對物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識和專業(yè)學(xué)習(xí)計劃

物聯(lián)網(wǎng)工程的支撐技術(shù)與學(xué)習(xí)規(guī)劃電信學(xué)院11物聯(lián)網(wǎng)宋瑩11315107摘要：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、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，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，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)。它是繼通信網(wǎng)之后的另一個萬億級市場，作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生，我們應(yīng)該在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)分析與科技開發(fā)及研究方面培養(yǎng)自己的興趣，開發(fā)自己的潛能。引言：“物聯(lián)網(wǎng)”對曾經(jīng)的我來說，是一個極其陌生的名詞，然而，隨著專業(yè)上的接觸、了解，逐漸對其有了一個模糊的認(rèn)識。同時，通過老師的引導(dǎo)，以及自己的查閱，我對物聯(lián)網(wǎng)的興趣越來越大，迫切地希望自己能在大學(xué)期間學(xué)好這專業(yè)，便自我收集、整理、歸納了一下自己的認(rèn)識、學(xué)習(xí)計劃。一、物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)（一） 對物聯(lián)網(wǎng)的初步認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)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，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。美國權(quán)威咨詢機構(gòu)FORRESTER預(yù)測：到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達到30比1,“物聯(lián)網(wǎng)”也由此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的特征提到物聯(lián)網(wǎng)，立刻就能讓人想到互聯(lián)網(wǎng)，然而，和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征。首先，它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。其次，它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。還有，物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)，擴充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)把物聯(lián)網(wǎng)分為合理的架構(gòu)應(yīng)該是基于應(yīng)用的、高度抽象的功能層級，它包含了感知層、傳輸層和處理層。感知層主要承擔(dān)物體的標(biāo)識和信息的采集，傳輸層承擔(dān)各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入以及信息的傳輸，處理層完成信息的分析處理和決策，以及實現(xiàn)或完成特定的智能化應(yīng)用和服務(wù)任務(wù)，以實現(xiàn)物/物、人/物之間的識別與感知，發(fā)揮智能作用。感知層：作為物聯(lián)網(wǎng)的核心層，該層主要用于物品標(biāo)識和信息的智能采集，它由基本的感應(yīng)器件、以及感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。傳輸層：傳輸層主要完成接入和傳輸功能，是進行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路，包括接入網(wǎng)與傳輸網(wǎng)兩種。傳輸網(wǎng)由公網(wǎng)和專網(wǎng)組成，典型傳輸網(wǎng)絡(luò)包括電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、專用網(wǎng)。處理層：處理層由業(yè)務(wù)支撐平臺(中間件平臺)、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(例如M2M管理平臺)、信息處理平臺、信息安全平臺、服務(wù)支撐平臺等組成，完成協(xié)同、管理、計算、存儲、分析、挖掘、以及提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)等功能，典型技術(shù)包括中間件技術(shù)、虛擬技術(shù)、高可信技術(shù)，云計算服務(wù)模式、SOA系統(tǒng)架構(gòu)方法等先進技術(shù)和服務(wù)模式可以被廣泛采用。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)通過學(xué)習(xí)研究，本學(xué)期我了解了物聯(lián)網(wǎng)所需的支撐技術(shù)包括：云計算、中間件、GPS系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)。接下來首先介紹云計算基本概念、特點及云計算的架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、云服務(wù)的模式。其次會介紹中間件技術(shù)的基本概念、作用和特點、原理。最后再介紹一下GPS系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)組成、工作原理。1.云計算云計算(CloudComputing)是一種新型的計算模式，是分布式處理(DistributedComputing)、并行處理(ParallelComputing)和網(wǎng)格計算(GridComputing)的發(fā)展，或者說是這些計算機科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)，把IT資源、數(shù)據(jù)、應(yīng)用作為服務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶。