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.

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0049-01

随着嵌入式设备研发的深入及物联网技术的广泛应用，智能型物体的数目及种类日益增长，使得物联网设备在人们日常生活中不断得到普及。数字化、网络化技术的发展使控制器节点、传感器节点、射频识别及电视、空调等家电设备可以利用互联网协议、无线通信协议实现信息传递及交换。物联网技术引发了信息产业的新一轮浪潮，具有无限的商业价值。基于Web的物联网应用体系架构和关键技术研究具有重大的现实意义。

1物联网概述

物联网（The Internet of things）利用具有感知能力、计算能力、执行能力与通信能力的不同设备来获取物理世界相关信息，并通过网络连接进行信息传递、协同及处理以达到人与物、物与物通信的目的。物联网感知环节的异构性很强，为达到异构信息间的交流和互操作，需要建立一个开放、分层、可扩展的网络体系结构作为未来物联网的框架。

为解决物联网出现的应用碎片化、开发周期长且门槛较高的问题，产业界已制定出一系列较为成熟的低功耗物理层及传输层网络协议以实现异构设备间的互操作。不过相关技术标准将重心放在网络层角度将智能物体进行整合，而异构的嵌入式设备间从应用层角度看仍然互相孤立而不兼容。虽然传感器技术及网络互联互通在物联网技术发展的现阶段均已相对成熟，但应用层面上的异构的嵌入式设备应用层标准不同及业务平台的独立造成了物联网业务应用开发门槛高的现状。为推动物联网业务应用层面的创新，就需要一个开放、分布式及支持大规模部署的体系架构并为其提供统一的接口标准，保证异构设备及平台间的相互操作和资源服务的高效整合。

2基于Web的物联网业务环境架构

WoTSE模型的层次与传统OSI模型有所不同，并不严格要求下层屏蔽上层具体的功能细节。在WoTSE模型中，基于物联网设备生成智能物联网应用的开发门槛及易用性随层次的逐渐叠加而不断升高。WoTSE的结构层次包括设备接入与能力抽象层、资源聚合层及基础智能服务支持层三个层次。基于Web的物联网业务环境层次化模型如图1所示。

设备接入和能力抽象层是WoTSE结构的第一层，从应用角度看，其主要作用是保证应用可以持续接入不同物理设备提供的相关数据、服务资源。为提出将物联网设备无缝整合到Web的方案而采用REST风格架构并参照Web标准的设计思想。该层能够提供将无Internet能力的物联网设备接入Internet中的基础服务，也可以将物联网设备的功能、服务依据REST原则进行抽象以提供对外部开放的服务。一般采用将物联网设备井智能网关或直接整合方式接入互联网中。除此之外，该层还需与物联网应用特点相结合以提供如数据缓存、调度等一些高级的管理功能。

图1基于Web的物联网业务环境层次化模型

设备接入和能力抽象层使开发者可以经Web API调用实现对Web化物联网设备节点上相关数据及服务的直接访问而降低了应用门槛。不过在业务流程较为复杂的情况下，仅依靠第一层提供的服务开发应用门槛仍然很高，这就需要资源聚合层提供一定的服务。资源聚合层的主要作用是利用业务流程引擎而提供面向资源的业务聚合、生成服务。通过编排、复用业务流程而实现物联网设备资源和商业应用间的聚合及垮地域、跨领域的服务协作。

物联网设备可以自动感知环境以获取物理世界相关信息，而信息的处理及分析可以给用户提供个性化、智能化服务。WoTSE中的第一层及第二层架构虽为开发者提供了以较低门槛获取物联网设备信息及聚合这些资源的服务的能力，不过要实现服务的智能化还需用户根据自身的特定应用形式的需求处理并选择基础数据及服务。这时的构建过程就需要较为专业化的工具而使开发门槛仍然较高。所以基础智能服务支撑层的主要作用就是面向开发者提供面向资源的上下文建模及推理基础服务以实现自动化、智能化服务。

WoTSE的具体架构从功能实体角度来说主要包括WoT业务网关（WoT Service Gateway）、WoT网关注册管理实体（Gateway Registration）、资源搜索管理实体（Resource Discovery）、业务聚合与应用生成实体（Service composition and Application generation）及上下文建模与执行实体（Context Modeling and Execution）。

3基于BPEL业务流的WoT智能资源聚合方法

WoTSE把智能设备中的数据信息及能力抽象为与REST风格相符的细粒度Web资源，该WoT资源能够反映出经设备层整合之后输出的SDS。业务流程往往被建模为BPEL文档并以XML形式存储。BPEL引擎可以依据特定的BPEL文档在生成并初始化流程实例之后进而执行流程。基于BPEL业务流的WoT智能资源聚合的实现需要BPEL引擎进行支持。既要同时支持对SOAP-based Web Service和RESTful Web Service的绑定及调用，也要支持将通用功能的业务流程抽象为Web Service以被其它应用调用。所以，Web Service适配、WoT智能资源绑定及调用与BPEL业务流复用是基于BPEL业务流的WoT智能资源聚合方法的重要组成环节。

WoTSE架构模型对于解决物联网出现的开发周期长且门槛较高问题非常有效。基于BPEL业务流的WoT智能资源聚合方法在兼容性及互操作性方面均具有一定优势。不过仍需要深入的研究以进一步优化Web标准在物联网设备上的应用，使物理网技术能够为用户提供更加自动化、智能化的服务。

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物联网技术在实际工作中的应用已经成为今后发展的必然选择，在计算技术、自动控制技术以及互联网技术快速发展的背景下，物联网本身所发挥的影响也越来越大。掌握其关键技术是实现科学合理应用的重要前提。本文对于这方面的分析有重要现实意义。

一、物联网概念及其特点

所谓物联网指的是物物相连的互联网，广泛意义上的互联网，物联网能够把世界网络整合到一起形成一种虚拟的通信网络。利用物联网将能够进一步提升建筑物智能化水平，对于实现智能社会也具有重要意义。在实际工作中物联网主要是利用信息传感设备来对相应设备进行科学高效管理的。物联网的应用实际上实现了物与物、人与人以及人与物之间的广泛信息交换，这样对于实现网络信息资源最大化的利用，对于整合互联网空间具有重要意义。

物联网自身有其特点，准确性、及时性、识别性以及智能化是物联网的典型特征。在实际工作中主要是利用信息传感设备来及时了解设备的实时状况，这样将能够实现物品管理、通信交流，最终将能够解决人物之间、物品之间的高效交流的问题。

二、物联网关键技术

物联网之所以能够得到广泛应用，主要原因是其中各种关键技术的有着重要的现实功能。这些关键技术主要是包含以下几个方面：

1、RFID技术。RFID技术本身又称之为射频识别技术，这一技术是由读写设备、数据处理设备以及RFID电子标签等组成。通过利用射频识别技术将能够实现对特定信息的有效读写，这对于及时跟踪物件，实现对物件的高效管理是有非常大的帮助的。正因为具有这样大的好处，因而能够实现广泛应用。在射频识别技术中，所有射频识别都是只有一个识别码，这样识别起来就会非常方便，更容易实现管理。

