物联网关键技术及应用范文

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物联网（internet of things，简称IOT）是继计算机，互联网与移动通信的又一信息产业浪潮，它对促进互联网的发展，带动人类的进步发挥着重要作用，并将成为未来经济发展的新增长点. 物联网的概念早在1999 年便提出，不同的产业集团对其定义不同，目前物联网的定义多达70 多个。比较公认的定义为：“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，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网和互联网之间又是什么关系呢？实际上，物联网的概念来自于对互联网的类比，根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳下来有如下4种类型。

（1）物联网是传感网，不接入互联网。有的专家认为，物联网就是传感网，只是给人们生活的环境中的物体安装传感器，这些传感器可以更好的帮助我们认识环境，这个传感器网不接入互联网络，例如上海浦东机场的传感器网络，其本身并不接入互联网，却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网；

（2）物联网是互联网的一部分。物联网并不是一张全新的网，实际上早就存在了，它是互联网发展的自然延伸和扩张，是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络，将会有更多的物品加入到这张网中。即物联网包含于互联网之中；

（3）物联网是互联网的补充网络。我们通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机结成的全球性的网络，服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体是各种各样的物品，通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的，两张网的主体是不同的，所以，物联网是互联网的扩展和补充，物联网与互联网是相对平等的两张网，互联网好比是人类信息交换的动脉，物联网就是毛细血管，两者互连通，是互联网的有益补充；

（4）物联网是未来的互联网。从宏观的概念上讲，未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中，在不知不觉中，人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换，这时，物联网也就等同于泛在网络，或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网，他们的名字虽然不同，但表达的都是同一个愿景，那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息交换的自由。

四种概念的界定从不同角度表达了物联网与互联网的关系，虽说各有包容关系，但我认为不管是互联网包括物联网还是物联网是互联网的下一代的网络，都清楚的表明一个事实：那就是随着物联网的到来，事物的信息采集智能处理和传递都将迈向一个崭新的时代，我们人类的生活将在物联网的帮助下越来越轻松方便。

现在在国际上还没有一个统一的物联网标准，所以对于物联网的组成也没有一个一致的定义。不过我们从物联网的定义大致可以看出物联网一般由感知层，网络层，应用层组成。

感知层是物联网的基础，它包括信息的采集，捕获和识别。在感知层，通过多个传感器，数据处理单元和通信单元组成的节点自组织成一个网络，称为传感网。作为物联网信息的来源，处理好感知层的问题是物联网获得更好发展的必备条件。目前感知层的技术主要包括RFID技术，MEMS技术，GPS技术，自组织网络技术，短距离通信技术等。其中RFID（Radio Frequency Identification，简称RFID）技术是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术，目前我国的二代身份证，城市交通一卡通，上海世博会上的电子门票都是采用的RFID技术，它是物联网的关键技术之一，后面我们将对这一技术做更详细的介绍。

网络层是物联网的信息传输和处理层，它包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。信息由感知层获取后，网络层解决其在整个网络中的长距离传输问题。网络层借助于现今已经存在的各种网络，比如移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等网络传输。网络层的关键技术有长距离有线和无线通信技术、网络技术等。这些技术已经发展得比较成熟，以后要解决的是在物联网时期大量增加的数据流量和安全问题。

应用层就是基于物联网技术开发各类应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。目前基于物联网的应用还很局限，主要是在政府的主导下在一些行业里进行了推进。比如智能电网，智能交通，环境监测以及医疗卫生方面。应用层是物联网最终目的，良好的应用决定了物联网的健康快速发展，这需要的不仅仅是政府的努力，更多的还要厂商积极拓展市场，培育新的物联网应用。

物联网是信息化应用的新模式，通过射频识别、全球定位系统等信息传感设备，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护等多个领域，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一信息产业浪潮。所以说物联网的发展对于全世界来说具有重大意义，物联网产业发展的好坏直接关系到各个国家在未来竞争中的地位。

根据物联网的组成，我们可以看到物联网的产业链具体可以说是以传感感知、传输通信、运算处理为基础，形成若干个面向最终用户的应用解决方案。

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1.1 物联网的概念

物联网（Internet of things）是科技高速发展的产物，也是信息时展的象征。从字面意思来看，物联网就是通过互联网将相同的或者不同的物体连接起来。从中，可以了解到物联网是建立在互联网的基础上发展的，它是互联网功能的一次延伸，应用创新是其发展的关键因素。从深层次来说，物联网就是通过局域网或者互联网等通信技术，并运用一定的手段将传感器以及控制器、各类设备、物资等以一种全新的方式联系到一起，为人与物、物与物之间的联系搭建平台，实现信息智能化以及远程控制的网络，但需要注意的是物联网上所包含的机器设备、资源以及通信等元素都具有个性化以及私有化的特征。

