物聯(lián)網(wǎng)研究綜述

1、 物聯(lián)網(wǎng)研究綜述目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc534124188 1.引言 PAGEREF _Toc534124188 h 3 HYPERLINK l _Toc534124189 2.物聯(lián)網(wǎng)的概念 PAGEREF _Toc534124189 h 3 HYPERLINK l _Toc534124190 3.物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu) PAGEREF _Toc534124190 h 4 HYPERLINK l _Toc534124191 4.物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) PAGEREF _Toc534124191 h 4 HYPERLINK l _Toc534124192 4.

2、1.RFID 技術(shù) PAGEREF _Toc534124192 h 5 HYPERLINK l _Toc534124193 4.2.傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) PAGEREF _Toc534124193 h 5 HYPERLINK l _Toc534124194 4.3.M2M 技術(shù) PAGEREF _Toc534124194 h 6 HYPERLINK l _Toc534124195 5.物聯(lián)網(wǎng)所面臨的問題 PAGEREF _Toc534124195 h 6 HYPERLINK l _Toc534124196 6.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 PAGEREF _Toc534124196 h 7 HYPERLINK l

3、_Toc534124197 6.1.智慧城市 PAGEREF _Toc534124197 h 7 HYPERLINK l _Toc534124198 6.2.智能建筑 PAGEREF _Toc534124198 h 8 HYPERLINK l _Toc534124199 6.3.智能家居 PAGEREF _Toc534124199 h 8 HYPERLINK l _Toc534124200 6.4.智能農(nóng)業(yè) PAGEREF _Toc534124200 h 9 HYPERLINK l _Toc534124201 7.結(jié)束語 PAGEREF _Toc534124201 h 9摘要：從物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)出發(fā)

4、，介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)，射頻識別（RFID)、傳感器網(wǎng)、M2M 技術(shù)，并舉例說明物聯(lián)網(wǎng)在城市建筑、交通、農(nóng)業(yè)等生活領(lǐng)域中的應(yīng)用。指出物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在未來發(fā)展中的各種挑戰(zhàn)及需要解決的問題。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；射頻識別（RFID);傳感器網(wǎng)；M2M;智能引言1995 年，比爾蓋茨在未來之路一書中提及物聯(lián)網(wǎng)概念 。1999 年麻省理工大學(xué)的研究人員首次提出物聯(lián)網(wǎng)概念。2005 年 11 月，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告：2005 物聯(lián)網(wǎng)報告，正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念并對其含義進行了擴展。2010 年 3 月我國召開的兩會上 ，物聯(lián)網(wǎng)被明確寫入政府工作報告。伴隨國家“十二五”規(guī)劃出臺，以物聯(lián)網(wǎng)為代

5、表的戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，將成為我國大力扶持和發(fā)展的七大戰(zhàn)略性行業(yè)之一。據(jù)權(quán)威機構(gòu)預(yù)測，國家將在未來十年投入四萬億大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，智能建筑、智能辦公、智能家居、RFID 等產(chǎn)業(yè)將是未來重點發(fā)展的領(lǐng)域。作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，融樓宇自控、電視監(jiān)控、 防盜報警、綜合布線等眾多系統(tǒng)于一體的建筑智能化領(lǐng)域，同樣迎來了自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大好機遇。由第三次信息化引發(fā)的“智慧”浪潮，正在打開我們對未來智能化生活和城市發(fā)展的廣袤空間，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將深刻改變世界。物聯(lián)網(wǎng)的概念一般國際通用的定義是通過射頻識別(RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品

6、與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信， 以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤 、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò).其目的是實現(xiàn)物與物、物與人， 所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)的問世打破了傳統(tǒng)思維，過去是將公共基礎(chǔ)設(shè)施和 IT 基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機場、公路、建筑物；另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。在物聯(lián)網(wǎng)時代，電纜、鋼筋混凝土將與芯片、寬帶整合為同一的基礎(chǔ)設(shè)施，意味著基礎(chǔ)設(shè)施是一新的土地，所有物的運轉(zhuǎn)都在其上運行，包括經(jīng)營管理，生產(chǎn)運輸，社會管理乃至個人生活。2005 年 11 月 ， 國際電信聯(lián)盟發(fā)布了ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告 2005：物聯(lián)網(wǎng)報告指出 ，“無所不在的 物聯(lián)網(wǎng) 通信時代即