2、通信技术。这里的通信技术主要指的是互联网通信技术，所谓互联网通信技术网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。物联网应用过程中关键是要能够解决如何利用提高目前互联网通信技术性能从而满足物联网较低移动能力和数据能力的问题。这一问题如何能够实现有效解决直接影响物联网的科学应用。从当前实际情况来看能够满足要求的主要是3G通信、卫星通信、IP网络以及IEEE802.15.4等通信技术。

3、云计算技术。云计算作为一种新型技术在物联网构建中所起作用是非常重要的。云计算实际上是一种基于互联网的相关服务的增加、使用以及交付模式。云计算将能够提供便捷、可靠以及按需的网络访问，利用云计算技术将能够提供丰富资源。云计算的优势是非常明显的。可靠性高、可扩展、成本低以及通用性强是其明显优势。所谓可靠性高主要是通过利用数据多副本容错、计算节点同构可互换这些措施从而来保证，这样就会使得云计算比本地计算机可靠性变得更高。可扩展指的是云的规模是能够动态伸缩的，能够实现动态伸缩就能够满足就能够不同类型用户规模增长的需求。这样将能够扩展物联网的应用范围。

云计算技术的成本是非常低的。云计算运行过程中不需要企业花费昂贵费用来进行管理维护。云计算的通用性实际上就能够使得资源利用率得到有效提升。这样就能够帮助用户充分享受云计算的低成本优势。通用性指的是云计算是针对不特定对象实现应用的，这样在“云”的支持下将构造出千变万化的应用，即便是同一个“云”也将能够支持不同的应用运行。通过这样一种措施将能够真正满足实际需要。

4、信息安全技术。未来的物联网不仅要能够保证信息及时有效的传输，同时还要保证实现安全通信，信息安全技术的应用就是为了能够保证安全通信而采取的措施。在信息大爆炸时代，如何保证信息安全是人们需要认真思考的问题。物联网应用过程中也需要利用其自身框架以及各种技术从而来保证物联网实现信息的安全传输。要从物联网系统根源上来实现对信息安全的有效控制。

三、物联网应用前景

从今后的实际情况来看，物联网的应用范围将会进一步扩大，物联网所发挥的影响也将会越来越大。具体而言未来的物联网将会应用在以下几个方面：

1、在医疗行业的应用。物联网在医疗行业中的应用将有助于实现智能医疗，当前我国医疗行业改革正处于关键时期，传统医疗保障体制已经难以满足日益复杂的社会形势和人们日益高涨的需求。物联网技术在医疗行业中的应用将能够发挥更大的作用。具体而言物联网在医疗行业主要是应用在医疗器械管理、医疗服务、医药产品管理、远程医疗等多个方面。在这些领域中的应用对于提升医院医疗诊治水平和管理水平都具有非常重要的意义。利用物联网技术将能够实现病情信息、病人信息的实时记录、传输以及处理。不仅如此，医院内部、不同医院之间也将能够实现信息共享。这对于构建医疗网络系统是有帮助的。

2、在物流行业的应用。随着我国电子商务的快速发展，人们对物流行业的要求也越来越高。为了适应人们需求就需要加强物联网技术的应用。物联网的应用具体而言就是应用于货物从供应商到需求的传输移动过程中。在这个过程中的应用对于提升物流行业管理水平有着非常重要的现实意义。从目前我国物流行业信息化水平来看还是非常低的，企业本身还缺少系统的IT信息解决方案，对于客户的各种需求也无法及时有效地满足。

因此，在今后工作中就要利用到物联网技术。物联网技术的应用将能够使得物流产品能够实现及时追踪，物流过程也将能够实现可视化、物流配送将会变得智能化。物联网技术在物流行业所发挥的影响将会越来越大，今后物流行业物流成本将会迅速降低，物流效率将会得到有效提升。物流活动一体化将会成为今后发展必然趋势。

3、在节能减排中的应用。近几年来，我国的经济增长快速，各项建设也都取得了巨大成就，但是也付出了巨大的Y源和环境代价，经济发展与资源环境被破坏两者之间的矛盾日益尖锐，节能减排，抗击气候变化，与人们的日常生活息息相关。现在物联网已经成为业界公认的一大热点，如何通过物联网技术来实现节能减排也将成为学术界的一个研究热点。虽然目前物联网技术尚不成熟，但可以预见，这必将成为相关领域的研究热点。

物联网环境下的智能节能系统设计作为物联网应用的一个典型代表，它的设计与实现融合了大量的先进技术。首先，基于物联网的智能节能系统改变了传统的计量用电方式。物联网采集用电数据并保存到数据库中，借助于以太网将数据呈现给用户。其次，基于物联网的智能节能系统从多个角度以不同的方式将用电情况呈现给用户。物联网的智能节能系统，不仅会记录用户的整体用电情况，并且实时记录用户各个电器的用电数据，通过各种各样的图标将用电情况形象直观地呈现给用户。此外，基于物联网的智能节能系统采用反馈的机制节能。系统可以通过对用电数据进行横向和纵向分析，将用电情况反馈给用户。

物联网在实际工作中的应用对于满足人们日益高涨的需求具有非常重要的意义。本文对于物联网的分析将能够使得人们对此能够有深入认识。RFID技术、通信技术、云计算技术、信息安全技术是关键技术。在各个行业中的应用是今后发展的必然趋势，今后物联网所能够发挥的影响也将会越来越大。

参 考 文 献

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0 引言

物联网是世界范围内的第三次信息产业浪潮，前两次分别是计算机和互联网。在全世界范围引起了不小的轰动，因为它对于世界各国来说既是机遇也是挑战。只有合理的利用好了才能造福社会造福人类。物联网思想的基本成型是在上世纪末期，现在的思想和技术已经得以应用到实践中了，并且日趋成熟与完善。在世界范围内的各个领域都有所推广，一定程度上提高了工作效率，降低了工作成本，满足了市场的智能化、便捷高效环保的诸多需求。本文将主要物联网作用巨大得以实现的一些核心技术，和根据这些优势，可能的市场拓宽领域，及未来的发展方向还有存在的一些问题的解决对策进行深入的探讨和分析，做出比较合理有价值的评价。

1 物联网的关键技术分析

1.1 传感器的技术应用

传感器，顾名思义，就是根据接收到的外界感受（光、热等）传达信息的设备。在物联网中，传感器可以说是核心设备，它的主要作用就是能够感受出物联网的内部和外部的运行环境如何，是否安全或者满足处罚条件等[1]。它基本保证了在物联网中能够进行信息的传递与交流，信息的采集识别与分析以及在分析后通过系统进行及时性的反馈从而做出正确的判断与抉择。随着时代的发展与科技的进步，对传感器的要求已经越来越高和严格。传统的传感器往往是机械式和需要人工不断配置的，很繁琐根本无法满足现在市场的需要，新型传感器对此加以改进，形成了自动化和网络化。更有甚者已经达到了嵌入式网站工程式的传感器要求。这些传感器的所有节点都是细小的，并被合理有序的安排在监管区的各个部分，通过无线的方法传输信号，把所有的节点有效的组织在一起，彼此之间能很好的交流信息，构建成了一张网络[2]。所以通常称之为无线式的传感器网络结构。传感器实现了网络化的功能，标志着物联网的发展，具有里程碑意义。目前我国技术研究所对传感器的研究和发展主要包括了传感器的底层部分的协议控制和网络组成方法的研究，以及传感器存在的安全方面的研究和应用网络化技术加以管控等方面的探究性技术研究。