1.2 物联网的基本属性及特征

物联网以其特殊的方式突破了时间、空间的限制，实现了人与人、人与物、物与物之间通过网络或者其他的一些路径的联系。因此，物联网的属性有集中、内容、收集以及情景的连接。物联网中的物体包含以下几个特征：首先，物体既可以是实物，也可以是虚拟物品。物体能够通过使用一些标识来识别。同时，物体通过互联网能够在现实的物理世界与虚拟的数字世界进行信息的交换；其次，物体能够利用传感器与周边的环境进行交互。物体能够在资源以及服务等方面与其他物体进行竞争；最后，物体具有社会、自控、自我复制的特征。

2 物联网的体系结构

物联网的体系结构可以分为感知、接入、网络、服务管理、应用等几个层次。

2.1 感知

通过使用不同类型的传感器对物质的相关属性、周边环境、活动趋势等静态或者动态的信息进行收集与分析，并依据具体的目标任务，采用协同方式从不同角度对信息进行全面的控制，进而将所获得的信息传入网络，实现资源的共享。

2.2 接入

利用现有的网络设施，如无线网、局域网、卫星以及移动通信网等，将感知获得的信息传入网络。

2.3 网络

建立无线网络平台，并把传入的信息进行科学合理的整合，构建超大规模的智能网，为大行业提供高效、可靠的网络平台。

2.4 服务管理

通过大型的计算机系统，对现有的网络信息进行及时的管理控制，为上层应用提供优质服务。

2.5 应用

这是物联网的基本设施，它根据不同行业的实际需求，为他们提供个性化应用，如自然灾害的预测以及监测、智能电网、远程医疗以及实时健康监测等。

3 物联网的关键技术分析

3.1 射频识别技术

射频识别技术，又叫做电子标签，是物联网能够顺利运行的核心技术。它使用射频信号并通过交变磁场或者电磁场，进行信息传递，同时利用所传递的信息来识别物体。该技术由标签、阅读器以及天线构成。其中，标签是在放在物体之上的，起分辨物体的作用；阅读器是用来读取或者输入标签上所包含的信息；天线介于标签与阅读器之间，作为一种传播介质，起传递信号的作用。该技术的应用思路为：通过利用现如今的科学信息技术，实现对不同物体（设备、信息、人员等资源）在移动或者动态等状态下的识别管理。

射频识别技术因其抗干扰性以及高适用性，能够对各种物体进行追踪管理，因此深受各行各业人员的喜爱。其应用的成功典范就是高速公路的自动收费系统。目前，该技术在碰撞、信息物品安全以及用户隐私、射频天线等方面还存在不足。

3.2 传感器技术

因为物联网需要与自然环境进行长时间的接触，因此，传感器有时会在极端恶劣的环境中工作，这对传感器的技术设计以及应用提出了巨大的挑战。传感器的核心功能是采集信息。如果将计算机看做一个能够收集、汇总、分析信息的人脑，把计算机网络的通信系统看做人脑的神经系统，那么，传感器就是我们对周围环境进行感知的器官。总之，传感器就是将感知到的信息利用一定的手段，并按照一定的规律转变为能够传输的信号的设备装置。传感器技术在现代社会中具有十分重要的地位，如果没有传感器技术，那么感知到的信息就不能够准确的转换，这就会导致物联网信息的失真。

目前，传感器技术主要从两方面进行研究，即信息的感知、传感器自己的智能化以及网络化的管理。其未来的发展方向为功能多样化、传输智能化、材料新型化，与前沿科技相结合（如生物科学技术）等。

3.3 网络通信技术

尽管物联网的功能多样、概念外延较为广泛，其仍是建立在网络通信技术的基础之上的。网络通信技术并不是一个单一的技术，而是一个技术集合体，它包括有限传输以及无线传输、网关以及交换等技术。其中，M2M技术是物联网网络通信的核心技术，是机器与机器之间（machine to machine）、人与机器之间（man to machine）、机器与移动网络之间（machine to mobile）以及人与人之间（man to man）的联系。该技术应用范围十分广泛，它能够实现远距离的连接技术（如GSM或者GPRS、UMTS）以及近距离的连接技术（如wife、ZigBee、 以及蓝牙等）的有效结合，同时，它能够结合XML以及网络位置服务等技术，进行安全隐私的保护、货物位置的追踪等。现如今，该技术的研究方面侧重于机器与机器之间的无线连接，为物联网提供一个安全可靠的信息传输通道。

