物联网技术及应用前景

1、PAGE 物联网技术及应用前景目录内容 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359085170 摘要 PAGEREF _Toc359085170 h - 2 - HYPERLINK l _Toc359085171 1、物联网的认识 PAGEREF _Toc359085171 h - 3 - HYPERLINK l _Toc359085172 1.1物联网的定义 PAGEREF _Toc359085172 h - 3 - HYPERLINK l _Toc359085173 1.2 物联网的产生的背景和历史 PAGEREF _Toc359085173 h - 3 - H

2、YPERLINK l _Toc359085174 1.3 物联网的分类 PAGEREF _Toc359085174 h - 5 - HYPERLINK l _Toc359085175 2、物联网所涉及的技术 PAGEREF _Toc359085175 h - 5 - HYPERLINK l _Toc359085176 2.1 RFID PAGEREF _Toc359085176 h - 5 - HYPERLINK l _Toc359085180 2.2 WSN PAGEREF _Toc359085180 h - 6 - HYPERLINK l _Toc359085181 2.3定位技术 PAG

3、EREF _Toc359085181 h - 7 - HYPERLINK l _Toc359085183 2.3.1GPS定位 PAGEREF _Toc359085183 h - 8 - HYPERLINK l _Toc359085184 2.3.2蜂窝基站定位 PAGEREF _Toc359085184 h - 9 - HYPERLINK l _Toc359085186 2.3.2无线室内环境定位 PAGEREF _Toc359085186 h - 9 - HYPERLINK l _Toc359085187 2.3.3新兴定位系统 PAGEREF _Toc359085187 h - 9 -

4、HYPERLINK l _Toc359085188 2.4网络架构 PAGEREF _Toc359085188 h - 10 - HYPERLINK l _Toc359085190 2.4.1 主流的网络形态及关键技术 PAGEREF _Toc359085190 h - 10 - HYPERLINK l _Toc359085191 2.4.2 网络构架的组成及联系 PAGEREF _Toc359085191 h - 12 - HYPERLINK l _Toc359085192 2.5 数据库管理技术 PAGEREF _Toc359085192 h - 14 - HYPERLINK l _Toc

5、359085193 3、物联网的应用前景 PAGEREF _Toc359085193 h - 15 - HYPERLINK l _Toc359085194 3.1 智能电网 PAGEREF _Toc359085194 h - 15 - HYPERLINK l _Toc359085195 3.2 智能家居 PAGEREF _Toc359085195 h - 17 - HYPERLINK l _Toc359085196 3.3 智能物流 PAGEREF _Toc359085196 h - 18 - HYPERLINK l _Toc359085197 3.4 智能交通 PAGEREF _Toc359

6、085197 h - 20 - HYPERLINK l _Toc359085198 3.5 其他特殊应用 PAGEREF _Toc359085198 h - 21 - HYPERLINK l _Toc359085199 3.5.1畜牧溯源 PAGEREF _Toc359085199 h - 21 - HYPERLINK l _Toc359085200 3.5.2无线葡萄园 PAGEREF _Toc359085200 h - 21 - HYPERLINK l _Toc359085201 3.5.3生态环境监测 PAGEREF _Toc359085201 h - 21 - HYPERLINK l

7、_Toc359085202 3.5.4空间海洋探测 PAGEREF _Toc359085202 h - 21 - HYPERLINK l _Toc359085203 3.5.5水下无线传感网络 PAGEREF _Toc359085203 h - 22 - HYPERLINK l _Toc359085204 4、结语 PAGEREF _Toc359085204 h - 22 -物联网技术及应用前景论述摘要：目前，世界各国已经开始重视物联网的建设，并做了大量的技术研发和实际应用工作，我国已将物联网的发展列为信息产业发展的下一个战略高点，物联网在中国将得到快速的发展，具有广泛的前景，并将逐步走入寻常

8、百姓家。物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。物联网依托多种技术获取信息，并借助数据库来进行管理以达到一定的目的。本文通过对物联网所涉及的技术进行分析，并在此基础上阐述了物联网在未来生活中的应用，即对物联网的应用前景进行了论述和展望，最后提出了自己对物联网应用前景的见解。关键字：技术、智能、物联网、前景1、物联网的认识 1.1物联网的定义 物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的 HYPERLINK /view/16431.h

9、tm t _blank 传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、 HYPERLINK /view/2008112.htm t _blank 视频监控系统等和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成、以及基于云计算的营运等模式，在内网、专网和互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、 HYPERLINK /view/51293.htm t _blank 远程控制

10、、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。 “ 物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术。其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、 HYPERLINK /view/68567.htm t _blank 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做