1.2 新一代网络协议IPV6的应用取代以前的IPV4

在IPV6出现之前，IPV4已经使用的相当广泛了，随着网络的迅速发展，IPV4有限的地址已经满足不了越来越多网民的需要，为此，IPV6开始被提出和应用到当前网络中。IPV6拥有着更多的网络地址，可以源源不断的使用，很好的满足了市场的需要，供物联网的终端使用。同时IPV6在安全方面，其自带的安全体系比IPV4复杂和有效的多，是IPV4无法比拟的，可以很好的阻挡一些网络黑客的攻击。主要是IPV6的协议堆中自带了IP Sec协议，这个协议很好的保证了两头的数据在交流通信前经过了严格的安全加密措施，给黑客的查询和捕获制造了难度，这也是IPV4没有的。所以总的来说，IPV6比IPV4在安全方面做得更好。另外，IPV6的数据还使用了一个二十位（数据段）的流动标记字段和一个八位的类（class）字段进行识别后再传送[3]，传送的质量因此远大于IPV4。这就是当前的物联网采用的大多是IPV6而摈弃了IPV4的原因。IPV6自身还带有很多优越的特性，比如网络地址的智能化分配和管理、非静态性的主机地址等等。从以上诸多优势来看，IPV6是决定了物联网能否实现的根本原因之一。

1.3 自动识别和监控技术

目前，对物联网使用的人工自动技术的主要用途和目的，在于能够自动识别出计算机。主要是依靠人体大脑的感觉，包括冷、热、光等，进行收集和分析。做出与之相类似的行为。简单的来说就像是小孩学走路一样，根据大人做出的动作进行简单的模仿。从而就能够对它进行控制和管理，以及做出下一步我们对其要求的指示。和人类不同的是，它不需要消耗很大的能量（化学能和物理能等），而且所需的空间往往不会很大。这就是它的一些主要优点所在了[4]。在物联网的发展步骤和变化过程中，只有能够通过环境，根据一定的模仿完成相类似的动作行为，才能够去加以进行管控，达到我们所要求的目的，并给以分配下一个行为的指令，完成其连贯性，和加强相互之间的信息的交流与沟通。这是物联网进行判断和分析的主要参照面。

1.4 云计算技术和射频识别技术

云计算技术的定义是在互联网的基础上添加和运用及交付相关的服务的一种模式，也是借助互联网来获得变化性的可以扩展的虚拟化的资源信息。它拥有很强大的运算和处理数据和信息的能力，很好的满足了日益扩张的市场需求。而伴随着物联网的兴起和发展，越来越多的终端诞生并添加精确了，这个数量是庞大的，普通的数据库根本无法存储和处理。只有借助云计算，它能很好的容纳和处理这些海量的终端数据，给物联网带来了一种高效快捷的保存和计算的技能，同时提供了互联网供物联网使用。射频识别技术，能够完成不接触性而达到传送信息的目的[5]，并且可以利用传送的这些信息进行辨别和判断。它的主要机制原理是，在物联网中发射射频类型号，这些信号会经过电磁场或者空间耦合磁场，从而把信息不相接触的传送出去了。现在已经被广泛的应用到了人们的生活和生产中，例如便利店，快递公司等等。

2 物联网的应用前景

2.1 应用到我国的医疗事业中

我国的医疗事业是庞大的，有着纵横交错的部门和体系。如何进一步提高其工作效率是当前任务之急。通过物联网，可以有效快捷的分类出各药品的详细信息，并通过物联网的云计算，纳入到云数据库中，通过互联网，可以在线咨询和购买，还有云计算自身带有的强大计算功能，可以把每天的生产数量、交易数量、金额结算等都有详细的账本记录，供国家相关部门及时的查阅和管控，促进了我国的医疗事业走向健康的发展道路。记录的详细信息主要包括了药品的具体生产所在地、规格、名称、运输和使用过程等等。这些数据都使用电子数据进行存储，方便整个流程的全部合法有效的监督，还可以利用互联网的射频识别技术构建完整的医院卫生的监督管理体制，这样就可以对社会的检疫过程中检测出的病毒，进行全程性的定位和跟踪到个人，并进行有效的管控，防止疫情的扩张。

2.2 应用到国家电网中

我们国家的电网已经有很广阔的覆盖范围，从城市到乡村，每家每户每天都离不开电，如何进行有效的管控是个存在的重要问题。运用物理网，可以构建起一张智能电网。通过加入计算机技术和数字化信息技术还有传感器及嵌入式处理器等等，形成的是一种自动化的网络型体系。该体系融入了所有的能源，并加入进互联网，且由于运用了传感器可以进行分布点式管控，任何时刻都能够有效和及时性的监控电网中所有用户的用电情况，并进行相关的数据记录。它的形成和搭建的根本目标不仅是能让我国居民能够安全的用电，更能够保护生态，避免不必要的浪费和污染。更能有效的带动物联网技术在其他领域的推广。

2.3 应用到国家交通管理中

我们国家的交通一直存在着很多问题和缺陷，不仅是由于我国人口多，出行工具多式多样，在不断的增加。尤其是大城市例如：北京、上海。存在着很严重的交通堵塞情况，尤其是在早晚的上下班高峰期。更多的还是有很多人缺乏交通安全意识，每天的交通事故数量也很庞大，不仅是资源的浪费更有严重的人员伤亡。把物理网应用到我国的交通管制中，可以起到很好的改善作用。可以加强对各个路段和事故的及时性网络检测与跟踪。各区域的信息采集设备也能够增加，有些路段已经实现了全程性管控，有效的缓解了交通拥挤现象并很大程度保护了司机的安全，提高了交通的管理效率。

3 结语

综上所述，近几年，国内的物联网的发展速度相当迅速，它拥有着自身的无可比拟的巨大优势，所以拥有着很广阔的应用前景，目前已经有了一定的推广，必须扬长避短，进行更大范围的普及，让物联网造福人类造福社会，进一步促进我国的发展。

参考文献：

[1]海客.物联网：不谈概念只谈应用[J].创新科技，2010（05）.

[2]阳奇.我国环保物联网发展面临问题初探[J].中国科技信息，2013（18）.

[3]赵惠怡.试论云计算在智慧物联网中的渗透[J].科技致富向导，2011（03）.

