避免数据发送冲突）、信息安全（采用特别加密法进行数据循环冗余校验）等特点。三是Wi-Fi技术。其支持多种网络协议的加密传输，传输距离可达100m，传输速度可达54Mbps，但传输的安全性和传输质量还有待提升。四是IrDA技术。其依靠红外线进行点对点的数据传输，具有体积小、功耗低、连接方便、保密性强、安全性强等特点，但由于存在视距限制，在运用时要先保证位置的确定性才能实现灵活传输。

3物联网技术在消防安全管理中的应用

3.1在消防安全管理服务平台构建中的应用

消防安全管理服务平台旨在横向覆盖消防监督、纵向贯通各级消防部门，对消防信息进行实时采集和实时发送，对威胁消防安全的不稳定或不安全因素进行提前预警，以进一步提升消防工作效率和质量。该平台综合运用物联网技术、互联网技术、数据融合技术等新一代信息技术，实现数据采集、存储、展现、分析等消防管理环节。可采用分布式广域网结构，并将系统的整体结构分为物联智能感知层、网络传输层、数据管理层、应用层（Web平台）。其中，物联智能感知层将通过传感设备、射频识别技术（RFID）等采集消防信息；网络传输层将采用基于TCP/IP的网络结构，利用有线、无线等接入方式进行组网，利用TCP/IP或电话线进行有线传输、GPRS或CDMA进行无线传输等；数据管理层将融合采集到的信息，并进行计算和处理；应用层则负责提供不同的消防服务。就消防数据采集系统设计来说，硬件设计可采用ZigBee技术支撑的基本框架，具体包括路由器、采样终端设施、网络协调器等组成的无线传感网络和采集终端。由ZigBee协议处理和上传终端采样传感器收集到的信息，这些信息由路由器接收、处理之后被传送至ZigBee协调器，再由协调器将接收的信息上传至Web网络，经过一系列汇总处理之后信息将被传输至系统平台，以此来完成数据采集为后期决策、分析提供相应依据。软件设计则包括操作系统和应用软件，整体采用嵌入式系统，主要涉及板极支持包（BSP）、RS232通信软件、DM9000网卡通信软件、ZigBee协议栈等。就平台Web层系统设计来说，主要包括平台通知公告管理功能、平台审阅通知功能、平台短信通知功能、信息管理功能、日常检查功能、监督抽查功能等模块，其中涉及数据信息的存储和处理可采用数据库等技术。

3.2在其他消防安全管理工作中的应用

第一，就消防资源的动态管理而言，可采用射频识别技术（RFID）、GPS技术、无线传感器网络技术、计算机处理技术、移动通信技术、云计算技术等构建基于B/S架构的消防装备管理系统。首先，可通过射频识别技术（RFID）采集消防车辆和消防装备信息，并采用“一装一标”的方式来绑定RFID标签，在信息采集完成之后需要上传至消防指挥调度系统，以便实现装备出入库、电子验证、报警处理等智能化管理。其次，可采用消防指挥调度专线网络进行通信；采用数据库服务器、Web服务器等进行数据的存储和处理等；采用TCP/IP数据传输协议、HTTP协议等进行传输。通过物联网技术，消防资源得以实现动态的智能化统筹管理，并有效提升消防部队的战斗能力。第二，就消防远程监测管理而言，可借助互联网技术、无线通信技术、云计算技术、大数据技术等构建基于物联网技术的消防安全管理监测平台，并开发手机终端APP、建立B/S架构模式的云平台，便于对消防对象、环境、人员等的状态进行感知、传输和处理。具体来说，可利用用户信息传输装置及协议解析与转换、数据接口监测等方式，对不同型号和不同厂家的有源类消防设施（火灾报警控制器、自动喷淋灭火系统、疏散指示系统等）的反馈信息进行采集识别，一旦接到故障信号或者报警信号，监管人员则可借助用户信息传输装置将信息传送至消防安全管理监测平台；利用压力传感器、NB-IoT技术实时监测消防管网的水压，利用射频识别技术（RFID）、ZigBee技术、GPS技术、GIS技术等实时监测室内外可移动的消防设施和器材（灭火器、水带等）的在位状态和位置信息，利用人脸识别技术、图像处理技术等监督消防控制室值班人员的在岗情况，利用视频监控系统、数字图像形态学方法识别消防管阀的启闭状态；利用IoT/LoRa无线数据传输模块实时远程监测独立烟感故障、火灾报警等信息。如此，基于物联网技术的消防安全管理监测平台的构建能够评估火灾风险，协助做好防火巡查工作，提高相关部门的防火工作管理能力。最后，就消防应急救援管理而言，可借助物联网技术构建智慧消防战斗指挥体系。例如，在灭火救援中，可利用各种感知设备、视频采集设备、应急通信系统等获取现场的音视频数据，实时掌握火情发展态势，便于指挥人员依据火场动态进行救援力量、装备等方面的部署和精确指挥，同时也便于战斗在一线的消防人员进行精准救援。

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01

随着经济社会的发展和人们对于生活质量的要求不断提高，物联网技术应运而生，并且在交通、环境保护、公共服务、物流、医疗等诸多方面作出了突出的贡献，受到了使用者的一致青睐，然而，物联网的发展是以网络化为基础的，因此其安全性问题自然也成为人们最为关心和担忧的。物联网技术涉及到人们生活中的具体细节，其信息自然会涵盖到与人们息息相关的隐私问题，因此物联网的信息安全备受关注。关于物联网信息安全的研究对于进一步推动物联网的大规模应用和普及，提高物联网的使用率有着十分重要的意义。

一、物联网技术及其发展现状

物联网技术是一个全新的概念，与互联网的概念相比，物联网指的是具体化的物体的连接，具体来说，物联网指的是通过使用一些传感器设备、射频识别技术、全球定位技术、感应技术等对物体的信息实现实时化的收集，并且将这些收集到的信息汇集到一个大的网络，而这个最终实现的大的网络就是“物联网”。物联网的应用极大的降低了物体管理的成本，使得无人化管理成为可能，并且可以方便的实现对于设备的优化配置，提高了设备的使用效率。根据物联网的结构层次可以将其划分为三个主要部分：即感知层、网络层以及应用层。感知层指的是对于物体实现具体化的感知，通过一些传感器、射频识别等技术对物体的信息进行采集，感知层作为物联网的基础是整个物联网实现的平台，目前，感知层用到的技术主要是传感器技术；网络层则主要实现物联网的通信和信息的传递，其主要建立在现代化的无线和有线通信的基础上，感知层在采集到信息以后会将信息传递给网络层，然后通过网络层将信息进一步传递给应用层，并且在信息传递的同时实现对于信息的挖掘和分析工作，尤其是目前云计算技术的应用更是大大的加强了网络层的处理速度；应用层则主要指的是各个不同行业的用户通过收集到的信息对具体的物体做出的应用，实现了设备管理的智能化，同时应用层也是整个物联网技术发展的重要部分，其发展关系到物联网系统的实现。

二、物联网技术存在的安全隐患

物联网的实现是基于网络的原理，因此在物联网实现的过程中难以避免的会出现安全的隐患，其中主要包括物理安全、传输安全以及数据的安全。具体来讲主要有以下几个方面：

（一）网络传输环境使得信息传输存在安全隐患。物联网的网络层实现主要依靠的是无线传输，而无线传输的过程中就会导致信息受到攻击、窃取等恶意破坏现象，这些都会对物联网的信息安全产生不良影响。网络攻击者可以通过在无线网络的覆盖范围内发射无线干扰信息对物联网的信息传输进行干扰，影响物联网的正常工作，甚至导致物联网的瘫痪。

（二）设备、节点极易受到人为破坏。物联网的主要目的是代替传统的人工方式实现对于设备的高效能管理，因此形成了设备运行过程中无人监管的现象，而这则会给不法分子留下可乘之机。攻击者可以很简单的接触到网络的节点并且对其实施破坏，从而对物联网造成破坏，引起设备的非正常运转，而且攻击者通过设备或者节点获取到了具体的控制数据，则会对物联网的运行造成致命的危害，同时也会给使用者带来不可估量的损失。

（三）传感器节点资源匮乏。在物联网的建设过程中，节点的部署具有一次性和大规模的特点，同时在大部分情况下对于已经安置的传感器缺乏后续的维护，这些主要是由于传感器的廉价成本造成的。然而，在传感器廉价成本的背后则是传感器通信安全协议的缺陷和传感器性能的不足，这些节点设备上的先天性缺陷给物联网的信息安全埋下了隐患。