11、物联网技术。1.2 物联网的产生的背景和历史1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。1995年比尔盖茨在未来之路一书中也曾提及物联网，但未引起广泛重视。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。2003年，美国 HYPERLINK /view/9496726.htm t _blank 技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2004年日本总

12、务省（MIC）提出u-Japan计划，该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接，希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。2005年11月17日，在 HYPERLINK /view/19505.htm t _blank 突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布ITU互联网报告2005：物联网，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。2006年韩国于确立了u-Korea计划，该计划旨在建立无所不在的社会，在民众的生活环境里建设智能型网络和各种新型应用，让

13、民众可以随时随地享有科技智慧服务。2009年韩国通信委员会出台了物联网基础设施构建基本规划，将物联网确定为新增长动力，提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。行动方案的主要内容为：2009年1月28日， HYPERLINK /view/1353297.htm t _blank 奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM HYPERLINK /vie

14、w/37837.htm t _blank 首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。2009年8月， HYPERLINK /view/1787.htm t _blank 温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比

15、拟的。物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。1.3 物联网的分类私有物联网：一般面向单一机构内部提供服务；公有物联网：基于互联网向公众或大型用户群体提供服务；社区物联网：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委办局：如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务；混合物联网：是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体医学物联网：是将物联网技术应用于医疗、健康管理、老年健康照护等领域2、物联网所涉及的技术 物联网核心技术包括射频识别(RFID)装

16、置、WSN 网络、定位系统、网络架构技术、数据库管理技术。 2.1 RFID 射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）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。常用的有低频（125k134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频，无源等技术。 HYPERLINK /view/1252091.htm t _blank RFID读写器分移动式的和固定式的，一般认为RFID由以下三部分组成，即应答器，阅读器和应用软件系统，它们三部分相辅相成使RFID技术得到

17、广泛的应用。 HYPERLINK /view/742949.htm t _blank 应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用 HYPERLINK /view/135267.htm t _blank 标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。 HYPERLINK /view/1647906.htm t _blank 阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器（如：C5000W）或固定式读写器。应用软件系统 ：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。RFID技术目前在物流和供应管

18、理、生产制造和装配 、航空行李处理、 HYPERLINK /view/172138.htm t _blank 邮件快运包裹处理 、文档追踪、图书馆管理、动物身份标识 、运动计时、 HYPERLINK /view/3428818.htm t _blank 门禁控制电子门票 、道路自动收费、一卡通、仓储中塑料托盘、周转筐中等方面得到了广泛的应用。 HYPERLINK /view/139179.htm t _blank 射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透 HYPERLINK /view/2805.htm t _blank 雪、 HYPERLINK /view/10616.htm t _b

19、lank 雾、 HYPERLINK /view/2820.htm t _blank 冰、 HYPERLINK /view/138759.htm t _blank 涂料、 HYPERLINK /view/1000006.htm t _blank 尘垢和 HYPERLINK /view/13740.htm t _blank 条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。在 HYPERLINK /view/1936234.htm t _blank 运输管理方面采用射频识别技术，只需要在

20、货物的外包装上的安装 HYPERLINK /view/383945.htm t _blank 电子标签，在运输检查站或中转站设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。与此同时，货主可以根据权限，访问在途可视化网页，了解货物的具体位置，这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。 2.2 WSN 无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的 HYPERLINK /view/16431.htm t _blank 传感器以 HYPERLINK /view/385080.htm t _blank 自组织和 HYPERLINK /view/3871838.h

21、tm t _blank 多跳的方式构成的 HYPERLINK /view/5030.htm t _blank 无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。 传感器网络系统通常包括传感器节点（EndDevice）、汇聚节点（Router）和管理节点（Coordinator）。传感器节点：处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过小容量电池供电。从网络功能上看，每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合，并与其他节点协作完成一些特定任务。汇聚节点：汇聚节点的处理能力、存储能力和通

22、信能力相对较强，它是连接传感器网络与Internet 等外部网络的网关，实现两种协议间的转换，同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务，并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量供给和更多的、Flash和SRAM中的所有信息传输到计算机中，通过汇编软件，可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式，从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息，同时还可以修改程序代码，并加载到传感节点中。管理节点：管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。大量传感器节点随机部署在监测区域

23、内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。无线传感器网络所具有的众多类型的 HYPERLINK /view/16431.htm t _blank 传感器，可探测包括 HYPERLINK /view/781.htm t _blank 地震、 HYPERLINK /view/1437546.htm t _blank 电磁、 HYPERLINK /view/8193.htm t