4 物联网的应用分析

物联网被广泛应用于各行各业，包括交通、环境保护、办公环境、公共安全、家居生活、风险监测、健康实时管理以及老人、儿童护理等多个方面。它的出现，将线下的各种资源通过互联网联系在一起，促进了产业的转型升级，便利了人们的生活，为社会的发展提供了新的推动力。其在现实生活中的成功应用主要在以下几个方面：

4.1 物联化身份控制器

目前，研究院以及高校实验室都会配置一些贵重的精密仪器设备，但人工的管理对于这些仪器设备的使用以及保养等不能做到面面俱到。而物联化身份控制器很好的解决了这一问题。

实验室中的所有设备无论是否联网，都能通过该控制器实现设备的使用权限控制、对使用者进行身份识别以及使用的时间、时长记录等。

4.2 智能电网

智能电网利用一系列技术以及设备，如计算机网络技术、通信技术、传感器、处理器等，构建一个能够自动判断、自动调节以及自动监测的多能源统一接入电网，并进行分布式管理的智能网络。该网络能够对电网运行状态以及用户实时用电信息进行收集以及汇总，通过全面分析，选择最合适的配电方案，将电能安全送到最终的用户家中。智能电网的运用能够提高电能输送的安全性以及可靠性，有助于实现电能的优化配置。

4.3 智能交通

智能交通就是充分利用网络通信、传感器技术以及自控技术、计算机系统等，对道路交通进行实时监控以及管理等，它能够及时发现道路堵塞、交通事故发生等现象，并及时的进行交通疏导，有助于缓解道路交通压力。同时，它能够将道路前面发生的交通事故及时的告知车辆驾驶员，避免二次事故的发生。当然，在恶劣天气中，它还能够对道路情况进行监测，并反馈给驾驶员，提高其行车安全。

4.4 物流管理

物流管理是物联网最初的应用领域，它将传感器技术引入物流管理的每一个环节，包括商品的生产、出产、包装、销售、物流派送以及服务等环节，使管理者能够对物流进行智能化、信息化管理，可以实现每一环节时间、资金的最优配置，从而使总成本得到节省，提高物流管理的效率。物联网的关键技术，即标识追踪、定位技术，能够实现物流管理的智能调配，提高物流管理的科学性。

4.5 医疗管理

将物联网引入医疗领域，能够实现医疗数据的科学管理，如能够实现病人身份扫码验证、病例录入查询、药品采购以及使用信息查询、病人身体特征实时监控等方面的管理。同时，还可将药品的验证信息传到相关网站，便于医生以及病人对所用药品进行真伪查询等。

5 物联网未来发展建议

物联网作为一个刚刚起步的行业，其有很大的发展潜力。我国的物联网在众多人员的共同努力下，拥有了长足的进步，但和西方发达国家相比，仍存在较大差距。因此，在未来，我国的物联网产业应做到：首先，要加大科技以及资金的投入，积极研发该产业的核心技术，提高专利数量；其次，应制定或者完善关于物联网的相关制度，规范其产业发展行为，同时，加强国际间的合作与交流，积极借鉴国外优秀制度；最后，国家应加强对物联网的政策支持，发挥物联网成功典范的带动作用。

6 小结

物联网是集多种技术于一身的新型技术，它的出现是时展的需要，也是科技发展的必然结果。我们应深入发展物联网的几个关键技术，扩大其应用领域。

参考文献

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0337-01

物联网是世界第三次世界革命发展中衍生出来的新型物物连接体系。根据资料显示在2020年物联网会大量的运用于实际的生活和生产中，物联网的业务和人与人通信的业务相比，会有30 比1的占比，所以物联网发展有其重要的前景。

一、物联网的概念

物联网主要是指在计算机运用的基础上面，和射频识别、无线数据通信、计算机等技术的结合应用。打造一个能够包含现实生活中的万事万物的物体连接领域。物联网中的每一个产品都有一个唯一的电子码，叫做EPC，通常EPC 码一般是存入在电子标签中，放在要被识别的物体上面，高层的信息识别软件可以处理和识别电子标码，通过传递、查询，形成了完整的信息链供应服务，这主要就是关于物联网的表述。RFID 是一种射频识别工具，包含着一种非接触式的自动识别技术，运用射频信号自动的搜索和识别视频对象获得相关的信息，在识别的时候不会受到外界的干预，可以看成是条形码的无线版本，RFID 技术有很多优于条形码的优点。尤其是电子标签、产品的电子编码EPC以及互联网技术的结合运用，三者结合推进互联网技术的发展，形成新的物联网时代。