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从本质上来说，物联网是将所有与社会大众日常生活及工作相关的物品，在传感设备或是射频识别技术的支持下，与互联网网络加以有效连接，其连接的对象是“物体”，能够实现针对对象识别与管理的智能化发展，综合优势显著。

1 物联网中的关键技术分析

物联网从本质上来说属于信息网络系统的一种表现形式，其最为显著的特点在于：在感知信息的过程当中通过对传感标识器的合理应用，实现了信息感知的智能性，在实践应用中能够为人、物、自然的有效沟通与交流建立关键纽带，在现代科学技术的发展中有着至关重要的意义。具体技术体现在以下几个方面。

（1）传感器技术：物联网中的“联”体现在传感网、通信网以及因特网这三者之间的有效融合，建立在智能传感网技术这一中心之上，确保三者之间各关健信息的安全与可靠传递。在现代社会的发展过程当中，传感网发挥着连接现实世界、物理世界以及数字世界的重要职能。通过对传感器技术的合理应用，能够借助于对微型传感器设备的高效利用，实现对各相关信息的有效感知与处理。在传感器技术的应用过程当中，相关信息能够在嵌入式系统操作平台当中进行综合处理，并借助于无线通信网络的支持效能，将这部分已属于感知状态的信息传输至用户终端内部，达到提高计算覆盖性的重要目的。需要特别注意的一点是：为最大限度的保障传感器技术的应用有效性，需要做好对网络节点的处理工作。在配备传感、处理、通信等相关工作单元的基础之上，实现对信息的有效采集、融合以及传递。实践证实：传感器技术的应用具备低成本、低功耗等特点，在物联网体系发展中占据着至关重要的一席，因而备受关注。

（2）射频识别技术：在物联网技术发展体系当中，射频识别技术最为显著的特点在于：其对于信号数据的识别不但实现了自动化，同时也实现了建立在非接触模式下的识别。在当前技术条件支持下，射频识别系统主要有阅读器设备以及电子标签设施这两个方面所构成。电子标签当中覆盖有与物体信息相对应的数据，能够较好的附着于物体内部，相对于传统意义上的条形码模式而言，电子标签能够更好的针对物体进行动态性跟踪与定位，同时在有效提高了标签数据的读取距离，借助于密码保护的方式提高了数据存取的安全性与隐私性。

（3）地理信息系统技术：物联网作为物理基础的关键项目，需要通过传感器定位以及动态信息空间定位的方式，确保其上述职能能够得到充分发挥。在此过程当中，地理信息系统主要负责为物联网实现地理基础职能提供最为关键的空间支持，同时兼顾对关键数据信息的处理、分析以及建模。特别是在“智慧地球”项目建设不断发展的过程当中，地理信息系统中的地图服务功能自常规意义上的二维显示发展成为三维显示，并在服务对象方面做出了扩大，实现了空间信息与非空间信息的高效联动，由此而产生的综合效益及其优势极为显著。

2 物联网技术的应用分析

在全球经济一体化进程不断加剧以及信息产业建设进程持续发展的过程当中，国内外大量行业与领域均展开了对物联网技术的研究与应用力度，在物联网技术理论研究不断更新的同时，其实践应用也呈现出了蓬勃的发展趋势。对于我国而言，现阶段，物联网技术在物流行业、交通运输行业、农业等相关领域均得到了广泛应用，且取得了极为显著的成效。具体可归纳为以下几个方面。

（1）物联网技术在物流领域中的应用：物流行业通过对物联网技术的应用，能够实现整个信息化操作平台的集成性与智能性发展，能够在物流作业当中，针对物流包裹进行统一的编码处理，并为其对应相关的电子标签，提供相关电子数据信息，确保能够在包裹的物流传输过程中，对其进行有效且动态的监控，并将监控数据及时反映至消费者面前，从而达到提高物流传输及服务质量的目的。

（2）物联网技术在交通运输领域中的应用：物联网技术在交通运输领域中的应用可提高对交通信息的采集质量。在有效的采集区域当中，可通过对传感器设备的合理应用，将行使至有效采集区域内部车辆的行使速度、行使状态信息加以有效收集，并传输至中心处理平台当中，为交通运输行业相关工作部门对车辆行使的管理提供必要的数据支持。与此同时，还可将射频识别系统应用于车辆当中，实现车辆与其电子身份标识之间的有效对应，提高对车辆的监督管理力度。

（3）物联网技术在农业领域中的应用：农业产品要想实现智能化的发展与管理，就需要加大对于物联网技术的合理应用。借助于无线传输信号，实现对农作物生长相关数据的有效传输，通过对远程控制功能的应用，及时调整相关参数，为农作物的生长提供一个稳健的环境条件，达到提高农作物质量与产量的目的。

3 结语

现阶段发展相对较为深入与成熟的物联网技术包括传感器技术、射频识别技术以及地理信息系统技术，将其应用物流领域、交通运输领域以及农业领域等均可起到显著的效果。本文试针对以上相关问题做详细分析与说明，希望引起关注。

参考文献：

[1]黄辰，张伟，李可维等.基于网络编码的无线物联网多中继协作切换机制[J].电子学报，2012.40（10）：1954-1957.

篇10

中图分类号：TN915.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 01-0033-02

作为一种跨学科的新兴技术，物联网正在通过其特有的方式越来越深入的影响着我们的工作和生活，来自于各行各业的生产方式和生活方式的改变，使得物联网的应用基础和应用范围越来越宽泛，尤其在成为国家重点发展的“五大战略性新兴产业”之一之后，物联网更是得到了突飞猛进的进步[1]。作为一种通过信息传感设备，将物品和互联网连接起来进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控与管理的网络，物联网改变了传统的事物处理模式，对信息技术应用于社会发展的不同提供了新的基础。煤炭开采是我国能源战略的一个关键领域，将物联网技术应用其中，促进其信息管理的高效化，具有十分重要的现实意义。基于此，本文首先阐述煤矿物联网信息系统的架构，然后对物联网的关键技术进行了分析，最后，从多个不同的视角给出了物联网技术在煤矿信息管理中的应用。希望通过本文的工作，为煤矿物联系统的构建，不同环节、不同部门间的便捷通讯，以及实现煤矿人员、设备、环境和管理四类要素的综合优化，提供一定的可供借鉴的信息。

1 物联网信息系统的架构

按照统一规划、统一部署、统一管理、统一接口和统一标准的要求，物联系统的设计工作主要分为以下三个层次进行：感知层、网络层和应用层[2]。其中，感知层的主要构成包括感应器、读卡器、条形码只读器和视频摄像头等，其工作原理是：把由感知层获取的数据经由通讯模块传输到控制计算机，以此来完成对数据信息的检测和采集；对网络层而言，其工作原理是通过互联网、移动通信网或者计算机局域网，以及它们自建的融合，实现数据信息的准确传输；而在应用层，要完成的主要工作是对数据信息进行综合分析与处理，做到对设备、人员的智能化的控制和调配。将物联网技术应用到煤矿信息管理中，还要进一步的完成以下工作：在感知层，需要在地面井口、煤台、井下等相关场所安装视频监控与传感设备等相关感应器，实现矿井传感设备的数据接入、传输与汇总等；在网络层，需要通过对“分级监管，分级响应”机制的运用，搭建起煤矿物联架构，其中主要涉及到矿井监控数据流转网、煤矿企业、市级分控中心等数据专线；在应用层，要进一步的全面构建井下视频监控、人员定位、排水系统、安全运输等相关的系统。

