《物聯(lián)網(wǎng)技及發(fā)展問題研究6000字（論文）》

5物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展研究報告TOC\o"1-3"\h\u4177緒論 323554第一章物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述 352351.1物聯(lián)網(wǎng)的概念 33861.2物聯(lián)網(wǎng)的特點 331845第二章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 5301982.1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概念 5310402.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 5213432.2.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)概述 5156792.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點 6272212.2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 726787第三章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用 11194523.1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在軍事中的應(yīng)用 11313183.2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用 11195893.3物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在無線通信方面的應(yīng)用 12191893.4物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在智慧醫(yī)療的應(yīng)用 122716第四章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)未來的發(fā)展 133314結(jié)論 1411134參考文獻 1425315致謝 15緒論當(dāng)今的世界是信息化的世界，計算機的體積越來越小但其核心處理功能卻越來越強，各種各樣智能化的設(shè)備正在改變著人們的生活[1]。物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代信息化的一個產(chǎn)物，它是每一個物體和物體之間通過互聯(lián)網(wǎng)進行智能連接而形成的一個完整的網(wǎng)絡(luò)體系，是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。接下來，本文將主要就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)——無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢等幾個方面對物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展進行詳細(xì)的研究。第一章物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念從名字中就可以明白，物聯(lián)網(wǎng)其實就是一種“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)還是傳感網(wǎng)的通稱，就是指把無處不在的末端設(shè)備以及其他設(shè)施，運用各類無線或者有線，短距離或者長距離的通信網(wǎng)絡(luò)來形成一種相互聯(lián)通，應(yīng)用集成的局面，以在內(nèi)網(wǎng)(intranet)、專網(wǎng)(extranet)或者因特網(wǎng)(Internet)環(huán)境下，采用合適的信息安全保障機制，提供可以控制安全有效的甚至是具有個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、遠(yuǎn)程控制、安全防范、預(yù)案管理等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。在這之后的幾十年里隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也逐漸成熟并有了準(zhǔn)確的定義為互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息技術(shù)的載體，它能夠讓日常生活中獨立的具有一定功能的實際物體實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。1.2物聯(lián)網(wǎng)的特點由于物聯(lián)網(wǎng)是通過各種感知設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)連接物體與物體實現(xiàn)全自動、智能化采集、傳輸與處理信息，達到隨時隨地進行科學(xué)管理目的的一種網(wǎng)絡(luò)。所以，“網(wǎng)絡(luò)化”“物聯(lián)化”“互聯(lián)化”“自動化”“感知化”“智能化”是物聯(lián)網(wǎng)的基本特征。第二章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2.1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概念物聯(lián)網(wǎng)有三種關(guān)鍵技術(shù)：傳感器技術(shù)、RFID標(biāo)簽、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。這三種技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵，其中，傳感器技術(shù)就是將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號供計算機處理，RFID標(biāo)簽將無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)對一些物品的管理和識別，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是一種復(fù)雜的技術(shù)，它將傳感器、集成電路等多種技術(shù)綜合起來對一些信息進行綜合處理。接下來主要從無線傳感網(wǎng)技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進行介紹。2.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.2.