二、物联网的关键性技术

物联网就是物与物之间有相互的联系，进而运用识别、通信等功能的支持。以下是物联网发展中关键技术介绍：

（一）传感器网络技术

传感器是一个外在的机器感知世界的工具，对外界的信号进行感知和探测、在对收集的物理信息和化学信息整理分析中，通过数字或者视频等方式把获知的信息传导给其他的设置。传感器的节点技术主要包括：传感器技术、RFID 射频技术、微型嵌入式系统。核心技术是传感器技术，因为传感器节点技术是数据传输以及处理的核心技术，所以其他项技术都要围绕着该技术开展工作，信息整理的准确度能够推行该技术的发展，也为和其他技术的结合应用提供了重要的基础数据，而传感器技术是传感节点技术的重要前提。现在传感器正在走微型化、智能化的发展途径。

（二）智能技术

智能技术能够有效的达到某种预期的目的，把知识应用到技术发展的进程中。把智能系统植入到物体中，让物体自身有一定的智能性，进而主动或被动的与用户进行沟通，这也是物联网开展的核心技术。

（三）射频识别技术RFID

射频识别是不接触就能够识别的自动识别系统，在视频信号的信息获取中识别相关的信息， 没有人工干预的情况下也可以运用， 工作环境不受到限制。RFID 技术最大的优点是能识别高速运动物体，还可以开展多标签识别，操作过程可以说是快捷方便。RFID技术和互联网、通讯技术之间的结合运用，实现物品情况和路线的跟踪以及共享，掌握物品的基本信息和情况，便于全球范围内的调用。

三、关键性技术的应用和发展

（一）无线射频识别技术（RFID）技术

无线射频识别是非接触式的自动识别装置和系统。其工作的基本流程和原理是：带有电子标签的物体靠近微波天线时，阅读器马上会发射出微波信号。电子标签也会接收到微波信号，天线先对信号进行查询，识别物体的基本情况，通过查询信号的命令要求，把数据信息重新反射。微波天线接收到微波合成信息以后，在阅读器的内部有一个小的处理器，能分析出识别的代码。把代码传输给控制的计算机，进行相关指令控制，完成了信息查询、统计、管理等一系列应用。不需要任何的人工干预，可以适应任何的工作环境。

（二）RFID 电子标签

1.标识唯一性

RFID物品识别的应用是为每一个物体提供自己的识别标识。和传统的条形码技术相互比较中有几个优点凸显出来，条形码能够识别的物体只是一类的物体，对于单独的物体不能够标识出来，条形码中的电子芯片比较简单，其信息储备量小，所以很容易模仿和仿造。RFID 是单品的唯一标识，采用的是一对一的信息处理方式，仿造很困难。

2.读取快捷方便

条码在读取的时候是扫描仪看见才能读取，读取的时候要有扫描仪，同时扫描仪的位置必须对准条形码。但RFID 电子标签射频标签只要在识读器的读取范围内就可以自动识别，识别器能够自动获取信息，甚至能够穿越轻薄的障碍物就能够识别物品。识别效率得到提升。

（三）EPC/RFID 技术应用

物联网技术的应用让电子商务变得更加的强大，消费者只要通过网络就能够了解自己想要的产品在哪个地区和哪家商店，因此物品的选择比较灵活，不局限于一个地区或者一个类型的产品，以往的选择都是一类产品，要消费者自己进行筛选，但RFID电子标签的使用，让消费者的选择更加的多样化和广泛化。在物流领域，RFID电子标签还能够运用于自动仓储库存管理、供应链跟踪等几个主要方面，了解货品的运动情况，货品出现停滞或者其他问题的时候可以方便运输解决，防止货品查无所踪的情况出现。

四、物联网的前景

物联网是根据互联网发展而来，物联网在很多领域方面都有其应用，根据目前应用排名，仓储、运输物流、门禁证卡占据前三位。也许在不久的一段时间里面，智能电网，智能交通也会融入物联网的技术。09年总理提出“感知中国”以来，物联网的发展得到极大的关注。尤其是无线网络的发展，以及传感技术的推进，我国的物联网推广条件也逐渐成熟。国家明确的提出要建设物联网，传感网和物联中心的建设，推进信息技术在多项领域里面的广泛应用，提升资源的多项利用率。接下来简单的介绍一下物联网在生活领域里面的发展前景。

在生活中的应用前景，根据最新的数据显示，现在在全上海已经有十万个芯片在出租车生、公交车上出现， 物联网的应用在每一个行业发展中都有其自身的应用领域， 物联网技术应用于交通领域，确保整个城市的交通运行通畅。在物流的电子管理中， 能够及时的把准确的货物信息提供给用户、车辆的跟踪以及定位、合理的运输路线选择、优化的物流网设计服务， 有效的提升其综合竞争能力。