（四）使用者的隐私受到威胁。在物联网的使用过程中，其感知层的实现主要是通过传感器和一些射频识别技术、激光扫描技术等，对于使用者的位置信息、使用情况等具有详细的记录。然而在现实生活中一旦这些数据信息被窃取，就会对使用者的隐私造成极大的威胁，可能导致使用者被秘密定位、追踪等。

三、物联网技术信息安全的防范措施

根据物联网的组成及其特点，结合物联网信息安全隐患的具体情况，提出以下几个方面加强物联网信息安全防范的措施：

（一）建立完善的感知层操作规章制度。首先要保证物联网具备一定的自我修复功能，即便物联网的感知层或者设备受到不法攻击，物联网可以通过自身的修复系统对其进行修复，以降低由此造成的损失，同时还需要在节点的建设过程中适当的增加备用节点的数量。而且还需要对物联网的管理权限进行合理的设置，避免非专业人员对物联网的关键环节进行更改，同时还需要严格加强物联网管理人员的身份认证制度。

（二）提高物联网的安全防护。物联网自身的安全性能决定着物联网的安全防护能力，因此需要从物联网的协议、设备等方面予以加强。首先要从物联网信息传输的协议层出发提高其安全协议的级别，以更好的增强物联网的自我保护能力。同时还要提高物联网传感器节点相关硬件设备的安全协议级别，以降低物联网遭受攻击的机率。

（三）加强物联网信息安全的制度建设。物联网的大规模普及亟需相关配套制度的建设，因此相关的政府和管理需要尽快出台和完善相关的法律法规，对破坏物联网信息安全的行为做出具体的惩罚措施，以更好的规范物联网的发展，降低物联网发生破坏的机率，保障物联网更好的发展。

四、结束语

物联网技术的大规模应用极大的推动了经济社会的发展，对于物联网技术的安全隐患需要采取综合性的措施进行解决，以更好的保障物联网技术的发展和进一步应用，同时也可以更好的保障使用者的隐私安全。

参考文献：

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中图法分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）04-0054-03

0 引 言

物联网融合了新一代的互联网技术和移动通讯技术，通过把各种传感器组成的终端嵌入到各种实体中，把实物组建成网络的形式，与目前的互联网整合起来，利用传感器收集信息和互联网快速传递数据信息的功能，以及利用计算机强大的数据处理信息能力，能够高效快速地管理实物，并充分实现资源信息的共享，最终达到提高资源的利用率、提高生产水平的目的。

1 物联网技术

在物联网中，物体可以实时地被识别、定位和进行数据交互，这是形成物联网的基本要求，物联网的功能决定了其大体上分为3个层状的网络结构，图1所示是物联网的技术结构。

图1 物联网技术结构

物联网中的感知层由各种传感器网络和无线射频识别系统组成，用于完成数据信息的采集和协同处理信息，主要涉及传感器、RFID、多媒体信息采集和实时定位等技术[1]；

传输层也叫网络层，是由互联网、无线网络、移动通讯等组成的网络结构，用来实现从信息采集到信息传输的功能[2]；

应用层则通过上位机（PC机）、手机、智能控制系统等对收集到的数据信息进行整合、分析、计算和管理，形成与业务需求相适应，并可实时更新的动态数据资源库，为各类业务提供统一的信息资源服务，从而实现物联网各个行业领域应用，主要体现的是对信息的智能处理能力[3]。

2 无线组网技术

2.1 无线组网的模型

无线通讯模块的实现不同于有线通讯，不能使用成熟的有线网络拓扑结构，不过无线通讯由于摆脱了场地的限制，所以组成网络也有自身的特点，无线网络总的来说一般分为3种情况：点对点、星状网络和网状网络，图2所示是3种常见的组网结构。

图2 三种常见的组网结构

图2中从左到右依次为点对点结构、星型结构和网络结构，深色的节点为协调器或者实现路由功能的节点，浅色节点为普通终端节点。

点对点通讯：适合连接物体不多的设备且需要相互之间传递数据信息的情况，这种情况属于一种很特殊的网络，只不过网络节点是简单的包含终端和数据中心两个方面；

星状网络：控制简单，任何的节点只需要和中心节点通讯，致使协议也行对简单，易于网络的监控和管理；

网状网络：处于网络中，每两个节点之间可以直接或者间接的通讯，而且有时候通讯路径也不唯一，这样的网络结构组成各种形状，网络内的各个节点之间对资源的共享比较容易，能选择最佳路径，传输延时小但是建设网络的费用高[4]。

2.2 无线组网通讯技术优势

无线组网通讯技术有以下的优点：

实时查询：在网络中的每一个节点都能实时的传输信息，返回终端节点的状态；

数据交流：能够和信息处理中心进行双向的数据信息传递和信息交换；

数据处理：终端节点一般有简单提取和处理信息的能力，让信息以相应的格式传送到信息处理中心；

组成网：虽然具体到每个节点都有不同的任务分工，但是每个节点都有相同的功能就是和上下节点之间建立连接，宏观上面就是系统组成了一个无线的局域网络；

低能耗：每个节点不管是终端设备、路由器还是协调器都是由微控制器控制的低功耗芯片，一般的终端节点都使用纽扣电池或者太阳能电池供电就足够了，所以整个网络的功耗低。

2.3 几种常见的无线组网技术

2.3.1 蓝牙组网

蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般10 m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信。

蓝牙系统采用一种灵活的无基站的组网方式，使得一个蓝牙设备可同时与7个其他的蓝牙设备相连接，蓝牙系统的网络结构的拓扑结构有两种形式：微微网（piconet）和分布式网络（Scatternet）。

微微网是通过蓝牙技术以特定方式连接起来的一种微型网络，一个微微网可以只是两台相连的设备，比如一台便携式电脑和一部移动电话，也可以是8台连在一起的设备。在一个微微网中，所有设备的级别是相同的，具有相同的权限。蓝牙采用自组式组网方式（Ad-hoc），微微网由主设备（Master）单元（发起链接的设备）和从设备（Slave）单元构成，有一个主设备单元和最多7个从设备单元。主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，接受主设备单元的控制；

分布式网络是由多个独立的非同步的微微网组成的，以特定的方式连接在一起。一个微微网中的主设备单元同时也可以作为另一个微微网中的从设备单元，这种设备单元又称为复合设备单元。蓝牙独特的组网方式赋予了它无线接入的强大生命力，同时可以有7个移动蓝牙用户通过一个网络节点与因特网相连。它靠跳频顺序识别每个微微网。同一微微网所有用户都与这个跳频顺序同步[5]。

2.3.2 ZigBee协议组网

ZigBee是最近十年内出现的一项技术，经常应用于工业等相关领域，一般会结合传感器技术和网络信息技术，ZigBee技术已经在全世界的范围内推广开来，也逐渐向农业、医学等相关领域发展[6]。

在ZigBee网络中，分为几种功能不同的类型。如：每一个网络中只能有一个协调器，协调器主要是负责整个网络的构建，同时它也可作为与其他类型网络的通讯节点（网关），但是网络中可以出现很多个路由器，终端的节点可以拥有的更多，但也有数量限制，一般一个ZigBee网络最多可存在65000个终端节点。

ZigBee组网协议的特点：

（1）ZigBee网络的功耗都比较低，主要是因为该协议一般不支持高速的数据传输，而且有相应的低功耗模式，在有限电量下可以工作很久的时间；

（2）该协议的容量比较大，在一个网络中可以最多的存在65 000个节点，可以在星型网络中容纳不同的设备；

（3）组网形式灵活多变，连接的网络节点之间可以相互感知，数据流通途径可以有多种方式；

（4）ZigBee协议体积小，一般在几KB到几十KB之间，也是属于面专利费的协议，这样使用该协议的成本也会比较低；

（5）可靠性和安全性比较高，在协议的MAC层中使用了确认信息的数据传输模式，发送的每一个数据都必须得到接收成功后，才能进行下一步传输动作，而且还提供了循环冗余校验的功能，还提供了完善的加密算法，确保了信息的安全传输。

2.3.3 SimpicitiTI协议组网

SimpliciTI协议是德州仪器针对其生产芯片开发的，主要支持两种通信结构，简单的点对点通信和星状的网络通信结构，在星状的网络结构中AP负责大部分的任务，包括网络的构建以及维护，对各个节点低功耗的支持等，还提供从正常模式到休眠模式的转变，并且拥有很快的唤醒体制，该协议组成的网络比较稳定，数据的传输可靠性高，SimpliciTI协议对硬件资源需求不高，在满足了基本的寄存器和较少的存储条件就可以运行[7]，图3所示是SimpliciTI组网协议的构成图。