云計算也是一種基于基礎(chǔ)架構(gòu)管理的方法論，大量的技術(shù)資源組成IT資源池，用于動態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源。其基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。云計算按照運營模式可以分為三種。公共云：以Google、Amazon為代表，通過自己的基礎(chǔ)架構(gòu)直接面向用戶提供服務(wù)；私有云：企業(yè)自己搭建云計算基礎(chǔ)架構(gòu)，面向內(nèi)部用戶或外部客戶提供云計算服務(wù)；混合云：既有自己的云計算基礎(chǔ)架構(gòu)，又使用外部公共云提供的服務(wù)。?云計算標(biāo)準(zhǔn)模型體系結(jié)構(gòu)傳給用戶。透過這項技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以仕數(shù)秒之內(nèi)’達成處埋數(shù)以千萬計甚至億計的信息'達到和"超級計算機"同樣強大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。最簡單的云計

算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中己經(jīng)隨處可見，例如搜尋引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等，使用者只要輸入簡單指令即能得到大量倌息。未來如手機?、GPS等行動裝置都可以透過云計算技術(shù)'發(fā)展出更多的應(yīng)用服務(wù)。進一步的云計算不僅只做資料搜尋、分析的功能，未來如分析DMA結(jié)構(gòu)、基困0譜定序、解析癌癥細(xì)胞等，都可以透過這項技術(shù)輕易達成云計算時代'可以拋棄U盤等移動設(shè)備，只需要進入GoogleDocs頁面'新建文檔'編輯內(nèi)。云計算中的最關(guān)鍵的技術(shù)就是虛擬化技術(shù)，要解決的另一技術(shù)問題是海量數(shù)據(jù)存儲的問題MapReduce并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)，它是一種處理海量數(shù)據(jù)的并行編程模型，用于大規(guī)模的數(shù)據(jù)集(通常大于1TB)的并行計算。云計算的主要服務(wù)形式有：SaaS(SoftwareasaService)，PaaS(PlatformasaService)，IaaS(InfrastructureasaService)。2.中間件中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，位于客戶機服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。中間件通過網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用整合、流程銜接、用戶互動等形式，已經(jīng)成為大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、集成、部署、運行與管理的關(guān)鍵支撐軟件，當(dāng)然也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)。其特點是：1.滿足大量應(yīng)用的需要;2.運行于多種硬件和OS平臺3支持分布計算，提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互;4.支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議;5.支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。物聯(lián)網(wǎng)中間件的架構(gòu)上層ERC應(yīng)用ALEEPC1S識讀器管理企業(yè)服務(wù)總線客戶端定制應(yīng)的中間件的具體形態(tài)還難以確定，專家認(rèn)為中間件技術(shù)的主題仍將繼可能的發(fā)展方向是增加圖形化表達技術(shù)，拓展現(xiàn)有中間件的SOAALEEPC1S識讀器管理企業(yè)服務(wù)總線客戶端定制應(yīng)的中間件的具體形態(tài)還難以確定，專家認(rèn)為中間件技術(shù)的主題仍將繼可能的發(fā)展方向是增加圖形化表達技術(shù)，拓展現(xiàn)有中間件的SOA，續(xù)被采用，ESB，WebServices,SaaS等功能。另外，海量的數(shù)據(jù)庫資源需要連接并彼此關(guān)聯(lián)，為了解決資源的共享程度和所用技術(shù)之間的差異性的關(guān)鍵需求，要求靈活、動態(tài)的中間件能夠1基本支持“■零編程部署”。DatabusctDB^^m?1 JGPS定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，GPS)是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，1994年建成。主要目的是為陸、海、空提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。該系統(tǒng)具有在海、陸、空進行全方位、實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。其特點有：(1)全球、全天候工作；(2)定位精度高；(3)功能多、應(yīng)用廣。GPS系統(tǒng)的構(gòu)成包括：(1)GPS衛(wèi)星星座：GPS工作衛(wèi)星及其星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星

星座，記作(21+3)GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，地面監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)包括4個監(jiān)控站、1個上行注入站和1個主控站。用戶設(shè)備部分全球定位系統(tǒng)的用戶設(shè)備部分，包括GPS接收機硬件、數(shù)據(jù)處理軟件和微處理機及其終端設(shè)備等。?GPS定位原理=(＞一舊)'+。一比)'+他一勺“血=(-V-x3)：+(v-v1)；+(z-z1)：(x、=y、-z)為待求的接收機位置，dF為衛(wèi)星i到接收機的距離，(xi、yi、zi)為衛(wèi)星瞬時位置(由星歷計算得到)。3顆衛(wèi)星，3個方程可以求解(x、y、z)。GPS的應(yīng)用包括：1.車輛跟蹤；2.提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航；3.信息查詢；4.話務(wù)指揮；5.緊急援助。