在通信领域里面的应用前景，比如现在提出的手机支付就是物联网概念的应用，要想实现手机支付功能，要先更换SIM卡，由普通SIM 卡变为RFID- SIM 卡，手机本身不需要更换。当用户需要消费的时候，在接收器上面轻扫手机，就可以轻松的进行购物，并且在购物结束后能够获得详细的购物清单， 这样避免了多卡出面的不便，只要有手机在手就能够完成消费，也减少了现金携带的弊端，商户通过转账解决了零钱倒换的麻烦。中国电信也推出了全球眼的信息技术服务，实质是远程监控物流网应用。很多海关都运用电信监控系统，通过画面检查货物情况，不必到现场检查，提升的检查效率，也减少人力消耗。

结束语

在物联网领域发展中，中国和其他国家所在的起跑线是一致的。所以我国在物联网的发展进程中要抓住这一历史机遇，对关键性的或者核心性的技术进行突破。物联网的发展对经济的发展起到了助推作用，推进经济的持续发展，也为中国的物联网发展打开了广阔的发展渠道。

参考文献

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中图分类号：TP391

物联网最早提出在麻省理工学院，其后在比尔盖茨著作中有得到进一步完善，比尔盖茨认为物联网综合表述为，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，最终实现互联网识别和管理的职能目标。经过社会的发展，物联网得到进一步的完善，物联网的原理普遍被接受，人们把利用条码、射频识别，自动传感系统、激光扫描、全球定位系统等信息传感设备按照约定的协议，实现人与人、人与物、物与物在任何时间、任何地点的连接，从而进行信息的转换和交替，最终实现跟踪、定位等活动的庞大网络体系称之为物联网体系。

1 物联网综述

物联网的发展具有一定的新兴性，较之发达国家发展起步晚但是发展迅速，发展过程中不断借鉴外国先进技术经验，不断地在应用互联网领域开拓创新。

1.1 物联网的定义和特征。物联网原理在社会生活领域普遍被人接受，主要原理体现在其利用射频识别等主要信息传感设备，按照先前设定的网络协议约定，实现任何时间、任何地点、任何物体、任何主体之间连接，在此基础上进行信息的转换和交替的信息网络系统。作为未来网络的整体部分，是互联网在发展过程中的延伸和拓展。通过条码、激光扫射、全球定位等先进系统设备的应用实现决策智能化和应用智能性。

综合来看物联网特征表现明显，主要表现在两个方面：

第一，物联网作用条件具有层递性。物联网发挥作用要经历三个阶段：感知阶段、传输阶段和智能阶段。在全面感知阶段，物联网通过射频识别、传感器、二维码等识别设备全面了解物体的动态信息。再通过可靠传输，将了解到的信息进行可靠全面的及时传送。最后经过智能阶段，通过计算机互联网的应用将海量的信息进行分类汇编，真正实现人与人之间、物与物之间的智能沟通。

第二，物联网能够有效模仿人的综合感知能力。去联网能有效模拟人类对外界物体及环境的感知。其中包括由射频识别、二维码、激光扫描等识别技术表现的对物体静态数据和属性的感知、由传感器网、GPS等表现的对物体动态属性的感知和由视频探头表现的对环境模糊信息的感知。其中这些设备也有效地相互合作相互配合，不仅促进了信息的感触透彻度，还极大的提高了信息感知的效率。

1.2 物联网发展过程和应用现状。物联网产生于20世纪90年代，在2005年提出“物联网”全新概念。经过十多年的发展，物联网发展到十分普遍的境地，深入到社会生活各个角度。物联网的快速发展得益于各方面的因素，经济危机的推手作用、触感技术的成熟和网络接入和信息传感能力的大幅度提高。改革开放以来，随着我国经济技术的发展，我国紧随世界发展潮流，不断地发展自身，在互联网发展过程中不断创新，发展物联网实现全国物流事业的大幅度发展。通过对物联网的研究和物联网相关人才的培养，我国已经荣升为物联网国际规则制定的主导国之一。

2 物联网核心技术分析

2.1 射频识别技术。射频识别技术是物联网应用过程中重要的识别技术。射频识别技术俗称电子标签，通过射频符号自动识别射频对象，对其进行存储、标识、登记和管理。其中射频识别系统由电子标签、读写器和天线组成。当带有电子标签的物品经过特定的信息读写器时，无线电波可将将标签中存储信息通过天线迅速传递到相应的电子网咯当中。于此相适应，每个产品都有自身独特的编码，当射频识别系统使用不同标准时，物品的识别就受到了不同程度的限制。射频识别系统广泛应用于物流、零售、服装业、制造业、医疗、防伪、身份识别、交通等各个领域。