图3 SimpliciTI协议的组成结构

可以看出，SimpliciTI组网协议主要分为3个部分：

（1）应用层（Application Layer）

就是主应用程序，在程序中定义并实现了整个系统的各个功能，具体的包括整个系统的初始化，网络的初始化以及网络维护，整个系统的数据流程等；

（2）网络层（Network Layer）

在网络层中主要负责信息的收发队列，由很多的网络层应用函数组成，这些函数都是以端口号的形式作为自身的标志，协议中出现的端口其实和TCP/IP中的端口相似，并且网络应用层也支持用户自己定义，在SimpliciTI协议的网络层中，通过相互的API函数调用最终实现整个网络层的功能；

（3）硬件逻辑层（Lite Hardware Abstraction Layer）

又可细分为射频层Radio和应用板支持层BSP，负责实现网络的API接口函数，主要包括涉及到射频模块的硬件结构的函数定义。

SimpliciTI组网协议的一般工作流程如下：

整个系统首先进行硬件底层的初始化，然后是上层网络的初始化，所有的终端节点开始发送入网请求，这个时候AP节点检测是否有节点加入请求，发现有入网的请求就开始响应终端节点，最终构建好整个网络框架。在网络建立好了之后，可以调用协议中的API函数进行网络的控制，以及整个系统数据接收发送的流程的控制。

最后，设备之间通过调用协议接口函数建立好网络后，就可以进行端到端的数据收发了，这样就实现了整个网络系统的数据传递功能。

2.3.4 其他常见的无线组网技术

Wi-Fi也是市场上很热门的通讯技术，正式的名称是IEEE802.11b，传输的速度也很快，，在通讯的覆盖范围上Wi-Fi要比其他的短距离无线通讯方式优秀很多，可以轻松地覆盖整个家庭、办公室，甚至是整装办公大楼。覆盖在网络中的通讯终端都可以连接在一起，相互之间构成互联网通讯网络。

3 无线组网技术在物联网中的应用

伴随着物联网技术的快速发展，无线组网技术已经应用到了社会的各个领域，结合传感器技术和计算机技术对每个应用领域都起到了很大的影响。

3.1 智能家庭

可以应用于家庭的照明、温度、安全、控制等，通过无线网络终端设备可以收集家庭各种信息，传送到中央控制设备，或是通过遥控达到远程控制的目的，提供家居生活自动化、网络化与智能化[9]。

3.2 工业应用

通过无线网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，以利工厂整体信息之掌握，例如：火警的感测和通知、照明系统的感测、生产机台的流程控制等，都可由组建的无线网络提供相关信息，以达到工业与环境方面的控制管理。

3.3 物流应用

目前物流产业正在蓬勃发展，特别是在各种网上购物方面物流是其支撑的很重要的一个方面，而在物流管理方面经常会出现货物的丢失等管理不当的行为，这时候在每一个或者一批货物上面加载定位标签，使货物组建成为一个很大的物流网络，不但能够提高货物的管理能力，也能大大提高生产运输效率。

3.4 无线货架标签

电子货架标签系统是在计算机技术、移动通信技术和互联网技术快速发展的基础上实现的，使用无线组网的方式统一管理商品信息，不但拥有便捷的管理方式和快速的数据信息处理能力，还减少了资源的浪费，节省了大量人力[10]。

3.5 农业应用

在农业逐步迈进现代化的时代，也对农业方面的管理提出了更高的要求，比如对农业的自动化监管和控制管理等，这就需要使用物联网的组网技术结合传感器技术，实时地传递农作物的空气、湿度、温度等相关信息，最终达到对农业的智能控制。

4 结 语

物联网技术目前正处于壮大发展的的阶段，在不远的未来肯定有其广阔的发展前景，物联网和无线网络通信就像不可分割的一个整体相互促进，在未来，无线网络通讯技术将会是一个一体化的整合网络，各种无线通讯技术如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee和移动通讯（2G、3G或者更高的技术）等都将会融合到互联网中去，组成一个稳定高速的信息数据网络，各种无线通讯技术相互补充完善，促使物联网技术的日臻完善，届时将会给人们提供一种更便利高效的物联网服务。

参 考 文 献

[1]Cha J R， Kim J H. Dynamic framed slotted ALOHA algorithms using fast tag estimation method for RFID system[C]. Consumer Communications and Networking Conference， 2006. CCNC 2006. 3rd IEEE. IEEE， 2006（2）： 768-772.

[2]李锦涛， 郭俊波， 罗海勇， 等. 射频识别 （RFID） 技术及其应用[J]. 信息技术快报， 2004， 11（2）： 1-10.

[3]尹应增. 微波射频识别技术研究[D]. 西安： 西安电子科技大学， 2002.

[4]Leong K S， Ng M L， Cole P H. The reader collision problem in RFID systems[C]. Microwave， Antenna， Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications， 2005. MAPE 2005. IEEE International Symposium on. IEEE， 2005（1）： 658-661.

[5]余向阳. 无线传感器网络研究综述 [J]. 单片机与嵌入式系统应用， 2008， 8（2）： 8-12.

[6]喻金钱， 喻斌. 短距离无线通信详解： 基于单片机控制[M]. 北京：北京航空航天大学出版社， 2009.

[7]孙晓东. 基于 nRF2401 的 RFID 系统设计[D]. 杭州： 浙江大学， 2008.

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随着我国信息技术的不断发展，在物联网技术下的综合信息采集单元ICU硬件设计面临着更大的挑战。ICU作为环境集中监控系统中的采集传输设备，在物联网中起着重要的作用。面对当前信息技术竞争越来越激烈的现状，综合信息采集单元ICU要想摆脱传统环境集中监控系统的弊端，必须要利用物联网无线射频技术、传感技术，从而减少施工时间，提高工作效率。

1 综合信息采集单元ICU

综合信息采集单元ICU，即环境集中监控系统中的采集传输设备，主要有具备四个特征：一是传感器，二是短距离无线通信，三是自组织网络，四是低功耗路，在物联网技术中处于感知位置的传感设备，具备物联网传感设备所有的特征。综合信息采集单元ICU系统主要有四个组成部分：一是无线温湿度传感器、二是无线水浸传感器，三是无线智能协议转换器，四是无线中继/协调器。在环境集中监控系统的传感设备中，综合信息采集单元ICU主要通过运用物联网的无线射频技术以及嵌入式技术进行动力驱动，从而降低传感设备功耗，不断适应信息技术发展的需要。

2 物联网技术下的综合信息采集单元ICU硬件设计分析

2.1 无线温度湿度传感器

在现阶段，我国国内的无线温湿度传感器大多采用了ZGBEE无线射频通信技术与ARM Cortex-M3单片机技术，主要是通过监测环境的温度与湿度，结合ZIGBEE无线射频通信技术，将采集到的温度与湿度数据上传到监控单元的监控主机中。这种技术主要有三个方面的优点：一是降低功耗，二是具备自动休眠功能，三是具备自动唤醒功能。在电池的选择上，主要使用3节AA型电池，低电压预警功能突出，从而实现了现场工程的零布线。无线温度湿度传感器主要有四部分组成，即ZIGBEE无线通信模块、温湿度传感芯片、电源管理芯片以及微控制单元MCU模块。在技术的运用中，通过采用低功耗设计，从而增加电池的使用寿命。同时，在自供电模式的运用下，自动休眠和自动唤醒技术能最大限度地降低功耗，从而达到提高工作效率的目的。

2.2 无线水浸传感器

在技术的运用上，无线水浸传感器ARM Cortex-M3单片机技术以及结合了ZGBEE无线通信技术。ARM Cortex-M3单片机技术不同与传统的单片机技术，是一个32位的核，通过采用新型的单线调试（Single Wire）技术，从而降低设计难度和应用障碍。无线水浸传感器主要运用这两种技术，从而达到监测设备的目的。在自供电模式下，采用低功耗设计，从而达到自动休眠与自动唤醒的功能。在电池的设计上，主要采用3节AA型电池供电，降低了功耗；在两芯不定位漏水检测中，机械性能强，耐腐蚀、耐磨损，并且环保，能及时对水浸作出信号告警。无线水浸传感器主要有三部分组成，即MCU模块、ZGBEE无线通信模块、电源管理芯片。MCU，即微控制器，具有有限数字信号处理的功能模块和模拟电路，其应用也越来越广泛。ZGBEE无线通信模块主要采用国外的无线射频模块，通过运用的LM367l芯片，从而实现技术的革新。