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)概述近年來，隨著個人計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)的普及，因特網(wǎng)對人們的生活、工作、學(xué)習(xí)方式的影響越來越巨大，并將繼續(xù)在未來的各領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮其影響力。因特網(wǎng)改變了人與人之間交流、溝通的方式，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實物理世界融合在一起，改變了人與自然交互的方式。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是無線Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的一個重要研究分支，是隨著傳感器、嵌入式、網(wǎng)絡(luò)通信和分布式計算技術(shù)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的信息獲取和處理模式。它是由隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，借助于節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號，從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多我們感興趣的物質(zhì)現(xiàn)象，實現(xiàn)對所在環(huán)境的監(jiān)測。2.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最先運用在軍事方面，后來在慢慢的發(fā)展過程中在民用領(lǐng)域生根發(fā)芽。因此，由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、所應(yīng)用的領(lǐng)域和無線傳感網(wǎng)絡(luò)在進行過程中包含的一系列技術(shù)就導(dǎo)致了無線傳感網(wǎng)絡(luò)擁有下面幾個特點：。1.能量受限性無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常的運行環(huán)境決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般具有電池不可更換、能量有限的特征，當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)一般側(cè)重于滿足用戶的QOS要求、節(jié)省帶寬資源和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的方面，對于無線網(wǎng)絡(luò)能量方面的需求考慮的很少。2.可擴展性在通常的情況下，無線傳感網(wǎng)絡(luò)有非常多的節(jié)點，一般高達上千個，甚至在一些比較特殊的應(yīng)用上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的個數(shù)能有上百萬個，所以這就要求無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠高效率的對新增的節(jié)點進行融合，使它們參與到全局應(yīng)用中。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴展性能力加強了處理能力，延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間。3.實時性我們都知道無線傳感網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于是一個反應(yīng)系統(tǒng)，在航空航天、國防軍事、醫(yī)療等有很強實時要求的領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用，這就需要無線傳感網(wǎng)絡(luò)把實時采集的相關(guān)數(shù)據(jù)不斷傳輸給監(jiān)測的系統(tǒng)，并且能通過執(zhí)行器對環(huán)境變化做出快速的反應(yīng)。2.2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)因為傳感器技術(shù)、無線技術(shù)以及計算機技術(shù)不斷發(fā)展和推進，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也在以很快的速度發(fā)展壯大，成為當(dāng)前信息領(lǐng)域的一個重要研究熱點，以及涉及諸多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。應(yīng)用是傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要目標(biāo)，用來構(gòu)建一個非常巨大的系統(tǒng)工程，設(shè)計的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都非常多。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的功率控制問題是指分布式系統(tǒng)中的節(jié)點在無線通信過程中選擇最強恰當(dāng)?shù)墓β始壈l(fā)送分組，這樣就可以做到對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的相關(guān)性能進行更好的優(yōu)化。由于節(jié)點發(fā)射功率級的選擇對于網(wǎng)絡(luò)多方面的性能均會產(chǎn)生影響，因此網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點采用多大的功率級發(fā)送分組是一個非常復(fù)雜的問題。因為傳感器節(jié)點本身的計算能力，通信能力、儲存能力的有限制，而導(dǎo)致節(jié)點所能攜帶的能力也十分有限，每個節(jié)點只能獲取局部網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要解決的問題是使每一個獨立的節(jié)點都形成一個多跳的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。因而，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議成為當(dāng)前研究的熱點問題。網(wǎng)絡(luò)層功率控制是一種全局性的優(yōu)化策略，而MAC層中的功率控制則是根據(jù)局部信息優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。MAC層功率控制在TDMA網(wǎng)絡(luò)、CDMA網(wǎng)絡(luò)中的目的主要是根據(jù)控制信息，盡可能地減少節(jié)點間的傳輸能耗；而在基于競爭的CSMA網(wǎng)絡(luò)中，其主要目的則是降低網(wǎng)絡(luò)競爭強度，擴大信道復(fù)用率，滿足優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能要求。