2 物联网的关键技术

2.1 网络层关键技术

在物联网的网络层，所需要的关键技术包括以下几个方面：长距离有线通信技术、无线通信技术以及网络技术等。由于网络层处于物联网的中间部位，主要负责感知数据管理和对相关的数据信息进行分析和处理，因此可以将其看做是物联网数据的中心，是物联网的核心技术部分[3]。在这些关键技术的协助下，物联网的网络层能够将感知层（最为基础的一层）获得的信息进行无障碍、高效的传输，能够有效的解决感知层所获数据的长距离传输。这些数据同时还能够经由移动通信网、国际互联网、企业内部网以及各类专网和小型局域网等进行网际间的传输。尤其在“三网”合并之后，有线电视网进一步担负起了物联网网络层的一些功能，这不但对物联网的发展是十分有利的，还会因能够构建一个全国性的、庞大的、综合的业务管理平台，使物联网应用到更多的经济社会发展领域。

2.2 应用层关键技术

应用层是物联网整体架构中最为关键也是最后的一个层面，在这一层面所需要的关键技术包括M2M技术、云计算等。其中，M2M技术指的是通过对通信技术、自动控制技术以及软件智能处理等相关技术的结合，实现对机器设备信息的自动读取与自动控制[4]。在物联网整体架构中，M2M技术的应用目的是使机器设备具备“活性”，都能够连入网络，并具有一定的通信功能；而对云计算来说，这是一种在分布式处理、并行处理与网格计算的基础上发展起来的新技术，已经在社会发展的多个领域得到了广泛的应用。在物联网中应用云计算技术，能够有效的提升对数据信息的处理和存储能力，在带宽等方面具有极高的性价比，在当今物联网技术的组成结构中不可或缺。这一技术不但能够为不同“种类”的物联网提供统一的服务交付平台，还能够降低数据处理成本，提高应用效率。

2.3 感知层关键技术

感知层在物联网的整体架构中处于架构的最底层，可见，它是物联网整体发展与应用的基础和前提，在物联网的功能中具有核心的地位。作为物联网架构中的最为基本一个层面，感知层的作用是十分明显和重要的。在这一层面，所需要的关键技术主要包括以下几个方面：对信息和数据的检测技术、中低速无线传输技术、有线近距离传输技术等。通过对这些关键技术的应用，能够在各类集成化的微型传感器的协作下，实现对各类环境和监测对象进行实时监测、感知和采集的目的[5]，也能够通过对嵌入式系统的应用，实现对信息的处理，并在随机自组织无线通信网络的协助下，以多跳中继方式将所感知到的信息、数据传输至接入层的基站节点或者直接接入网关，最终实现物联网的全面覆盖。

3 物联网在煤矿信息管理中的应用

3.1 在无线/有线一体化调度中的应用

对煤矿信息管理的未来发展而言，“智慧矿山”是其一个重要的发展模式和煤矿信息管理的重要保障手段。在煤矿物联网的整体架构中，无线/有线一体化调度通信正在成为今后的发展趋势。这种新的信息管理系统，集井下移动通讯、视频监控、人员定位、应急救援通信和工业以太环网以及无线/有线一体化等为一体，实现了“六网合一”[6]。在这一应用过程中，系统采用模块化的设计方式，目的是能够使用户便于对各子系统的选和扩展。这种“六网合一”的模式使物联网系统在整体造价、设备线缆安装架设工程量和维护量方面实现了较好的优化，系统的扩展能力也得到了大幅的增强。此外，该系统还具有进行应急通信的功能，而当系统中的任何一个分站或者光缆等设备发生故障以及遇灾害损坏时，系统都能够在“即时重构自愈功能”的协助下，使故障的排除和系统的工作分开进行，提高了系统的整体运行效率。

3.2 在物流信息管理中的应用

煤矿的物流管理是其整体功能中不可获取的一部分，无论是在运输、装卸、搬运、存储以及信息管理等各个环节，都需要物流的参与才能完成。其中，物流信息化系统平台的构建对提升煤矿物联网的运行效率，提升煤矿的整体运行效率具有十分重要的意义。在煤矿信息系统中构建物联网，需要对物流、人流、车流以及危险品的过程数据进行有效的集成和加工处理，最终要在安全生产管理与实时过程控制两者之间构建一个综合管理的通道或者平台，最终实现两者之间的信息“无缝”交换，各类物流职能之间的紧密集成等。其具体做法是，首先要在关系数据库系统的基础上，对各应用系统进行集成，实现信息共享和交互，然后以这一平台为基础，把煤矿中分散的物流、人流等各子系统进行有效的综合，将监测监控、告警、协同作业等附加功能融合进去，最终实现煤矿运行的多级、分层和实时管理和监控，使基于互联网的煤矿运行能够符合安全规程，提升物联网的应用的效率和效果。

3.3 在煤矿设备管理中的应用

将物联网技术应用到煤矿设备管理是物联网在煤矿信息管理中的一个典型应用，不但能够完成对各类煤矿运行监测参数的的数据信息采集，还能够实现对数据的存储，并通过实时显示和图形显示的方式，为井上的监控中心提供一定的可供参考的数据信息，这些数据信息包括各类参数指标、井下设备的报警、断电等信号，其目的在于能够有针对性的对设备进行调节，以井下适应湿度、温度、风压和瓦斯等环境因素的改变，最大限度的实现井下各类设备信息的自动实时录入，以此来对设备的工作环节进行准确的记录，尽量降低事故的发生频率。这样一来，井下各类设备的工作状态就能够及时的反馈给井上的监控中心，井上的工作人员就能够通过相关的数据信息更好的控制井下设备的正常运行。当出现了设备故障、需要进行检修时，便能够通过物联网和互联网等相关通信网络，及时的与远程的厂家进行联系和协同解决，第一时间实现对设备的跟踪和检修，保障井下工作正常的运行。

3.4 在人员、机车定位中的应用

物联网技术应用到煤矿信息管理中的另一个领域便是对人员、机车等的定位。这一系统的搭建主要由标识卡、读卡器、网络传输系统以及上位机和系统软件等完成。在人员的定位方面，需要为相关人员安装人员定位系统标识，并经由这些标识直接将其信息接入到物联网的信息化系统管理平台之中，并通过读卡器、网络传输系统、上位机和系统数据库软件的应用，将人和其他设备区分开来；对机车定位来说，系统要将标识卡以1-3m的间隔安装在井下巷道的顶壁上，完后通过安装在矿用机车上的定位分站读取标识卡将机车的信息连入物联网。同时，安装在矿用机车上的移动定位分站和固定安装在巷道中的矿用无线通信分站两者之间，要通过无线以太网协议通信相连，这样一来，两者之间便能够在视频、语音、数据等媒介中，实现对调度中心下传的各种指令的实时接收，移动机车上摄像机视频信号和运行监测数据的实时无线上传等。

4 结束语

在经济社会发展的各个领域，利用物联网系统能够较好的实现对人、物、环境不同要素的有效监控与检测，做到影响正常工作因素的提前预防和预警，其目的是实现从“间断性检查”向“连续实时监控”的转变。在煤矿生产工作中应用物联网的关键技术，除了需要对文中所述的领域进行重点关注外，该应在做好以下基础性的工作，唯有如此，才能使物联网的应用更加顺畅，它们是：选择适合煤矿井下环境与规范的智能传感器件，构建分布式、可移动和自组网的信息采集平台，对煤矿复杂环境中的无线传感网技术进行重新搭建，对安全信息获取技术进行重点关注，提升矿井的灾害预警预报水平等，此外，还应该强化人员安全环境感知技术和终端设备、生命探测技术等方面的研究，拓展和挖掘、完善煤矿物联网技术，使煤矿的采掘、提升、运输、通风、排水、供电等关键生产环节都能够在物联网的作用下得到完善和效率的提升。

参考文献：

[1]莫钦森，魏金成，温佐云.物联网在煤矿生产上的应用[J].电子设计工程，2011，12：102-104.