GIS地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem，GIS)是一種以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機硬件、軟件環(huán)境支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究、綜合評價、科學(xué)管理、定量分析和決策服務(wù)而建立的一類計算機應(yīng)用系統(tǒng)。GIS的功能主要包括：數(shù)據(jù)采集與編輯功能；地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功能；制圖功能；空間查詢與空間分析功能；地形分析功能。GIS技術(shù)主要應(yīng)用于城市規(guī)劃管理，航空和飛行管理，城市交通管理，環(huán)境與災(zāi)害檢測，人口統(tǒng)計，GIS物流分析等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域簡單講，物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有幾項關(guān)鍵技術(shù)。1、傳感器技術(shù)：這也是計算機應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數(shù)字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號計算機才能處理。2、RFID:標(biāo)簽也是一種傳感器技術(shù)，RFID技術(shù)是融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的綜合技術(shù)。RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域主要包括:1.RFID；2.傳感網(wǎng)；3.M2M；4.兩化融合。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實質(zhì)用途可以歸結(jié)為三種基本應(yīng)用模式:(1)對象的智能標(biāo)簽:通過二維碼，RFID等技術(shù)標(biāo)識特定的對象，用于區(qū)分對象個體，例如在生活中我們使用的各種智能卡，條碼標(biāo)簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息；此外通過智能標(biāo)簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱等。(2)環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤:利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對某個對象的實時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控，如使用分布在市區(qū)的各個噪音探頭監(jiān)測噪聲污染；通過二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度；通過GPS標(biāo)簽跟蹤車輛位置；通過交通路口的攝像頭捕捉實時交通流程等。(3)對象的智能控制:物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據(jù)光線的強弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動調(diào)整紅綠燈間隔等。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。國際電信聯(lián)盟于2005年的報告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時代的圖景：當(dāng)司機出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制。在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。毫無疑問，如果“物聯(lián)網(wǎng)”時代來臨，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。二、專業(yè)學(xué)習(xí)規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)是繼通信網(wǎng)之后的另一個萬億級市場，它擁有業(yè)界最完整的專業(yè)物聯(lián)產(chǎn)品系列，覆蓋從傳感器、控制器到云計算的各種應(yīng)用。產(chǎn)品服務(wù)智能家居、交通物流、環(huán)境保護、公共安全、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、個人健康等各種領(lǐng)域。構(gòu)建了“質(zhì)量好、技術(shù)優(yōu)、專業(yè)性強，成本低，滿足客戶需求”的綜合優(yōu)勢，持續(xù)為客戶提供有競爭力的產(chǎn)品和服務(wù)。通過查閱關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)知識的介紹，我學(xué)到了很多的知識。我了解到物聯(lián)網(wǎng)的前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式，可以說，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，事物之間聯(lián)系緊密、真是天羅地網(wǎng)?？粗锫?lián)網(wǎng)如此大的發(fā)展空間，它對我的誘惑力也越來越大，感覺它就像一個小宇宙，充滿了新奇的事物，讓我有一種不斷地想要去探索的欲望！我希望能在自己求知欲的引導(dǎo)下學(xué)好它，領(lǐng)悟到它的內(nèi)涵，能夠在這方面有所建樹！因此，我要努力地讓自己德智體全面發(fā)展、知識結(jié)構(gòu)合理、具備扎實的電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)高頻和微波技術(shù)，有線和無線網(wǎng)絡(luò)通信理論、信息處理、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論，掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層，傳輸層與應(yīng)用層關(guān)鍵設(shè)計等專門知識和技能，并且具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力，能夠在這片領(lǐng)域不斷地摸索，形成自己的思維結(jié)構(gòu)。為了長遠(yuǎn)的目標(biāo)，對專業(yè)的學(xué)習(xí)得從現(xiàn)在做起。我