7、將到來，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動進行數(shù)據(jù)交換。信息與通信技術(shù)（ICT）已經(jīng)從任何時間任何地點任何人之間的連接發(fā)展成任何物品之間的連接。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)是一個非常復(fù)雜、系統(tǒng)多樣的系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用, 一般將物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分為三個層次:一是傳感網(wǎng)絡(luò)層, 以 RFID、傳感器、二維碼等為主, 主要用于信息的識別和采集; 它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ), 利用傳感器采集設(shè)備信息, 利用射頻識別技術(shù)在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)發(fā)射和識別。二是信息傳輸網(wǎng)絡(luò)層, 通過現(xiàn)有的三網(wǎng)( 互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng))或者下一代網(wǎng)絡(luò) NGN, 遠距離無縫傳輸來自傳感網(wǎng)所采集的巨量數(shù)據(jù)信息;它負責(zé)對傳感器采集的信

8、息進行安全無誤的傳輸,并對收集到的信息進行分析處理,并將結(jié)果提供給應(yīng)用層。三是信息應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層,即輸入輸出控制終端,如手機、智能家電的控制器等，主要通過數(shù) 據(jù)處理及解決方案來提供人們所需要的信息服務(wù)。應(yīng)用層為用戶提供豐富的服務(wù)功能,用戶通過智能終端在應(yīng)用層上定制需要的服務(wù)信息:如查詢信息、監(jiān)控信息、控制信息等。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,應(yīng)用層會大大拓展到各行業(yè),給我們帶來實實在在的方便。 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個大的技術(shù)集合，主要由四大支撐技術(shù)組成，分別是 RFID、傳感網(wǎng)、M2M 和兩化融合。RFID 技術(shù)RFID( Radio Frequency Identification ) 無線射頻識

9、別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)首要關(guān)鍵技術(shù),利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到自動識別的目的。 RFID 是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID 系統(tǒng)由標(biāo)簽、閱讀器和天線 3 個基本部分組成。閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號,當(dāng)標(biāo)簽進入磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后, 發(fā)送至電腦主機進行有關(guān)處理。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器是物體感知物質(zhì)世界的 感覺器官 ，可以從聲、光、電、熱、力、位移、濕度等信號來感知，為物聯(lián)網(wǎng)的工作采集、分析、

10、反饋最原始的信息。它是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息, 并能將檢測感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。我國對傳感器的定位是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置, 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感技術(shù)與 RFID 技術(shù)一樣,是獲取物體信息的技術(shù),是物體具備智慧的前提。傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)中的“神經(jīng)末梢”。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本組成包括如下幾個基本單元：傳感單元( 由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成) 、處理單元 (包括 CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等）、通信單元(由無線通信模塊組成）以及電源。此

11、外，可以選擇的其他功能單元包括：定位系統(tǒng)、移動系統(tǒng)以及電源 自供電系統(tǒng)等。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點可以通過飛機布撒或者人工放置的方法使其散布在所 感知對象的附近。傳感器節(jié)點通過 多跳網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)發(fā)送給接受發(fā)送器（sink ）。Sink 也可以用同樣的方式 將信息發(fā)送給各節(jié)點。Sink 直接與 Internet 或通信衛(wèi)星相連,通過Internet 或通信衛(wèi)星實現(xiàn)任務(wù)管理節(jié)點與傳感器之間的通信。M2M 技術(shù)M2M 的全稱為 Machine to Machine, 簡單地說,M2M 是將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端, 但從廣義上講, M2M 可代表機器對機器( Machine to Machine)、

12、人對機器( Man to Machine) 、機器對人( Machine to M an)、移動網(wǎng)絡(luò)對機器( Mobile t o Machine) 的連接與通信, 涵蓋了所有在人、機器、系統(tǒng)之間實現(xiàn)通信連接的技術(shù)和手段。M2M 技術(shù)側(cè)重于末端設(shè)備的互聯(lián)和集控管理, M2M 通過實現(xiàn)人與人、人與機器、機器與機器的通信, 讓機器、設(shè)備、應(yīng)用處理過程與后臺信息系統(tǒng)共享信息,并與操作者共享信息。它提供了設(shè)備實時地在系統(tǒng)之間、遠程設(shè)備之間、或和個人之間建立無線連接,傳輸數(shù)據(jù)的手段。物聯(lián)網(wǎng)所面臨的問題要真正實現(xiàn)物聯(lián)需要系統(tǒng)解決一系列核心技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、產(chǎn)品研發(fā)、安全保護、產(chǎn)業(yè) 規(guī)劃、體制機制/協(xié)調(diào)合作、