[2]张周，曹善西，付士军.物联网技术在煤矿行业中的应用现状与发展[J].山东煤炭科技，2011，6：88-89.

[3]赵文涛，董君.物联网技术在煤矿中的应用[J].微计算机信息，2011，2：121-123.

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）01-0054-03

0 引 言

起重机是一种广泛应用于冶金、交通、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口等工业生产的特种设备。目前，起重机不仅使用数量在不断扩大，同时也正在向大型化、高速化、自动化和多功能复杂化方向发展。国内外每年都因起重设备、起重作业造成大量的财产损失以及人身伤害事故。随着国民经济的发展，随之而来的起重机事故也越来越多，在全部产业部门的事故中，起重机械伤害事故约占总数的20%左右。我国随着起重机械使用数量的增多，起重机械伤害事故占全部工业企业伤亡事故的比例也呈逐年上升的趋势，近年已经达到15%左右。

为此，国家出台了一系列有关起重机安全管理的法律、法规、规范和标准文件，其中都要求加强对起重机运行的日常维护和监控，确保设备安全运行。在国家质检总局的《“十二五”特种设备安全与节能发展规划》的第一大类“信息化工程”中明确提到：“在电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、移动式特种设备等领域，鼓励和支持生产、使用、维保单位对设备实施基于物联网的远程动态监测、诊断和监控”。在国质检特联[2011]137号文（即《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》）中明确规定：“2012年，对大型起重机械，所有生产和使用单位要在本单位内对应每个品种（至少一台大型起重机械）要安装一套安全监控管理系统，以巩固和推广前期试点成果。2013年，要逐步在所有新制造的大型起重机械中全部安装安全监控管理系统。全面推进、取得实效。从2014年开始，在所有在用的大型起重机械上全部安装安全监控管理系统。2015年底，尚未安装安全监控管理系统的大型起重机械，将不准使用。”

由此可见，对起重机的动态监管已经越来越受到重视。目前，动态监管在制度上已经得到保证，而在技术层面上，为了实现起重机的动态监管，则必须依靠物联网技术等先进手段。

1 物联网技术

物联网的最初概念是在1999年提出的，其被视为互联网的应用扩展。2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式提出了“物联网”的概念。把物联网定义为：通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，以方便识别、管理和控制。

物联网包括RFID、传感网、M2M和两化融合四大关键领域。其中，RFID是指射频识别技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。传感网是指一种随机分布的、集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器的对话。从广义上讲，M2M可代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。两化融合是指电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节，信息化成为工业企业经营管理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割，而这将催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业的发展。

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，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID　标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体和采集信息。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，主要实现物联网的智能应用。物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前，绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累了一些成功的案例。

2 起重机动态监管

起重机的动态监管是指在起重机整个运行寿命周期中，为准确掌握起重机的使用状态，由各级安全监察部门和监督检验单位通过现场安全监察和强制检验，采用现代化科技手段和管理手段，依法对特种设备安全状况进行实时跟踪管理的全过程。这一过程中主要应用的物联网技术手段包括RFID技术、GIS技术、传感器技术、M2M技术以及智能处理技术等。动态监管技术在起重机中的应用主要体现在四个方面。

2.1 运行状态监控

对于起重机运行状态量的监控主要依靠物联网技术中的传感器技术和GIS技术等，监控的起重机主要运行状态量包括起重量、起重力矩、起升高度、大小车运行位置以及各种安全保护装置工作情况等。

国家标准GB/T　28264—2012《起重机械安全监控管理系统》中规定了起重机运行状态安全监控管理系统的构成、性能要求、试验方法和系统的检验等。该系统作为起重机电控系统的一种功能要求，大部分状态量的获取都需要依靠传感器等物联网技术。

上海交通大学对塔式起重机远程虚拟监控建模与运行进行了可视化研究，其利用虚拟现实技术开发塔式起重机远程监控系统，基于DirectX技术构架虚拟化场景，实现了一个三维、高度逼真、实时交互的监控系统。太原科技大学研发了一种多台塔式起重机远程动态监控系统，该系统基于WEB实现多台塔式起重机的远程动态监控，通过该系统可实现多台塔式起重机网络化动态监控，然后通过无线通信技术、信源压缩编码、信源编码技术的应用，可有效实现多台塔式起重机的集中管理。西南交通大学设计的桥门式起重机智能监控系统，是一种基于AT89C5131的智能监控系统，该系统能实时测量和记录起重机的作业参数，对起重机运动部件的位置和钢丝绳倾摆角进行监控。浙江省特种设备检验研究院研制了一种桥门式起重机智能控制及GPRS监控系统，该系统可记录起重机的运行状态，同时具有设置检查项功能、黑匣子功能和GPRS远程数据传输功能。

2.2 金属结构状态监控

金属结构作为起重机工作时的承载结构，其受力状态和损伤程度关系着整机的使用安全。对于起重机金属结构的状态监控，主要依靠物联网技术中的传感器技术，同时结合了传统压电传感器、光纤光栅传感器以及声发射等无损检测方法。

中国特种设备检测研究院设计并开发了一种大型起重机健康监测系统，该系统主要包括光纤传感子系统、解调子系统、健康监测诊断与管理子系统。通过该系统可以可靠、安全、方便地对起重机的结构应力数据进行采集，实现在各种环境下的起重机结构长期实时监测。天津港进行了基于虚拟仪器技术的岸桥应力监控系统设计，该系统以Labview软件为开发平台，是结合数据采集卡进行的一种岸桥金属结构应力监控系统，能够实现岸桥钢结构重点部位应力应变信号的高速同步采集和实时监测与分析等功能。

2.3 人机互认管理系统

起重机的人机互认管理系统主要依靠物联网技术中的RFID技术和传感器技术来实现人与机器之间的智能识别，可从技术上保证操作人员与起重机的一一对应关系。

南京市特种设备安全监督检验研究院研发的基于物联网的起重机人机互认监控系统，利用RFID自动识别技术来对起重机作业人员实施身份识别，并根据人员身份对起重机进行控制，从而实现起重机的正常作业、检修运行的监控管理。管理员、点检员和操作工进入起重机后，首先要通过RFID身份识别装置进行身份权限识别，不同的身份权限可以进行不同的起重机操作，在起重机作业人员通过身份识别后才可开启起重机，实现正常的起重机作业。当管理人员登陆锁定起重机后，其他人员均不可再登陆，直到管理人员解除锁定。管理人员可以授予不同作业人员的起重机操作权限。上海智大电子有限公司研制了一种基于AVR单片机的起重机操作检测装置，其利用AVR单片机ATmega16为处理器进行起重机操作的规范监测，可实时监测起重机的操作规范，并记录违规操作的类型和发生的时间。