2.3 无线智能协议转换器

在传感设备中，无线智能协议转换器主要是用于监控，通过遥测、遥信、遥调、遥控，将采集到智能设备的数据，结合ZGBEE技术上传至接受设备中。在环境集中监控系统中的采集传输设备中，无线智能协议转换器主要通过采用低压直流长供电设计，在满足动力监控实时性要求下，进行挂墙安装。无线智能协议转换器主要三个组成部分：一是MCU模块，二是通信模块，三是ZGBEE无线通信模块。

2.4 无线中继/协调

在环境集中监控系统中的采集传输设备中，无线中继/协调器主要通过协调和中继整个ZGBEE网络通信系统，从而保障ZGBEE网络的稳定性和安全性。在具体的运用中，对于无线中继/协调器的要求主要有一个方面，即满足动力监控实时性要求。在环境集中监控系统中的采集传输设备中，无线传感器网络在传感器节点功耗上，主要由四个方面来决定的：一是通信距离，二是可靠性。三是自动网络组织需求，四是在单一网络中所需支持的最大节点数。因此，无线中继/协调器主要是由MCU模块和ZGBEE无线通信模块组成，有利于降低功耗。

3 结束语

随着我国信息技术的不断发展，在物联网技术的不断推动下，综合信息采集单元ICU主要通过运用物联网无线射频技术以及传感技术，从而在环境集中监控系统的管理中，能更好地实现安装和维护的零布线，从而缩短施工时间，提高运行效率。基于物联网技术下的综合信息采集单元ICU硬件，在设计上主要通过运用无线温湿度传感器、无线水浸传感器、无线智能协议转换器以及无线中继/协调器，降低维护难度的应用障碍，从而达到降低功耗的目的，是我国信息技术上的一大突破。

参考文献

[1]桂文峰.基于物联网技术的综合信息采集单元ICU硬件设计[J].机电一体化，2012（05）.

[2]梁娟，李金霞，张立强.基于物联网技术的ICU设备管理系统设计[J].现代科学仪器，2011（02）.

[3]陈素芹.物联网数据采集系统统计[D].南京邮电大学：电子与通信工程，2011.

[4]邹永康，王月浩.无线传感网络工程实验中心规划建设初探[J].重庆文理学院学报：自然科学版，2012（02）.

作者简介

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中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）180-0026-02

1 物联网相关概念

所谓物联网就是在现有互联网的基础上进行扩展，实现各种物品的互联互通，物联网与云计算、移动互联网是未来互联网技术发展的三大方向，是行业的方向标，许多国家甚至将其作为战略性发展行业予以规划。简言之，物联网技术就是通过传感器技术，将传感设备收集到的作业环境的各种模拟信号转变为计算机系统可以识别的数字信号，再通过通信信道，将其传送到远端的控制中心，远端控制中心根据用户既定值，做出数据分析和判断，将超过或低于阀值的数据通过控制信号再传送到终端的控制器进行相应的调整，使得整个系统运行在实时、动态、监控、预警的智能化控制系统下。由此可见，物联网技术为人们实现了高度智能化的生产生活控制。

2 物联网技术发展所依脱的技术分析

2.1 传感器技术

传感器技术是物联网发展的关键技术，物联网所控制的各个终端处理器，就是依靠数量丰富的传感器设备进行环境的实时监控，离开了传感技术，就好像没有知觉和感官的人体，更别谈智能控制。传感器设备要具有高度稳定性、运行可靠性，同时无论是体积、还是检测灵敏度都越来越好，这得益于近年来快速发展的电子控制技术，芯片生产工艺的大幅度提升，以智能停车场的火灾监控系统为例，其传感器就包括了数量繁多的烟感、温感、光感、热辐射等控制感应器，通过这些传感器，可以将停车场环境的实时数据进行有效的监控，一旦高出既定阀值，数据通过控制系统进行预警，联动设备也开始工作，这种高度智能化控制，都需要传感器设备发挥重要的感作用。总之，传感器技术作为关键的物联网技术之一，有着极其重要的环境数据传感作用。

2.2 网络传输

如果将物联网信息系统比作是一个有机运行的人体的话，那么网络传输技术则是人体分布于各处的神经，通过网络传输系统，实现了终端控制设备与数据中心的信息交换，才得以实现数据的有效控制。网络传输在物联网方面有着更高的要求主要体现在3个方面，首先是传输的数据带宽要求更高，无论是传感器设备、终端控制器还是数据中心他们彼此需要实时数据的交换、如果信道带宽不能满足要求，对于一些实时数据的处理就会产生较大的延时，不利于精细化的控制；其次是网络速度的要求，物联网环境下传输的数据不仅仅局限于简单的控制数据，往往还进行视频、声音等数据的实时传输，这些容量较大的数据，在网络传输速度一定的条件下，同样会产生较大的延时，不利于系统的实时控制，这也是各个国家争相发展4G/5G高速网络的关键；最后则是网络传输协议、地址分配的标准，目前传统的基于IPV4的网络地址分配面临地址枯竭等问题，同样的传输协议行业标准还未出现，非标准化的控制协议对于实现统一化的管理和设计是严重的阻碍。由此，做好网络传输方面的技术保障对于物联网技术的发展同样至关重要。

2.3 数据处理中心以及终端控制器

物联网的数据处理中心是相对于终端控制器的，终端控制器是分布于各类“实物”上的微型计算机系统，是对实物进行局部性控制的关键，通常和各类的传感设备相连接，再通过一定的通信线路与数据处理中心相互联通；数据处理中心则是控制全局性的中央计算机系统，协调各个终端设备的数据信息，使整个系统运行在实时、动态、精细的控制之下。终端控制器可以是单片机系统，也可以是各种嵌入式的ARM系统，其中单片机系统在体积、价格方面都有着较大的优势，而ARM系统设备则是在功能丰富度方面、运算速度方面有着更大的优势，用户应根据需求进行合理的选择。数据处理中心一般都由微型计算机进行担任，其运算速度和控制协调能力更加强大，总之作为整个物联网技术的指挥控制“大脑”，各种控制设备同样发挥着不可忽视的作用。

2.4 相关行业技术

行业相关技术则是与物联网应用的具体环境有着直接关系，物联网广泛应用于居家、生产控制、安全监测等诸多领域，每个领域都有着其行业的独特知识结构，因此根据物联网系统所应用的具体环境，一些特定于各个领域的控制处理设备还是比较多的，以居家为例，其更多的是各类居家用电设备、家电等物件的控制居多，由此可见物联网技术是一种技术大融合的信息系统，离开了相关行业技术也是很难发挥其应有的作用的。

3 物联网与相关技术的结合应用介绍

3.1 智慧家庭

物联网与各种家电、生活用具、门窗传感器等的组合构成了智慧家庭的基本结构，物联网利用分布于各个居家用品上的传感设备和终端控制器，收集居家环境下的各类数据，例如温湿度、烟雾度、光辐射强度、门窗关闭数据等等，使得整个居家环境都处于动态、实时的监控下，数据处理中心根据这些实时数据进行实时监控和预警，可以通过短信、互联网信息等将居家环境信息发送到远程用户的移动设备上，实现了便捷、安全、舒适的现代化居家控制。

3.2 智能安全建筑

安全建筑并不是不会发生诸如火灾、水灾等灾害的建筑物，而是通过物联网技术将整个建筑的灾情情况进行实时的监控处理，一旦出现了某种灾情，进行实时预警，并且通过警报等形式通知建筑物人员，同时启动各种联动消防设备，进行联动灾情处理，而人的某方面作用逐渐被淡化，用户可以更加专注于灾情控制的某些方面，从而有效降低了灾情带给建筑物的伤害，提高了灾情的可控性，减少了人财物等诸多方面的损失。实现建筑安全的智能可靠控制。

3.3 智慧城市

智慧城市则是将城市的各个功能例如道路情况、红绿灯情况、天气气候等情况，利用庞大的物联网技术进行实时的动态监控，通过智能的数据控制中心，给予人们城市生活预警，使得整个城市的运行更加高效和现代化，当然，这种智慧型城市，简单的依靠物联网技术是远远不够的，还需要大数据云计算处理技术的支持，毕竟这种城市型数据的复杂度不是简单的智慧家庭、智能安全建筑所能够比拟的，需要极强的数据控制处理中心进行数据分析和动态操作。

3.4 其他方面

除了上述介绍的几个方面物联网技术还广泛应用于现代物流应用、生物工程领域、以及智慧电网等各方面，相信随着物联网技术的进一步发展，这种高度智能化的控制预警必将带给人们更加高品质的生活。