傳感器網(wǎng)絡(luò)由于資源和應(yīng)用的限制，所以在很大程度上更加關(guān)注如何更好的提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，對于相關(guān)位置信息是傳感器節(jié)點在進行數(shù)據(jù)采集是不能夠缺少的關(guān)鍵點，這對傳感網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測活動至關(guān)重要，沒有位置信息的監(jiān)測消息往往毫無意義。所以事件發(fā)生時位置的記錄或獲取信息的節(jié)點位置是傳感器節(jié)點監(jiān)測消息中所包含的重要信息，是傳感網(wǎng)絡(luò)最基本的功能之一，對無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的有效性起著關(guān)鍵的作用。在我們對無線傳感網(wǎng)絡(luò)進行具體情況上的應(yīng)用時，監(jiān)測到有事件發(fā)生之后關(guān)心的一個重要問題就是該事件發(fā)生的位置。例如，在氣象監(jiān)測應(yīng)用中需要知道采集的氣象信息所對應(yīng)的具體區(qū)域的地理位置：對于突發(fā)的事件，如需要知道天然氣管道泄漏的具體地點、暴發(fā)山洪現(xiàn)場的位置等。針對諸如此類的問題，傳感器節(jié)點必須首先知道自身的地理位置信息，人們才能據(jù)此做出決策和采取相應(yīng)措施。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在同步管理方面主要說的是在時間上的一致性，這是因為在無線傳感器分布式網(wǎng)絡(luò)中對于每一個傳感器都有自己本身是時鐘管理。不同節(jié)點的晶體振蕩器頻率存在偏差，以及溫度和電磁波的干擾等都會造成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的運行時間偏差。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一個分布式協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，很多具體應(yīng)用都要求網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點存在相互的協(xié)同配合，因此時間同步是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步管理機制的重要內(nèi)容。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)控，需要對網(wǎng)絡(luò)運行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行有效的管理。從數(shù)據(jù)存儲的角度來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被看作是一種分布式數(shù)據(jù)庫。用無線傳感網(wǎng)絡(luò)中用數(shù)據(jù)庫的形式對數(shù)據(jù)進行管理，可以將存儲在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)的邏輯視圖與網(wǎng)絡(luò)中的實現(xiàn)進行分離，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶只需要關(guān)心數(shù)據(jù)查詢的邏輯結(jié)構(gòu)，無須關(guān)心具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。雖然對網(wǎng)絡(luò)所存儲的數(shù)據(jù)進行抽象在一定程度上會影響執(zhí)行效率，這樣對于無線傳感網(wǎng)絡(luò)易用性有很大程度的增強。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的各個協(xié)議層來進行。在應(yīng)用過分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進行初步篩選，達到融合效果；在網(wǎng)絡(luò)層，可以結(jié)合路由協(xié)議，減少數(shù)據(jù)的傳輸量；在數(shù)據(jù)鏈路層，可以結(jié)合MAC，減少MAC層的發(fā)送沖突和頭部開銷，在達到節(jié)省能量目的的同時，還不失去信息的完整性。還不會降低信息的收集效率，影響信息采集的及時性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合術(shù)只有面向應(yīng)用需求的設(shè)計，才會真正得到廣泛的應(yīng)用。第三章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤以在軍事、智能農(nóng)業(yè)、無線通信，智能醫(yī)療等方面的應(yīng)用非常廣泛。3.1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在軍事中的應(yīng)用前面說過無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的一個關(guān)鍵技術(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)傳感平臺和武器平臺的信息數(shù)據(jù)的交互，指揮部門就可以通過接受傳感器平臺的信息，然后在再對相應(yīng)的信息進行加工和處理，并將其作為決策的依據(jù)，最終實現(xiàn)一些武器的操作[3]。此外，還可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對目標(biāo)的定位，提高武器定位的準(zhǔn)確度，實現(xiàn)智能化、高效化的軍事管理體系。3.2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用除了在軍事方面的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)還在農(nóng)業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，這種新型農(nóng)業(yè)也有了新的名稱智慧農(nóng)業(yè)[4]。在這種智慧農(nóng)業(yè)中，人們可以通過傳感器來對農(nóng)田或者是溫室大棚的溫度、濕度等情況有一個準(zhǔn)確的了解和掌握，然后根據(jù)這些信息工作人員就可以實時預(yù)測并監(jiān)控農(nóng)作物的生長情況，并且一些施肥、灌溉等工作也可以通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能化的管理，通過這種方式為農(nóng)作物創(chuàng)造出適宜的生長環(huán)境。