2.2 无线传感技术。所谓无线传感技术是指大量传感器节点通过无线通信连接的方式形成的无线网络系统，其目的是通过各个传感器的协作和感知不断地整合搜索各个传感器地域内的对象信息，它基本能实现数据的采集量化、处理融合和传递应用。其中传感器原理由敏感原件和转换原件组成，其体系也逐渐表现为平面拓扑结构和逻辑分层结构，无线传感系统优势比较明显，特点显著，它是大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠的网络、应用相关的网络并且是与以数据为中心的网络。但与此同时，其在应用过程中也有相应的限制，比如电源能量的有限性、通信能力的有限性，和存储计算能力的有限性。无线传感技术是在传感器原理上有意义的一次重大突破，虽然现阶段有些局限，但是随着技术的进步终会超越瓶颈，更加发挥技术的有效性，造福人类。

2.3 中间件。物联网要实现人和物体之间相互连接、相互影响的特殊效果，就注定要忽略和隐藏其下层技术应用的复杂应用性和上层技术的广泛适应性。这就需要承接上下层之间桥梁，这种设备就称之为――中间件。中间件为底层设备提供了很好的交流平台，实现各种技术之间的交流、关联、整合、协作。中间件技术的优化更加提高了技术的应用效率，加大了资源的转化能力，一定意义上避免了资源的不合理浪费。

2.4 安全保护隐私技术。安全保护隐私技术是互联网发展过程中比较注重的一项技术，在保护客户人身财产利益方面，互联网技术投入了大量的人力物力资源，相应地，在物联网的发展过程中也更加注意隐私安全的保护。安全设施的建立，安全保护措施主要体现在编码的有序性和唯一性，由于每个编码对应一个产品，使其更大程度上提高了效率，也保障了安全。

2.5 其他关键技术。在物联网的发展过程中，出现了大大小小的难题。当物联网发展成熟，就会需要大量的数据接口，这时移动网络就会发挥特殊作用；与此同时，在互联网发展过程中，互联网作为其发展主要基础和保障也将会有更大的发挥空间。随着物联网全群范围内的推广，云计算等先进互联网技术也不断渗入到强大的物联网，为其提高效率做出强大的动力支持。

3 物联网应用前景展望

物联网发展始终以实用家居目的为核心。在未来的社会生活中，追求舒适安逸生活更成为人类发展目标，经济的快速发展更将成为人们享受良好生活的重要物质保障。物联网应用于家庭，会有智能电力、智能家居等通过一系列智力组合而成的庞大家居智能网络。还会有帮助治理社会治安的智能城管等，利用现代技术避免、解决人与人之间的不必要的矛盾和冲突。同时，二维码等检测系统的应用也给生活带来更加广泛的保障，例如，羊肉、牛肉的二维码应用能后让消费者通过扫描二维码知道此种动物的生长历程，更加保障消费者民益。

4 结语

物联网发展是既互联网发展过程的又一大新兴网络产业，物联网有其不可替代的优势，但是也有相应的局限，比如针对这种新兴网络相关的法律法规和规范还没有得到完善，技术和相应的规范指导得不到统一，同时物联网技术自身也有不可避免的局限，射频识别系统有待进一步的完善，无线感应系统也需要进一步扩大网络覆盖面积等等。物联网的发展必然会推动相应经济的发展，应正视其在发展过程中的局限和瓶颈，不断地进行技术创新，推动技术和经济的双重发展。

参考文献：

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中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）04-0076-03

0 引 言

21世纪人类社会正步入信息时代。世界正处在一场新的技术革命之中，这场技术革命的中心就是物联网。物联网概念的本质就是将人类的经济生活与社会生活、生产活动与个人活动都放在一个智慧的物联网环境中运行。物联网为人们提供了感知中国与世界的能力，也为技术创新与产业发展提供了前所未有的机遇。

2011年1月21日国务院正式颁发《关于加快长江等内河水运发展的意见》，要求利用10年左右时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。为落实交通运输部“关于贯彻《国务院关于加快长江等内河水运发展的意见》的实施意见”，长江航道局2012年工作会议提出，加快数字航道和智能航道建设，到2015年基本建成长江干线数字航道，初步建成长江干线智能航道。随着长江“数字航道”建设的启动，长江航道信息化建设经历了一个快速的发展历程，在电子航道图建设、航道测量、信息基础设施建设等方面取得了一系列的成绩，已经初步具备由数字化向智能化转变的条件。要实现航道数字化向智能化的转变，就需要一系列诸如物联网、自动控制、人工智能等核心技术研究做支撑，其中物联网方面的部分关键技术尤为重要。