4 结论

综上，物联网技术涉及到了诸多的先进技术，通过各类技术的有机结合实现了丰富多彩的物联网系统，带给人们生产、生活的极大便利。

参考文献

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.122

1 概述

基于IEEE802.15.4的物联网与传统的无线传感器网络相比，网络中存在的节点数量庞大、密度更高，且网络中感知节点自身硬件通信、计算、电源等能力较差，而IEEE802.15.4标准并不直接支持IPv6协议栈，基于IEEE802.15.4物联网的这些特性导致IPv6直接构建于IEEE802.15.4网络上面临着许多问题。IPv6 over IEEE802.15.4工作组为了解决IPv6在IEEE802.15.4物联网中的应用所面临的问题提出了6LoWPAN协议，实现IEEE802.15.4物联网底层使用IPv6协议与异构网络之间的无缝接入。本文设计并实现了一个基于6LoWPAN的校园物联网系统，主要采用星型拓扑结构，完成6LoWPAN物联网感知节点间与异构网络通信设备之间的UDP数据包通信。

2 6LoWPAN校园物联网总体构架设计

6LoWPAN校园物联网系统设计采用三层网络架构如图1所示，三层架构分为感知层、网络层、和应用层[1]。

2.1 感知层

感知层是物联网三层架构中的核心层，主要功能是解决感知对象信息数据的采集问题，感知功能主要由各种传感器和传感网构成。感知对象包括教师、学生、教学楼、体育馆等环境资源，此外还包括空调、车辆、路灯等各类设备等物质资源。感知层的感应设备包括6LoWPAN网络、6LoWPAN感知节点设备、RFID、多媒体设备、无线传感器网络WSN、GPS定位等。该层的关键技术技术有：自组织网技术、射频技术、远和近距离传输技术、协同信息处理技术、信息采集中间件技术等。

2.2 网络层

网络层也称传输层，主要功能是将感知层采集到的数据在网络上进行传输，不需要对感知数据进行处理，网络层包括接入网和传输网。接入网主要解决底层传感器网络的最后一公里接入问题，接入网技术架构如图2所示，主要包括：无线接入、有线接入、以太网接入等。传输网主要包括：电信网、移动网、互联网、广电网等。

2.3 应用层

应用层为采集与管理平台层，主要完成对网络层传递来的信息进行加工处理的功能。应用层基于实际应用需求开发的应用程序和管理软件，通过对感知层节点采集到的信息进行分析和汇总，并作出相应的策略实施以达到校园物联网的管理和控制，典型的应用有：智慧教室、智能停车场、只能体育馆、智能图书馆等。应用层中的公共中间件、信息开放平台、云计算平台、服务支撑平台等组成处理层，完成数据的存储、计算、挖掘、分析等功能。

3 6LoWPAN校园物联网的OMNet++仿真设计与实现

在OMNet++仿真软件中搭建基于6LoWPAN的校园物联网系统，系统根据上文所设计的物联网系统架构，实现感知层、网络层和应用层的基本功能。

3.1 6LoWPAN节点设计

6LoWPAN节点模型如图3所示，节点模型主要由IEEE802.15.4网卡设备ieee_802_15_4_Nic模块、适配层adaption模块、网络层routing模块、传输层udp模块、应用层udpApp模块等模块组成。下面分别介绍各模块主要功能。

Ieee_802_15_4模块：主要实现IEEE802.15.4MAC协议仿真，该模块模拟信道的特征，处理仿真中的数据帧。

adaption模块：主要实现6LoWPAN协议栈的适配层相关功能的仿真。

routing模块：主要实现网络层路由协议的仿真。

udp模块：主要实现传输层中UDP协议的仿真。

udpApp模块：主要实现节点应用程序的仿真。

mobility模块：主要提供了节点的位置并负责移动性处理。

battery模块：主要提供每个节点能耗的即时测量并支持网络生命周期模拟。

notificationBoard模块：该模块是节点内各模块间通告信息改变的媒介。

disp模块：主要实现计算节点的通信范围。

3.2 6LoWPAN校园物联网组网设计

根据上一小节所设计的6LoWPAN节点模型，结合正在建设中的云南师范大学智慧校园物联网系统，在OMNet++仿真软件中设计了一个基本结构的6LoWPAN物联网网络如图4所示。在仿真网络中，模拟了7个sink节点，各sink节点周围均布置了约30个6LoWPAN感知节点，感知节点与sink节点组成星型结构，网络中还包括两个核心交换机、3个服务器、防火墙、无线AP等网络设备。感知层主要由6LoWPAN节点收集信息然后传递给sink节点，sink节点将采集到的信息经过路由器传输给网络上的其他设备。6LoWPAN节点底层采用IEEE802.15.4协议，传输层采用UDP协议[2]，在节点间加入了适配层以实现6LoWPAN协议；网络层在Sink节点星型网络内使用6LoWPAN网络，数据经过路由器后使用TCP/IPv6协议栈网络和Wifi网络；应用层主要包括WebServer、FileServer和AppServer，负责控制和管理整个物联网系统，移动通信设备cellphone和laptop通过无线接入AccessPoint可对6LoWPAN节点进行信息查询操作，实现应用层软件的互相通信。

3.3 仿真过程

在程序工程目录下的omnetpp.ini文件上右击，选择Run As | OMNet++ Simulation，弹出如下图5所示的两个窗口。运行程序可以看到各节点之间如何进行包的传输，右边窗口给出了相应的状态信息。仿真过程验证了本文所设计的6LoWPAN校园物联网系统的可行性。

4 结束语

随着物联网和传感网技术的不断发展，基于IPv6的物联网将在智慧校园扮演越来越重要的角色。本文在6LoWPAN基础上设计并实现了IPv6 over IEEE802.15.4的校园物联网系统，实现了校园物联网的基本功能，具有一定的研究价值。

参考文献：

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一、物联网概述

物联网是指利用射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备和相关技术，按照约定的协议，通过实时采集监控物品的信息，把监控物品与互联网连接成一个网络。物联网可以进行人与物品、物品相互之间的信息交换和通信，方便对于物品的识别、管理和控制。物联网是将传感器技术与互联网技术相结合的一种新技术，其核心是通过互联网，将射频识别设备自动识别的信息进行交换和共享，以实现对物品的远程监控和管理。

二、物联网技术及其应用

（一）物联网的技术体系结构

物联网技术体系结构包括网络层技术、感知层技术、应用层技术和公共技术。

（1）感知层技术：用来采集物品信息和数据；

（2）网络层技术：为感知层采集到的信息和数据提供安全可靠的传送途径；

（3）应用层技术：包括应用支撑子层和应用服务子层。其中前者为跨行业、跨系统和跨应用之间的信息互通、共享提供支撑功能；后者主要应用于各类行业服务；

（4）公共层技术： 与物联网技术架构的三层均有关系，包括标识与解析、网络服务、安全技术等。

（二）物联网关键技术及其应用

（1）射频自动识别技术

射频自动识别技术可以用来为物品提供独一无二的电子标识，这种技术具有方便读取、标识唯一、使用寿命长、支持动态更改、支持扩展、支持密码设置等优点。

（2）无线射频识别技术(RFID)技术

无线射频自动识别系统通常由阅读器、电子标签和应用系统三部分构成。阅读器通常是一台内置天线和芯片解码器的阅读设备；应用系统是计算机上运行的提供管理服务的系统；电子标签内置天线，安置于物品上。无线射频识别技术的工作原理如下：阅读器向查询范围内的电子标签发送查询信号，电子标签接收到信号之后，凭借感应电流提供的能量发送储存的标识信息，阅读器将获得的信息送至中央信息系统进行处理，以进行对物品信息的查询、统计、管理等操作。

物联网技术被广泛地应用于各行各业，如电子商务、物流、环境监测、建筑、电力电网，等。无线射频技术应用于电子商务，可以使消费者可以通过互联网查询和选择到物联网包含的任意商家的任意商品；RFID电子标签应用于物流领域，可以提高库存仓储管理、产品装配、供应链管理和产品物流跟踪的自动化程度；射频识别配备GPS全球定位系统、红外感应装置与互联网结合可以形成一个智能的生活生产网络。

三、影响物联网发展的主要因素分析

可以想象，物联网将给人们的生活带来翻天覆地的变革。但是由于新生事物涉及到很多方面的问题，譬如建设规划管理、技术标准、信息安全、知识产权等等，都需要得到解决。

（一）技术标准问题

标准物联网物品交流的规则。物联网的基础是互联网，因而其核心层面是基于TCP/IP协议的，但是在接入层面上存在五花八门的协议类别，有线、短信、传感器、GPRS、TD-SCDMA等均有使用。目前各国建设有各自的物联网，因此也存在不同的技术标准，互相交流起来还需要存在诸多麻烦。