除此之外，還可以通過物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一RFID標(biāo)簽技術(shù)實現(xiàn)對牲畜的管理，在牲畜身上安裝RFID標(biāo)簽可以對動物們的年歲以及身體情況進行估量預(yù)測，同時通過傳感器還可以對動物們每天吃東西、運動的狀況進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)對牲畜的智能化管理。3.3物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在無線通信方面的應(yīng)用將無線通信和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合可以在一定程度上促進經(jīng)濟的發(fā)展，同時也可以在一定程度上提升信息的安全性。從我國現(xiàn)在的狀況來看，無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合必將有著非常好的發(fā)展前景，值得建設(shè)和投資，而且也獲得了國家很各行各業(yè)有力的幫助，再加上我國已經(jīng)形成了較為完整的網(wǎng)絡(luò)體系，而且我國的人口眾多，客戶基數(shù)大，這些都在一定程度上為物聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術(shù)相融合打下了基礎(chǔ)。當(dāng)前，在物聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術(shù)相融合下已經(jīng)開發(fā)出的技術(shù)有海量計算技術(shù)、無線管理技術(shù)等等，這樣就可以很好的將我國無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點充分的發(fā)揮出來。以剛才所說的海量計算技術(shù)為例，物聯(lián)網(wǎng)首先要進行數(shù)據(jù)收集和整理，然后再根據(jù)需求進行操作和處理，這里面還要用到云計算等多種技術(shù)，這樣最后才可以滿足廣大的客戶群體以及不同客戶對無線通信的種種要求和需要。3.4物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在智慧醫(yī)療方面的應(yīng)用智慧的醫(yī)療系統(tǒng)可以依靠實用性強的醫(yī)療傳感設(shè)施，對單獨在家的年邁老人或者修養(yǎng)的病人身體相關(guān)指標(biāo)進行檢測，并將生成的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)通過固定網(wǎng)絡(luò)或4G無線網(wǎng)絡(luò)傳送給護理人或有關(guān)醫(yī)療單位。根據(jù)客戶的需求，信息服務(wù)商還提供相關(guān)增值業(yè)務(wù)，如緊急呼叫救助服務(wù)、專家咨詢服務(wù)、終生健康檔案管理服務(wù)等。智能醫(yī)療系統(tǒng)可以在很大的程度上解決如今社會上兒女因為工作繁忙而忽略待家的老人身體狀況，無法及時照顧家中老人的問題，使老人能更好的安享晚年。第四章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)未來的發(fā)展當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雖然發(fā)展迅速，但是在發(fā)展的過程中還存在許多問題，主要有三個：第一個就是我國物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)以及關(guān)鍵技術(shù)還需要時間進一步的進步，現(xiàn)階段我國物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)和規(guī)?；膽?yīng)用還處在起始階段，傳感器作為其核心技術(shù)之一還有待完善，尤其是在其連接的通信距離、計算等方面的能力還有待提升。其次就是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還沒有建立統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),這在一定程度上會對物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用造成阻礙，我們知道物聯(lián)網(wǎng)是一種新型的技術(shù)，它具有改變世界的力量，其涉及到的各個國家間的利益也是十分巨大的，想要制定每個國家都認(rèn)同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用法規(guī)還是存在一定難度的。最后就是一直困擾著我們每一個人的信息安全問題，當(dāng)今的世界是信息化的世界，但是在這個信息化的過程中人們的個人信息和隱私也越來越多地被侵犯，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)方面這種問題就更加明顯。同互聯(lián)網(wǎng)和移動通信技術(shù)相比較，物聯(lián)網(wǎng)還存在一些特殊安全的問題，物聯(lián)網(wǎng)主要就是通過傳感器、RFID等技術(shù)來獲得關(guān)于物品的信息的，在這個過程中相關(guān)部門一定要注重訪問控制機制的建立以及對相關(guān)的信息收集、查詢等操作的控制，在實際工作當(dāng)中稍不注意就有可能導(dǎo)致私人信息的泄露進而給用戶帶來損失甚至傷害[5]。針對互聯(lián)網(wǎng)存在的上述問題，我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在今后應(yīng)該朝著以下幾個方向發(fā)展：一、焦距核心技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)突破：傳感網(wǎng)芯片是物聯(lián)網(wǎng)核心中的核心，所以今后的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展應(yīng)該向提升傳感器的性能方面發(fā)展，加強對傳感器的靈敏度和可靠性的研究，這就要求我國要加大研發(fā)投入，積極引進技術(shù)人才，攻克傳感器芯片、網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)。二、建立健全物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為阻礙物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要障礙之一，中國一定要在物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定方面扮演好自己的角色，加強和其他國家之間的交流，不斷的參與到國際有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制度標(biāo)準(zhǔn)的修訂和制定，慢慢在國際上占領(lǐng)一席之地。三、國家出臺政策加強引導(dǎo)：我國的物聯(lián)網(wǎng)還處于起步階段，國家要