1 物联网的概念

物联网的概念产生于20世纪90年代，其英文名为Internet of Things（IOT），被视为互联网的应用扩展。应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。

物联网概念的兴起，很大程度上得益于ITU的年度互联网报告，但截至目前确切的说还没有形成一个公认准确的定义。根据目前对物联网技术特点的认知水平，在比较各种物联网定义的基础上，比较普遍的一种定义是：物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上，针对不同应用领域的需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体自动获取物理世界的各种信息，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、智能分析处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统[1]。

2 物联网关键技术

物联网的多样化、规模化与行业化的特点，决定了物联网涉及的技术种类非常多，本文需要从物联网应用系统设计、组建、运行、应用与管理的角度，将多种技术归纳为几项共性的关键技术。

2.1 智能感知技术

智能感知首先是RFID无线射频识别技术。RFID无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。其关键技术主要包括产业化和应用两个方面。其中，RFID产业化关键技术主要包括标签芯片设计与制造、天线设计与制造、RFID标签封装技术与装备、RFID标签集成、读写器设计等；RFID应用关键技术主要包括RFID应用体系架构、RFID系统集成与数据管理、RFID公共服务体系、RFID检测技术与规范等。

其次是传感器与无线传感器网络技术。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器技术的发展主要表现在智能传感器与无线传感器两个方向。智能传感器的关键技术主要表现在传感器的系统结构设计方面。结构设计上除了需要具备自学习、自诊断与自补偿能力、复合感知的能力，还要具有灵活的通信能力。无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，有很多的关键技术有待发现和探索。从目前国内外研究现状来看，主要集中在以下几个方面：介质访问控制协议、网络拓扑控制与路由协议、节点定位、时钟同步、数据管理与数据融合、嵌入式操作系统和网络安全等。

2.2 嵌入式技术

嵌入式系统是一种专用的计算机技术，常作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术的关键研究点主要有专用芯片设计制造、嵌入式硬件结构设计与实现、嵌入式操作系统研究、嵌入式应用软件编程技术、微机电（MEMS）技术与应用等。RFID读写器、无线传感器网络节点就是目前比较流行的微小型嵌入式智能设备。随着信息技术的快速发展，嵌入式的尖端科技比如可穿戴计算机、智能机器人等应用将会为人类社会带来更大的便利。

2.3 移动通信技术

移动通信是指通信的双方至少有一方是在移动中进行的通信，包括固定点与移动点、移动点与移动点之间的通信。例如，人们平时常见的一个用户在行进着的火车、汽车上用手机与一个固定电话或另一个手机通信，或者是两个移动的手机之间的通信都属于移动通信。移动通信系统的关键技术主要包括以下方面：宽带数字通信基础理论研究、宽带调制和多址技术、频谱利用率提升技术、无线资源管理、无线电技术、网络安全和QoS、基于Mesh自组织网络的接入网络架构体系、基于智能重叠网的核心网体系、移动通信网络协议、射频电路和电磁兼容等。4G通信技术是继3G之后的又一次无线通信技术演进，我国的自主知识产权的移动通信标准TD-LTE正式成为4G的两大国际标准之一，标志着我国首次在移动通信标准上实现从“追赶”到“引领”的重大跨越。移动通信的另一发展方向就是机器到机器（M2M）的终端通信，M2M的潜在市场不仅限于通信业，由于M2M是无线通信和信息技术的整合，它可用于双向通信，如远距离收集信息、设置参数和发送指令，因此M2M技术可以有不同的应用方案，如安全监测、自动售货机、货物跟踪等。在M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，还有一些其他技术，如XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术。

2.4 海量数据处理与融合技术[2]

面对物联网数据海量、多态、动态与关联的特征，物联网数据处理需要重点解决以下几个关键技术，分别是数据格式与标准化、信息融合技术、中间件与应用软件编程技术、海量数据存储与搜索技术、数据挖掘与知识发现算法。物联网的海量数据除了来自传感器节点、RFID节点以及其他各种智能终端设备全天候产生的数据外，各种物理对象在参与物联网事务处理的过程中也会产生大量数据，在进行海量数据存储时需要数据库、数据仓库、网络存储、数据中心和云存储技术的支撑。数据融合中心对来自多个传感器的信息进行融合，也可以将来自多个传感器的信息和人机界面的观测事实进行信息融合（通常是决策级融合）。提取征兆信息，在推理机作用下，将征兆与知识库中的知识匹配，做出故障诊断决策，提供给用户。在基于信息融合的故障诊断系统中可以加入自学习模块，故障决策经自学习模块反馈给知识库，并对相应的置信度因子进行修改，更新知识库。