（二）信息安全问题

通过信息的采集和交流，物联网使物品之间、物品与人之间的联系更加紧密。但是在带来方便的同时，也存在着信息泄露的隐患。由于物联网本身所具备的便捷信息获取能力和射频识别技术的无线通信特点，如果安全保护措施不到位，就会使涉及企业机密或者个人隐私的信息暴露。如何实现对于海量信息和用户隐私的保护，是物联网发展亟待解决的问题。

（三）知识产权问题

由于我国对于物联网技术的许多核心技术（云计算技术、传感器关键技术、RFID高端芯片等）的起步较晚，在这些技术发展产品化的过程中很多高端产品被国外厂商垄断，我国并不具有知识产权，这种情况极大地制约了我国物联网的建设和发展。

（四）规模化和产业链问题

产品的规模化对于行业应用的广度和深度、产品多样性和终端的价格都会产生影响，在物联网产业发展过程中，规模化生产是一条必经之路。另外，需要将物联网发展所需要的上游技术和产品（自动控制、信息传感、射频识别等）和下游应用联动起来，实现上下游产业联动，跨行业联动，形成一个完成的产业链，共同推动物联网的发展。

四、解决对策

（一）协调统一物联网技术标准

互联网发展到今天，标准化问题解决的非常好，在全球范围内传输的TCP/IP协议、路由器协议、终端的构架与操作系统等都有统一的标准。物联网要想实现快速、稳健的发展，必须尽快统一传感、传输、应用等方面的技术标准，形成统一的管理体制，以保证整个物联网可以互相连通起来，成为一张真正的“大网”。

（二）安全体系的建立与形成

有关部门应当吸取互联网发展的经验教训，尽早研究物联网发展可能遇到的新问题和新情况，对于物联网信息安全的保护制定相关的法律法规；借鉴互联网安全保护的手段，发展物联网信息保护的技术，保护物联网信息和用户隐私的安全，使我国的物联网真正发展成为一个开放、安全、可信任的网络。

（三）应用的开发

为了提高我国物联网研究的核心竞争力，避免知识产权问题成为传感网、物联网研究发展的瓶颈，标准、核心技术及产品开发迫在眉睫。物联网的价值在于各个行业共同参与、共同应用，因而，其不应该知识一个传感网络，而是必须由不同行业共同参与，因而对于物联网应用的开发也应当由不同行业根据各自的要求和特点，共同进行深入的，有价值的开发研究。

（四）物联网的规模化发展

物联网的价值在于网，因而只有具备了相当的规模，物联网才可以发挥其网的作用。因此，需要建立一个全国性的、庞大的、综合的物联网络，以进行信息的收集、交流和共享，并且这个全国性的网络在需要的情况下可以与世界范围的物联网络连接到一起，以保证物联网的可持续发展。

四、总结

物联网必将成为继互联网之后又一次世界范围的信息革命。我国应当抓住时机，大力发展物联网关键技术、促进物联网标准的协调统一、推动物联网产业的规模化发展，创造物联网的发展良好基础。

参考文献

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中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0217-02

0引言

为促进我国经济的的发展，业界人士提出了一种新技术——物联网技术。物联网利用各种先进技术，通过对连接、监控、互动等信息进行实时的采集从而实现了电子商务当中的商品识别、物流管理及产品质量控制等各项功能，促进了电子商务的发展。现物联网技术已广泛用于电子商务进行过程中的各个环节。

1物联网的基本概念

物联网（The Internet of things），从字面上的意思来讲，就是把物品和物品通过互联网相互连接起来。物联网的概念是美国教授Ashton提出的：“通过射频识别器信息技术和互联网连接起来，进行所有物品智能化的识别管理。”物联网是以计算机技术互联网技术为网络基础，在移动通信技术和互联网技术之后的又一次信息技术革命，是互联网技术和物流管理相结合的产物。

2 物联网技术

2.1 IPv6技术

物联网技术主要是在互联网的基础上进行延伸及拓展的产物，所以物联网持术最基础技术还是IP技术，物联网实现通信的主要协议也还是在IP基础上进行的。之前我们使用得最普遍的的是IPv4技术，但是其网络地址资源对于现在的物联网技术的发展来说限制性太强。因此在IPv4的基础之上，我们研发了适应物联网技术的IPv6技术。IPv6作为一种新的网络协议，其可凭借地址资源容量大、支持动态路由机制等许多优势而成为物联网发展的主要技术，同时也为物联网在未来的高速发展奠定了基础[1]。

2.2长距离的无线通信技术

长距离的无线通信技术主要是用来实现“物联局域网”在互联网中的接入，其主要是能过互联网络来让信息通信得以进行。现比较常的长距离的无线通信技术主要有以下几种：EDGE、WCDMA、3G、LTE、WiMax及卫星通信等。其中EDGE、WCDMA、3G及LTE等技术的基础是共用无线通信网，其对IP协议的承载主要是利用星空网络来实现，从而能对有线网络进行有效地补充。WiMax，其是全球微波互联接入的简称，其是一种新兴的长距离无线接入技术，其主要是为互联网用户提供高速连接，并且其最远传输距离为50km。WiMax用于商业当中主要是为电子商务企业之间提供高速连线。卫星通信即指将卫星作为媒介来实现地球上的无线电通信站之间的通信。

2.3局域无线技术

当今社会使用最为普遍的局域无线技术便是802.11协议标准，其包括很多子集，比较适用于如园区等这面积较小的网络覆盖或是终端接入，其产品的使用非常普遍，且大多数是用于几十米或是几百米的终端接入，其通信带宽最大可达300m。对于有线网络来说，局域网无线技术在固定的、面积较小的网络覆盖区域可起到有效的补充作用，在有局域无线技术的前提下，其他设备比如说移动型终端、无线扫描器、射频识别扫描仪等，若想要接入到互联网中来也都比较方便。

2.4无线射频技术

无线射频，即RFID，其是一种未通过直接接触便可进行自动识别的技术。无线射频技术主要是用于阅读器及射频卡之间，在未通过直接接触就可实现数据的双向传输，以此来实现对目标的识别以及对数据的交换。利用无线射频技术可通过扫描物品或是商品的编码来实现物品的自动识别，再利用信息处理系统将信息进行处理后再通过信息服务系统将物品或是商品信息进行共享。在有开放计算机网络的情况下，企业就可对物品或是商品进行跟踪、定位、监控及管理，另外还可了解其生产源地、防伪查询[2]。

2.5传感器技术

传感器是一种物理装置，其也可被看作是一种生物器官，其可对外界的信号或是光、热、温度等物理条件以及像烟雾等化学组成进行探测及感受，并且其可将所探测及感受到的信息传递给其他的装置，通过其他装置来完成对信息的处理。一般来说，无线射频技术是用来对静态的物理信息进行处理的，而传感器技术则是用来对动态物理信息进行处理，并且传感器技术会自动将所探测及感受到的信息转换成可用于进行网络传输的数据格式。

2.6云计算

云计算是把利用网络连接而获得的计算资源都集中起来，以便进行统一的管理及调度，从而将服务提供给用户。云计算主要是利用网络来将集中的计算处理程序都拆分成很多个子程序，然后再将程序分配给不同的服务器来进行处理，从而使得处理效率大大提高。云计算所拥有的强大的数据存储及处理能力必将使其成为物联网得以发展的基础。

3 物联网技术的应用研究

本文主要对物联网技术在电子商务领域的应用进行分析。总体来说，物联网技术的应用主要体现在以下3方面：对商品的管理、对库存的管理以及对物流配送的管理。

3.1对商品的管理

在对商品进行管理的过程当中，可在电子商务系统中利用物联网技术建立专门的商品追踪系统以便对商品进行实时跟踪管理。此过程当中所要用到的物联网技术主要有编码技术或是IPv4技术，给予产品全球唯一的标识，这样企业就可对商品的状态进行实时的监控，方便了电子商务企业对商品的质量进行管理。利用物联网技术中的IPv4技术或是编码技术，可让用户在收到商品时能够对商品进行有效地辨别，从而提高了用户对商品的信任度[3]。

3.2对库存的管理

在对库存进行管理的过程当中，其主要是实现库存的动态及静态的物品管理。在此过程当中所用到的物联网技术主要有无线射频技术及传感器技术。通过传感器技术可对库存商品信息进行即时感知，结合无线射频技术，传感器可将所感知的库存商品信息传递到电子商务系统的监控管理中心，以此来实现库存的自动化，同时还可使库存商品数据信息与销售平台的商品数据实现同步。另外在确认用户的订单时，因有准确的商品数据信息，电子商务企业可花更少地时间在确认用户订单上，从而使得消费体验得到改善。