2.4 故障识别诊断技术

对起重机的故障识别诊断，首先需要利用物联网技术中的传感器技术获得起重机的状态量，再依靠神经网络、专家系统等智能技术对获取的状态量数据进行处理，从而实现故障的预期识别与诊断。

Sparrows集团开发的“MIPEG起重机监控系统”不仅能监测和记录起重机的负荷数据，还可以对数据进行分析，并在出现故障时发出警告，同时还具有3D限制回转操作显示器。韩军等人利用神经网络技术诊断桥式起重机轴承故障，其根据BP神经网络的滚动轴承故障振动诊断技术，并利用信号的时域特征参数和频域特征参数作为神经网络的输入信号，从而建立了一种故障诊断系统并进行试验。

3 结 语

目前，利用物联网技术的起重机动态监管主要集中应用在运行状态监控、金属结构状态监控、人机互认管理以及故障识别诊断等四个方面，而物联网技术包含的内容十分广泛，并在不断的发展之中。随着物联网技术的日益发展，今后可以从以下几个方面进行更加完善的起重机动态监控：

（1） 云计算、云存储技术的使用。云计算和云存储是一种通过互联网方式提供的动态可伸缩虚拟化资源的计算和存储模式。通过该模式在起重机动态监控中的应用，可以节省起重机的本地资源，实现各台起重机之间的数据交换和对比，防止本地数据丢失，保证动态监控数据的安全和长期性。

（2） 多网融合技术的使用。目前，起重机的动态监控多使用ZigBee等低速短距离无线传输方式，而包括电信网、广播电视网、互联网、电网在内的相互渗透和兼容的多网融合技术，则可形成统一的信息通信网络，该网络与物联网的互相结合，将使动态监控更加快捷和便利。

（3） 人工智能的使用。人工智能是使用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为，主要包括计算机实现智能的原理来制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。在起重机动态故障诊断中，采用人工智能，可以使故障预判行为更加合理和科学。

参 考 文 献

[1]　国家质量监督检验检疫总局.“十二五”特种设备安全与节能发展规划[R].2012.

[2]　国家质量监督检验检疫总局.大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案[R].　2011.

[3]　许成.基于AVR单片机的起重机操作监测装置[J].中国高新技术企业，2001（7）：64-65.

[4]　徐谦，张洁，文璧.桥门式起重机智能监控系统设计[J].中国测试，2009，35（5）：122-124.

[5]　丁克勤，李娜，王志杰，等.大型起重机械健康监测系统开发与应用[J].无损检测，2011，33（9）：20-22.

篇12

随着我国经济建设和城市化进程的进一步推进，各种高层、大体量建筑大量涌现。这些建筑内往往人员密集、财产物资集中，火灾发生的几率、损失以及荷载都相对较大。火灾发生时，如果仅仅依靠消防队接警出动或建筑内人员人工灭火的方式是不能及时有效的控制火灾。针对这种情况，大部分建筑都安装了消火栓系统、火灾报警系统以及喷淋系统等消防设施，这些设施使得建筑物抵御火灾的能力显著提高。如何借助物联网技术，提高各种高层、大体量建筑中消防设施管理的智能化，有效提高火灾防控能力，是消防安全监督管理工作中的新课题。本文就物联网技术在建筑消防设施管理中的实施和应用进行了讨论研究。

1 物联网技术概述

物联网也称传感网，它是在互联网的基础上，将用户端扩展并延伸到物品与物品之间，并进行通信和信息交换的网络概念。物联网将物理世界与信息世界连接起来，利用射频识别、红外传感器、激光扫描器以及全球定位系统等信息传感设备，获取物品的温度、标志、位置等物理量，然后通过一些简单的处理、运算，提取出有用的信息并进行加工，按照一定的协议连接到互联网上，进行通讯和交换，实现智能识别、跟踪、定位、监控管理等功能。

物联网主要由三部分组成：传感网络、传输网络以及应用网络。通过物联网技术可以实现任何时间、任何地点的物与物之间的通讯。物联网将物理世界与虚拟世界进行结合，就必须要求物理世界中的事物产生能够在虚拟世界中传输的数字信号，这就要利用各种感知设备，将现实的物体作为唯一的标志，使物体智能化，从而实现物联网技术。

2 物联网在消防中的运用实施

物联网技术在消防工作中的实施使得建筑消防设施的管理和监控变得更加智能。建筑消防设施的正常使用，对于火灾的预防和扑救有着至关重要的作用。物联网技术可以实现对消防设施的全动态智能监控，在消火栓、火灾自动报警系统以及喷淋系统的探测器等重要的位置设置简单的通信设备，通过传感器定期的向消防中心传送信息，消防人员通过电脑等设备实时查询建筑内的消防设施的压力、流量以及储水量等运行数据，同时，对消防供水系统及设备进行联网监控，采集附近消防水源的位置信息。当发生火灾时，能够及时启动建筑内的自动消防设施进行火灾控制和人员疏散，同时，指挥消防人员和作战车辆在最短的时间内实施有效灭火。通过在建筑疏散通道内设置的通信传感器，消防中心可以利用视频监控设备监控安全通道的可用性。

自动消防设施的设置，有效提高了建筑火灾的防控能力。在曰常的维护管理中，人们往往注重自动消防设施的运用，却忽略了对消防设备的管理及维护保养，导致消防设备带病工作。当火灾发生时，自动设备不能正常工作，导致错过最佳的灭火时机，最后造成火灾损失的扩大。避免上述情况的出现，这就需要建立一个有效的城市建筑消防设施的远程实时监控系统，监控各建筑内的消防安全情况，保证消防设施的正常运行，防止火灾损失扩大。而物联网技术的应用，有效的解决了这一难题，通过网络的实时性，在最短时间内，对建筑物内的情况做出判断并传输到消防控制中心，当发生火灾时，在最短的时间内，将火灾控制并消灭在初起阶段，减少火灾带来的损失，现在许多城市开展的自动消防设施远程监控联网系统，就是物联网技术消防设施管理上的有效探索。

3 物联网技术在消防管理中的作用

物联网技术在建筑消防设施管理上的应用，既提高了单位的消防安全管理水平，也可以增强全社会防控火灾的能力。物联网技术可以避免一些联网单位随意关闭火灾自动报警系统的情况，还可以通过实时的监控，及时督促物业管理单位对出现故障的消防设施进行维护保养，提高预防火灾、扑救火灾的能力。物联网技术在消防安全领域的应用，可以有效提高政府部门的公共消防服务水平和消防的社会化管理水平，其研发和使用实现了社会单位消防安全的集中化、网络化管理，通过自动火灾报警系统与网络监控相结合，实时掌握消防设施的运行情况，当发生火灾时，能及时掌握火灾现场的设施及通道情况，采取快捷、有效的措施，将人员伤亡和财产损失降到最低。