同时，自学习模块能根据知识库中的知识和用户对系统提问的动态应答进行推理，以获得新知识。总结新经验，不断扩充知识库，实现专家系统的自学习功能。

2.5位置服务技术

位置服务（Location Based Services，LBS）又称定位服务，是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动终端的位置信息（如经纬度坐标数据），提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。位置服务实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。位置服务关键技术主要涉及位置信息的获取方法，GPS、GIS和网络地图应用技术，以及位置服务的方法。位置信息获取目前比较主流的方法有移动移动通信定位、基于无线局域网定位、基于RFID的定位、无线传感器网络定位等。

2.6 信息安全技术

物联网信息安全技术研究目的是保证物联网环境中数据传输、存储、处理与访问的安全性。主要关键技术有以下方面：物联网安全体系结构研究、网络安全防护技术、密码学及在物联网中的应用、网络安全协议等。

物联网安全体系结构的研究主要包括网络安全威胁分析、网络安全模型与确定网络安全体系，以及对网络安全评价标准和方法的研究；网络安全防护技术的研究主要包括防火墙技术、入侵检测与防护技术、安全审计技术、网络攻击取证技术、防病毒技术以及业务持续性规划技术；密码应用技术的研究包括对称密码体制与公钥密码体制的密码体系，以及在此基础上研究消息认证与数字签名技术、信息隐藏技术、公钥基础设施PKI技术、隐私保护技术等；物联网的网络安全协议研究主要包括网络层的IP安全协议、传输层的安全套接层协议（SSL）、应用层的安全电子交易协议（SET），以及它们在物联网环境中应用的技术。

3 物联网关键技术在内河航道的应用探讨

首先，应用RFID技术可以进行通航船舶流量的统计[3]。内河航道尤其是长江中下游，船舶运量非常繁忙，如何有效地分析统计某时段通过的船舶数量、船型、吨位和实际载货量，成为一个重要课题。运用智能感知技术，在通航船舶上安装RFID电子标签，在航道上安装读卡器，RFID电子标签内记载船舶的基本信息数据，以此建立一个基于RFID射频技术的船舶状态信息采集平台，就可以很好地解决船舶流量统计问题。若将其与电子航道图系统集成，应用效果会更好。

其次，应用ZigBee无线传感器网络技术可以开展航道数据的采集，构建“感知航道”[3]。 利用航道沿线的固定监控点作为基干，建立一个有线光纤基干网络，供视频数据传输。以基干网络的各监控点为中心，在每个监控点的航道沿岸周边，建立起由ZigBee技术构成的近地、自组织、低功耗的无线自组织网络（即无线传感网）。将各种传感设备（水位、值守传感器等）通过无线传感网络以无线方式进行连接，实现航段的无线覆盖和传感器热插拔。无线传感数据通过无线传感网络由最近的监控点传入有线基干光纤网络汇聚至设在指挥中心的传感前端服务器。这样，通过感知数据的自动采集和传输，就可以在航段构建一个航道感知网络，实现自动航道感知。

第三，应用位置服务技术可以实现航道维护船舶的动态监控。将GIS地图显示技术和GPS定位技术结合，利用位置服务技术对船舶当前所在的位置数据进行采集，通过GPRS/CDMA无线通信技术采集的数据发送到航道管理中心服务器，管理中心的航道船舶监控系统实时调用位置数据对航道船舶进行远程监控，在地图上实时了解辖区维护船舶的工作动态，可以达到很好的监管效果。

另外，应用云计算技术可以实现航道数据的分析和处理。随着物联网广泛应用于航道方方面面，各种传感器、船舶终端之间不可避免会产生大量动态数据。位于终端的数据处理单元配置相对较低，处理大量数据必然会力不从心，可能会达不到要求的时效性。通过应用云计算技术，让云端处理数据并将结果回传或直接传至航道数据中心，就可以快速准确地解决航道终端数据分析和处理的问题。

4 结 语

物联网的发展具有深厚的信息技术及相关专业的技术基础，有着强烈的社会需求，是社会信息化的深化和发展，是我国两化融合的切入点。随着物联网技术在内河航道应用的逐步深入，必将为推动数字航道向智能航道的转变提供强大的技术支撑，必将加快实现我国智能水运交通事业的发展进程，必将为内河流域百姓的生产生活带来更大的便利。

参 考 文 献

[1] 吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2] 刘仰华.物联网数据处理技术[J].信息与电脑，2012（7）：93-94.