3.3对物流配送的管理

物联网技术在物流配送环节的应用主要体现在三个方面：首先是体现在销售方面，每当一件商品在在线商店出售以后，利用物联网技术的电子商务系统会及时对有关商品的库存及位置进行定位，通过对商品的定位可知拥有该商品并离用户最近的仓库，将相关订单信息通知该仓库人员，其便可以最快的速度进行商品的出库行为。其次是体现在商品的出库前准备方面，即配货的过程当中。利用无线射频技术可对需要出库存的商品位置进行准确定位，然后借助无线局域网技术可将商品位置信息传送到后台，并可将有关商品信息传递给仓库的管理人员。此管理人员是持有无线扫描终端的，仓库的管理人员依照所传递的商品位置信息可迅速找到所需出库商品，随后只要进行打包并运送到出货车辆位置等待出库就可，这样在免去了手工扫描的过程的前提下，无线射频系统就可对商品的出库信息进行了解。再次是体现在商品的运输过程当中。在此过程当中所用到的物联网技术主要有传感器技术及GPS技术。其中传感器技术主要是用来对商品的状态进行实时的监控，以了解是否有损坏等。最后是体现在商品的配送过程当中。在此过程当中所用到的物联网技术主要用3G、EDGE等长距离无线通信技术。

4结论

物联网拥有众多先进技术，给各领域的发展都提供了极大的便利。本文以对物联网技术进行了简要分析，并以其在电子商务中的应用为例进行了讨论。对于物联网技术的应用我们还需要做出更深层次的研究，要将其的作用充分发挥出来，促进社会各领域的高水平发展，从而带动我国国民经济的发展。

参考文献

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物联网是一种重要的信息技术，其名字有两方面的含义，一方面，物联网是以互联网为基础的，它是一种基于互联网进行扩展和延伸的网络；另一方面，物联网任何节点都可以延伸或者加入其他模块实现用户端的扩展，数据信息通信的稳定性比较高。在实际应用过程中，可以将物联网应用于多个领域，主要包括射频识别、红外感应和激光扫描等。按照标准的通信协议，可以实时建立与其他网络之间的数据连接，全面智能化地监控和管理网络节点。

1.2Zigbee通信协议

Zigbee无线连接技术相对比较简单，能源消耗少、造价成本低，适用于近距离的无线网，特别对于物联网中的各种电子设备，在传输间接性和周期性信息数据时，它具有良好的应用价值，虽然传输速率不高，但是，相对于其他无线接线，其功耗比较低。近年来，Zigbee联盟和IEEE802.15.4工作组在多个领域积极推广这种无线连接技术。Zigbee联盟主要负责市场推广和高层应用，IEEE802.15.4工作组负责制订MAC层和Zigbee物理层通信协议，其他协议则采用当前的通信标准，便于不同生产厂家的通信设备之间进行互通互联。Zigbee通信协议以IEEE802.15.4协议为基础，具有完整的设备联网性能，全面支持簇状结构无线网络、网状结构无线网络和星状结构无线网络。由于它是网状结构的无线网络，所以，具有较高的系统完整性和可靠性，非常适合应用在城市照明控制系统中。例如，城市路灯之间的距离一般都在50m以内，所以，可以将Zigbee无线传感器安装在每个路灯上，各个模块之间相互连接，通过GPRS网络实现城市照明控制系统与网络集中协调器之间的信息交换和数据传输。

2物联网技术的应用

2.1系统结构

在城市照明控制系统中应用物联网技术，不仅可以优化照明控制系统结构，还可以设置路灯信息终端、网络集中协调器和城市照明控制中心。城市照明控制中心利用GPRS无线通信网和Internet实现与网络集中协调器之间的信息通讯，收集网络集中协调器接收的信息数据，之后再发送给Zigbee无线传感器。Zigbee无线传感器基于2.4G频段，将信息数据发送给路灯信息终端，路灯信息终端根据专门的信息通讯协议和接收到的信息数据执行命令，调整城市照明灯具的运行功率或者改变单灯的运行模式。

2.2用户管理软件

城市照明控制系统主要包括网络客户端和控制中心，基于XML通信标准实现各个网络接口的数据传输和交换以及网络数据库的共享和连接。物联网技术在城市照明控制系统中的应用是基于.NET平台架构，应用WindowsXP软件操作系统设计视窗化模块，并结合城市照明灯具的GIS信息系统设计良好的人机交流界面。

2.3单灯信息终端

将单灯信息终端安装在各个照明灯具上，可以实时采集照明灯具的运行参数，比如温度、电流和电压等，以此分析照明灯具的运行状态，网络集中协调器接收路灯的相关信息数据，控制单个照明灯具的亮度和开关，还可实现报警功能。在单个照明灯具上设置Zigbee无线传感器，可以实现与网络集中协调器的数据交换。对于城市照明控制系统的硬件设计，采用单片机和Zigbee无线传感器实现串口数据的通信。同时，在设计单灯信息模块时，应用低功耗设计。

2.4丰富城市照明控制系统的应用功能

在城市照明控制系统中应用物联网，主要可以实现以下几个功能：①集成控制或单点控制。结合不同季节对城市照明的需求，自动定时城市照明系统中的半夜灯和全夜灯，也可通过物联网技术实现对半夜灯和全夜灯的遥控，或者通过单点控制城市照明系统的各个路灯信息终端，以实现其特殊要求，并且利用GPRS模块可以实时采集灯具的运行参数，实现单点监测。②自动控制。自动实现城市照明系统的巡测，全面监测城市各个区域的照明情况，根据预先设定的系统程序调光节能，实现开关灯操作。③远程控制。对城市照明系统进行远程控制，工作人员通过遥控实现足不出户控制和管理城市照明系统，极大地减轻了工作人员的工作量，提高工作效率。例如，控制LED驱动器来适当调节城市照明的灯光亮度，在保障城市基本照明功能的基础上，实现最大化的降耗节能。④精确定位。一旦城市照明系统发生故障，Zigbee无线传感器会及时将信息数据发送给网络集中协调器，然后由网路集中协调器再将信息数据发送给城市照明控制中心，这时，工作人员就可以直接了解城市照明系统发生故障的具置，快速到达现场进行检修维护。

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doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 03. 129

[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）03- 0231- 02

0 前 言

物联网技术最早应用于交通、物流等领域，随着技术理念和实践的不断发展，很多高校都拥有多个校区，校区内的教学点比较分散，而多媒体教室内的设备比较复杂，容易出现人工性操作失误等问题，一旦出现故障，就会直接影响教学质量和效率。为此，需要结合物联网技术，对多媒体教室的设计及应用方法进行分析，以提升多媒体教学的信息化和自动化，发挥设备的真正作用。

1 物联网的组成及构架分析

物联网技术指的是信息获取、传输、存储、处理及应用的过程，主要包括射频识别、中间件Savant系统以及Internet系统三个部分[1]。简单来说，射频识别指的是一种非接触式自动识别技术，该技术能够实现对物品、数据的跟踪和交换。中间件Savant系统指的是位于解读器和Internet系统之间的一个传输物件，它是进行数据捕获、监控机传送的工具。从架构上看，物联网主要分为感知层、网络层、应用层三个层，感知层位于系统的最下端，它具有感知现实世界各种信息的功能，同时还能够与局部空间进行互动。网络层指的是连接无线网络、蜂窝移动网络等网络的连接工具，是完成信息融合和远距离传输的必备工具。应用层位于物联网系统的最上端，它的主要任务在于服务应用者，按照他们的只是搜集或处理各类信息。

2 物联网技术下智慧多媒体教室的设计方法分析

2.1 感知层的设计

感知层主要包括传感器、RFID、GPS、摄像头、无线通信等部分。首先，需要按照物联网的运作要求，在高校不同校区内的多媒体教师中安装RFID系统，此项系统的作用在于识别使用者的身份，教师或学生只有通过射频IC卡确认身份后[2]，才能使用教室内的各个设备。其次，教室内需安装摄像头，采集多媒体设备运行中教师和学生的使用状态，方便管理人员通过远程监控来发现问题并解决问题，避免出现漏洞。第三，在多媒体设备中安装检测传感器，目的在于提供计算机、投影仪、电动窗帘、电灯、音响及多媒体机柜等设备的信息，方便管理人员进行监控和管理，储存相应的信息。最后，为了防止仪器丢失，需在贵重设备上安装GPS定位及防盗报警系统。