4 总结

物联网技术在建筑消防设施上的应用，实现了对消防设施的智能化管理，对于提高消防管理水平、改变传统的消防管理模式以及增加消防设施的可靠性、安全性有着很重要的作用。随着物联网技术的不断发展以及在消防领域试点工作的不断推进，其必然会给建筑消防设施的管理工作带来巨大的变革，对于建筑消防设施的监督效率以及消防设施的远程实时管理效率上都会有很大的提高。

[参考文献]

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近年来，随着我国经济的发展、社会的进步，人民生活居住条件的改善，施工过程中工程质量的检测和监管越来越重要[1]。目前在工程质量检测过程中，随着信息化技术在其中的渗透及应用推广，工程化效率不断提高。物联网技术是一种信息化技术，发展迅猛，其在工程质量检测及监控管理工作中将发挥巨大的作用[2]。

1.工程质量检测的信息化趋势

21世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪的时代特征。随着信息技术的飞速发展，经济全球化不断加快。通过计算机技术、数据通讯和互联网技术实现工程质量检测已是大势所趋[3]。特别是微型计算机技术的突飞猛进，从2005年以来，工程质量检测技术在自动化方面也有了较大的发展[4-5]。工程质量检测（试验）测试的数据是工程结构安全得到保证和工程质量达到合格标准的主要判断依据，保证其真实性、准确性和公正性非常重要[6-8]。

2.物联网应用于工程质量检测管理中

物联网在工程质量检测应用具体地说，就是把感应器嵌入和装备到检测的对象中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，从而实现工程质量检测现象整合[9-10]。

2.1 加强施工过程中的质量监管

工程现场质量规范化管理工作涵盖工程建设的全过程，是质量管理的基础工作，做好这项工作，有利于提高参建单位管理水平、人员素质和劳动效率，有利于提高工程质量管理水平。利用物联网的全面感知和即时传输能力，质量监督管理部门建立各工程项目施工、参建单位的档案，以便随时查阅发现问题，使监管过程更加透明化，公众化，避免人为因素影响工程质量[11-12]。

2.2 加强质量检测程序监督

利用物联网技术加强工程质量检测过程的监督检测和监督抽测，利用质量检测结果与标准结果对比，最后得出结论，根据实际情况对某些不达标的检测过程提出整改要求，达到要求后重新检测[13]。

2.3构建建设工程质量安全管理的长效机制

建立健全工程质量检测信息和诚信体系建设工作，形成建设工程质量检测信息共享机制。利用物流网技术进一步规范和加强质量检测监督过程中的停工、限期整改、不良行为记录、行政处罚等监管手段，建立各参建单位质量诚信平台，在信息系统中予以公示，做到对实体质量、从业人员质量行为与企业质量诚信的监管有机结合起来，实现现场监管与市场监管的联动[14-15]。

3.工程质量检测综合化管理服务系统的建立

3.1系统的组成

工程质量检测综合管理服务系统是以物联网技术为手段，以常规检测方法为基础，集四个方面管理于一体的信息系统，见图1。

该系统成功应用于工程质量检测管理方面，按照图1的框架图可知，主要有四个方面的应用，下面逐一介绍：

3.1.1检测流程管理

该部分前面做了介绍，利用物联网技术加强工程质量检测过程的监督检测和监督抽测，利用质量检测结果与标准对比，最后得出结论，根据实际情况对某些不达标的检测过程提出整改要求，达到要求后重新检测[16]。检测流程分三个步骤：

（1）检测结果的归档、整理及备份；

（2）标准结果的查找与对比；

（3）结论的得出及评估。

管理人员通过物联网技术检测到的现场结果由步骤1归档、整理及备份后，寻找相关检测数据库找出标准结果与检测结果对比。按照结论对比的结果并结合国家相关法律法规作出评价和判断。根据实际情况对某些不达标的检测过程提出整改要求，在规定时间内完成[17]。

3.1.2 项目档案管理

项目管理主要有工程备案、工程质量跟踪和工程质量评价三个部分组成。工程备案是对工程施工过程中的文件及过程进行备案，作为存根以便后期查找[18]。质量跟踪是企业向用户交付产品后，跟踪用户的使用情况，及时整理收集产品使用信息，就产品使用过程中存在的问题及时反馈到企业，建立产品问题数据库，在后续工程（产品）施工过程中加以改进。质量评价是根据建设任务、施工管理和质量检验评定的需要将工程划分为单位工程、分部工程和分项工程，依据质量检验评定标准对分项工程利用物流网技术进行智能评分，根据评分结果得出改进措施等[19]。

3.1.3单位及人员资料档案管理

单位及人员资料档案管理工作是一项重要的基础性工作，通过物联网技术可以对建设、施工及检测人员的资质、素质等方面进行管理，防止三无人员上岗工作，引起工程质量及人员安全问题。对于一直未出现问题的单位可以降低监督的力度，减少检查的次数；而对于问题常出的单位要加大监督的力量，检查要常态化[20]。

3.1.4 公共服务管理

公共服务管理主要是针对工程服务对象的，为他们提供工程质量信息的查询及投诉，使信息透明化。对事实清楚、责任明确、能够确定处理意见的一般质量缺陷，由投诉处理监督机构责成责任单位提出处理方案，向责任单位提出整改，并督促其限期整改[21]。

3.2综合化管理服务系统的运作模式

综合化管理服务系统可以独立运用于单一检测机构，也可以与其他系统综合化应用。物联网技术是以互联网为基础，如果没有互联网体系的支持，物联网技术就不能发挥作用。综合化管理服务系统主要是利用质量标准对各种工程进行检验[22]。

3.2.1 质量检测人员现场设备操作

检测人员通过现场检测设备等对工程进行检测，检测所得数据迅速传到外网，随之传到管理系统[23]。质量监督人员可通过网络及时查询检测过程及结果。在检测结果与标准对比无不同时，系统会自动形成权威质量检测数据报告，供质量检测及监督人员参考。

3.2.2 互联网及移动通信网络支持

互联网及移动通信网络正加速向各行业、各领域渗透融合，在我国经济和社会发展中的影响和地位日益突出[24]。互联网及移动通信网络目的主要是为了工程质量检测数据的传输和为监督人员提供相关服务的网络支持[25]。在物联网在工程质量检测过程中，网络及移动运营商利用现有的网络资源对检测信息进行处理，实现物联网技术与互联网及移动通信网的对接。

4.结论

本文通过对物联网的趋势，应用及与互联网等技术对接的介绍后，研究了物联网技术在工程质量检测综合化的应用，证实了物联网技术强大的应用能力及较广的应用范围。分别从检测流程、档案管理等方面详细介绍了物联网技术的应用。综合服务系统主要由四个方面组成，通过该系统的建立，可优化工程质量监管过程，极大的提高监管效率。

5.致谢

本论文得到十二五科技支撑计划项目《绿色磷矿山建设关键技术集成及综合示范》（2013BAB07B06）经费的大力支持，在此表示感谢。

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