13、推廣應(yīng)用等技術(shù)問題和管理問題。( 1) 突破核心技術(shù)。對于尚處于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和規(guī)模化應(yīng)用初始階段的中國， 必須盡快突破核心技術(shù)，搶占制高點。首當(dāng)其沖待攻克的核心技術(shù)包括傳感器技術(shù)、射頻識 別技術(shù)、智能通信與控制技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及非數(shù)據(jù)交換技術(shù)。制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?；ù罅庵贫ㄏ嚓P(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化體系、產(chǎn)業(yè)鏈體系、研發(fā)與應(yīng)用項目規(guī)范等十分必要，它可為最終成為一種能被世界各國認(rèn)可的統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。關(guān)注信息安全。物聯(lián)網(wǎng)中的物與物、物與人之間互聯(lián)，使用大量的信息采集和交換 設(shè)備，信息采集和傳輸頻繁，承載著大量的國家經(jīng)濟社會活動和戰(zhàn)略性資源，其信息安全和 保護隱私等問題必須重點考慮和解決。

14、（4）尋求統(tǒng)一協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它是基于網(wǎng)絡(luò)的多種技術(shù)的結(jié)合，應(yīng)有相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)做支撐。(5)擴充 IP 地址。物聯(lián)網(wǎng)中的每個物品都需要被尋址，這就需要解決地址問題。由于物聯(lián)網(wǎng)需要更多的地址，這對目前即將耗盡的 IPv4 資源而言是無法支持的，那就需要 IPv6 來支撐。物聯(lián)網(wǎng)一旦使用 IPv6 地址不僅會在 IPv4 向 IPv6 過渡過程中存在與 IPv4 的兼容性問題，而且對傳感網(wǎng)末梢節(jié)點如何承載 IPv6 這種通信協(xié)議也需要有對策。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用遍及智能交通、智能電網(wǎng)、智能建筑、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、 平安家居、智能消防等，涉及人類生活、工作、健康和社會領(lǐng)域的

15、方方面面。智慧城市物聯(lián)網(wǎng)在城市信息化領(lǐng)域的應(yīng)用是智慧城市的高級形式:智慧城市管理,以新一代通信技術(shù)、空間信息技術(shù)和高精度定位技術(shù)( GPS) 為基礎(chǔ)支撐, 面向物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境, 實現(xiàn)城市管理中人、事、物的有機集成, 實現(xiàn)全天候、無縫的城市智能管理; 智慧城市服務(wù),在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下, 為商業(yè)、應(yīng)急、公共設(shè)施、教育和衛(wèi)生醫(yī)療等市民關(guān)注的領(lǐng)域提供面向位置信息的多源信息融合的城市信息服務(wù).智能城市包括對城市的數(shù)字化管理和城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控。城市的數(shù)字化管理基于 3S（地理信息系統(tǒng) GIS、全球定位系統(tǒng) GPS、遙感系統(tǒng) RS）等關(guān)鍵技術(shù)，深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源，建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、城市建設(shè)和管理的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。城市安全 監(jiān)控基于寬帶互聯(lián)網(wǎng)的實時遠程監(jiān)控 、傳輸、存儲、管理的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)對城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控和 統(tǒng)一管理 。智能建筑綠色智能建筑是構(gòu)建智慧城市的基本單元，許多行業(yè)如智能交通、市政管理、應(yīng)急指揮、安防消防、環(huán)保監(jiān)測等業(yè)務(wù)中，智能建筑都是其“物聯(lián)”的基本單元。綠色智能建筑是智慧城市的最基本單元，是靶心的靶心。物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑技術(shù)影響無處不在;設(shè)備經(jīng)過 傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遍及大部分子系統(tǒng);可以說，很多子系統(tǒng)已經(jīng)是準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已經(jīng)是物聯(lián) 網(wǎng)形態(tài)。例如智能家居、建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通、電子配線架、遠傳抄表、專業(yè)應(yīng)用