感知层能够利用摄像头、传感器和RFID等，构建一个有效的多媒体教室监管体系，并结合IC卡身份确认、摄像头室内监视等安全技术，明确设备的运行状态及各个参数，实现对教学过程的全方位、动态性、智慧化的管理，有利于保证设备的运行状态，同时维护教学过程的安全性。

2.2 网络层的设计

网络层属于物网系统中的中间层，其作用在于将感知层中获取的信息通过网络传输工具传输到相应的终端设备中，以实现优质计算、高校通信的目的。在网络层的设计中，首先，需要选择适当的通信协议，以保障感知信息传输过程的安全性，目前，全球通用的协议为TCP/IP协议，其核心在于IP，但是IPv4协议已经基本分配完毕，由于用户众多，资源消耗严重，很容引起网络瘫痪，影响教师和学生的使用体验。如今，IPv6协议应运而生，其具有空间丰富、安全性高的特点，能够进一步优化校园网络的使用速度和质量，符合智慧多媒体教室建设的要求。另外，IPv6协议还可以实现人机对话，其服务范围包括了人类和硬件设备，能够创造一个无处不在的宽带网络环境，这是多媒体教室运行的有力保障。

现有的通信网主要连接多媒体教室总控制室电话及技术人员的电话，完善通信网络，能够方便管理人员监控和了解多媒体设备的运行状况，避免出现大的故障，提高维修和保养效率。通信网和无线校园网融合后，能够进一步提高多媒体教室内设备信息的传输和交换。

2.3 应用层的设计

应用层的作用在于设备控制、检查机故障处理，由于高校多媒体教室设备大多比较复杂，连接的线路比较多，且连续使用的实践很长，因此应用层的设计需要结合云计算技术，达到存储、服务、处理资源过程的虚拟化。在云计算技术中，用户可以进行软硬件资源共享，真正将广阔地域的计算机资源整合成为一个可统一调度的网络。总的来说，基于云计算技术的应用层能够促进资源节约型多媒体教室的建设，优化教学环境，改善教学资源的利用效率。

云计算技术的特点在于虚拟化、高安全性、价格低廉、规模大、高扩展性等，其应用于应用层中能够通过各种云技术，实现对多媒体教室的管理和数据处理，优化信息共享、交换的过程，并通过总控制系统对教室内各类设备的参数、数据、故障等信息进行实时监控，有利于提高故障出现后的维修速度，减少对师生造成的不良影响。

3 结 语

物联网技术是21世纪影响力最大的技术类型之一，基于该技术创建的智慧多媒体教室，能够实现多个校区和教学点的无间隙信息传输，提高对多媒体教室内部的监控和管理体系，保证教学过程的顺利进行，提高故障处理的速度和灵活性。

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现阶段物联网技术是基于无线射频识别、红外感应器，以及激光扫描器、全球定位系统，依照物联网信息交换协议和通信要求，来实现智能化的识别、跟踪、定位、监控与管理功能。对于物联网技术，其基础是互联网，并从物与物之间的信息通讯中来完成交互与识别。高校物联网技术的应用，主要以IP/CDMA为接入手段，从满足师生对校园教学、科研、学习、生活等功能服务上来实现数据传递、信息交互。如RFID射频技术，可以从一卡通功能上来满足学生身份识别、饭卡扣费、学生签到等。

一、物联网技术内涵及特点

从概念来看，物联网是物物相联的互联网络，能够从信息技术上来实现自动识别和信息共享，并在相应协议下进行人与物、物与物、人与人之间的信息交互。从系统架构来看，物联网技术主要分为三个层次。一是感知层，作为物联网的最基础层次，主要通过传感器来对周边现实生活或虚拟生活的识别和感知，并搜集相关信息和数据，为系统识别和数据分析提供基础；二是网络层，作为物联网的中间层，主要从网络传输环境中满足信息的精确、安全、准时传输；三是运用层，作为物联网的最高层次，能够从数据分析中来与用户终端进行信息沟通，并依据智能化软件来实现对某些管理或操作的授权。从物联网技术的特点来看，智能化、自动化，共享性和连通性是其主要特点，也是确保物与物、人与物之间信息交流的基础。

二、物联网在高校校园中的应用

物联网是基于特定终端的现代信息交互技术，在高校校园网络建设中发挥了重要作用。

（一）在教学中的应用

物联网在教学中的应用，主要从教学方式和教学手段上来优化教学环境，提升教学资源的有效性。如物联网与课堂教学的衔接，将虚拟学习环境与现实课程教学资源进行关联，来实现人机对话，并从人与物之间的交流中来实现知识的呈现与传递。特别是在网络化、数字化教学环境中，学生与教师在智能化物联网平台中，将所学知识与课程资源进行拓展，丰富师生之间的交互，提升课堂教学效率。在教学手段上，特别是在高校实验教学中，物联网技术有助于拓宽学生实验渠道，增强学生的动手能力和创新思维。如物联网的介入可以为师生实验教学营造安全、智能的教学环境，学生也可以从物联网中进行远程控制实验器材，便于从信息实时采集中来呈现和汇总实验数据，提升实验的真实性。

（二）在学生管理上的应用

物联网技术与学生管理工作进行衔接，有助于提升学生管理水平。如在校园考勤管理上，利用RFID技术可以从学生跟踪服务上，来进行自动侦测和统计学生的考勤情况。如在校园的道路、走廊、教学楼入口、地下室、图书馆、楼顶等地点安装RFID识别感应器，通过学生佩戴的学生识别卡来进行位置跟踪，教师可以通过物联网快速查询班级出勤情况，以及各位学生所处的位置及状态。同时，在学生安全管理上，学校通过对校园环境进行分级管理，通过设置不同区域的感测器来提醒学生注意安全。如在楼顶或校园工程施工等不安全区域，当学生距离较近时发出危险报警，并利用语音警示和通知相关人员到场进行处理，增强了安全管理准确性、及时性。另外，在高校门禁系统设计上，利用校园学生一卡通来进行学生身份识别，提高了学生管理的效率。

（三）在后勤服务上的应用

在高校后勤管理中，物联网技术的应用较为广泛，特别是对于后勤工作中较为繁琐的环节，物联网技术能够从管理信息化、智能化、自动化上提升管理效率。如校园一卡通技术，最初在后勤食堂管理中应用于消费刷卡，从而便于学生与后勤餐饮服务之间建立快速结算，提升了学生就餐管理水平。

三、物联网对构建智慧校园的积极作用

物联网技术在高校校园教学、管理中的应用，有助于打造智慧校园。具体表现在五个方面。一是改善了传统教学方式。物联网技术所搭建的智慧校园，首选转变了教学方式，也为广大学生学习创造了条件。物联网能够将教师的教学案例和课程资源进行整合，不必花费大量时间做教案，而是在课堂教学中，利用声音指令、触控等方式完成教学设备的操作，增强了课堂教学的趣味；同时物联网技术在优化学生学习环境上，学生可以利用自助终端设备，随时随地连接到物联网中，对所感兴趣的资料进行下载和分享，促进了学生间的交流；再者，物联网可以拓宽教学资源，利用物联网的传感技术，融入教学理念，帮助学生从直接视觉感知、听觉感知、触觉感知中来拓宽学习视野，激发学习兴趣，增强学习主动性。二是有助于创建灵活多样的教学环境。物联网技术在多媒体教室的应用，可以实现对教室多种环境的智能化控制，如利用光线传感器来调整教室窗帘的开合，也可以根据光线亮度来调整教室的灯光，利用声音传感器来完成对相关多媒体设备的操作和控制，为广大师生的工作学习营造便利、快捷的学习氛围，增强人性化教学。三是有助于促进师生间的教学互动。物联网与智慧校园的衔接，在学校校园网基础上融合物联网，从而实现教育信息资源的有效整合和共享，特别是在智慧校园中，物联网可以通过教学资源的合作与互补来优化师生间的交流，教师也能够从物联网技术中吸收其他院校的优势资源和教学方法，提升自身教学水平。四是有助于简化校园生活，在校园一卡通的应用中，物联网技术实现了学生、教室、宿舍、餐厅、图书馆及其他周边设施资源的全面整合，利用RFID感应系统，持卡来完成多项应用功能，简化了日常生活。五是有助于提升校园管理水平。物联网技术下的智慧校园，利用设置的RFID感应设备，从校园的安全管理、学生管理、教学管理、信息共享和服务中来实现校园管理的自动化，如利用图像识别技术来对校园进行全面监控，保障学生安全，利用学生标识牌来进行校园定位、跟踪管理，设置安全隐患监控，为广大师生的学习、生活营造了便利的环境。