24、 _blank 温度、 HYPERLINK /view/286584.htm t _blank 湿度、 HYPERLINK /view/77735.htm t _blank 噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为: HYPERLINK /view/4656.htm t _blank 军事、航空、防爆、 HYPERLINK /view/817392.htm t _blank 救灾、 HYPERLINK /view/13655.htm t _blank 环境、 HYPERLINK /view/178859.htm t _blan

25、k 医疗、保健、家居、工业、商业等领域。2.3定位技术根据 HYPERLINK /view/10050293.htm t _blank 中国物联网校企联盟的定义，通过定位系统获取位置信息是 HYPERLINK /view/10336962.htm t _blank 物联化时代的重要研究课题。 HYPERLINK /view/1136308.htm t _blank 物联网环境下对定位技术的挑战主要体现在：异构网络、多变环境下的精准定位；大规模应用；基于位置的服务（Location based Services）；位置信息带来的信息安全和隐私保护问题。常见的定位系统有GPS、蜂窝基站定位、无线室

26、内环境定位和新兴定位系统等。GPS定位GPS导航系统是以全球24颗定位 HYPERLINK /view/20577.htm t _blank 人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维 HYPERLINK /view/36819.htm t _blank 速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。GPS系统由以下三大部分组成。宇宙空间部分：GPS系统的宇宙空间部分由24颗工作卫星组成，采用6轨道平面，每平面4颗卫

27、星的设计，以确保在地球上大多数位置，任何时刻至少有6颗卫星在视线之内，以此来定位。地面监控部分：地面监控部分包括1个位于美国本土的主控中心和6个专用的监听站，及4个专用的地面天线。用户设备部分： 用户端必须具备一个专用的接收机。接收机包括一个和卫星通信的天线、便于位置的处理器和高精度时钟。现在部分手机也已具备接收功能。GPS具有精度高全球覆盖，可用于险恶环境的优点，但也有启动时间长、室内信号差、需要GPS接收机等缺点。GPS典型应用是汽车导航。由最初仅能提供位置和周边地图到第二代汽车导航系统可根据目的地自动计算“最短”路线，而在互联网时代，汽车导航可从交管部门取得路况咨询，优化路线，找出“最快

28、”路线物联网时代，感知更透彻。综合道路状况，污染指数，天气状况，加油站的分布，驾驶员的身体状况等各种因素找出“最佳”路线，由“以路为本”转变到“以人为本”。蜂窝基站定位蜂窝基站定位主要用于移动通信广泛采用的蜂窝网络，目前大部分的GSM、CDMA、3G等通信均采用蜂窝架构。在通信网络中，通信区域被划分成一个个蜂窝小区，每个小区有一个对应的基站。蜂窝基站定位就是利用这些基站来定位移动设备。可分为单基站定位和多基站定位。单基站定位：COO定位，即将移动设备所属基站的位置视为移动设备的位置，精度直接取决于基站覆盖的范围，但若基站分布疏松地区，一个基站覆盖范围半径可达数公里，误差巨大优点：简单、快速，适

29、用紧急情况b) 多基站定位：ToA/TDoA定位法和AOA定位法。需要三个基站才能定位稀疏地区可能只能收到两个基站的信号，不适用。总体来说蜂窝基站定位有以下优缺点：优点：不需要GPS接收机，可通讯即可定位；启动速度快；信号穿透能力强，室内亦可接收到。缺点：定位精度相对较低；基站需要有专门硬件，造价昂贵典型应用：紧急电话定位无线室内环境定位在室内环境，GPS由于信号受到屏蔽，变得很难使用，而基站定位的信号受到多经效应的影响，定位效果会大打折扣。由于其他定位方式造价不菲但用户以企业和个人居多，故可采用基于信号强度（RRS）来定位，即RRS定位技术优点:利用已有的无线网络（蓝牙、Wi-Fi、ZigB

30、ee）、红外线、超声波、蓝牙、RFID、超宽带典型应用：资产管理在设备上贴上RFID标签，需要使用时通过RFID定位找到标签的位置，从而定位设备的位置。结合感知技术，还可以监控设备的状况，是否空闲、是否故障、是否老化等。新兴定位系统由于GPS定位速度慢，而基站虽速度快，但其精度不如GPS高。A-GPS取长补短，利用基站和卫星，速度快，精度高。常见的有无线AP定位和网络定位。 无线AP定位: 利用可见的Wi-Fi接入点来定位；在大城市中无线AP的数目非常多，定位非常精确；在iphone中成熟应用。网络定位：用于无线传感网、自组织网络；通过少量位置已知节点，定位出全网络中节点位置2.4网络架构 网

31、络是物联网最重要的基础设施之一，网络构建层在物联网模型中连接识别层和管理服务层，具有强大的纽带作用，高效、及时、稳定、安全地传递上下层数据。在物联网时代，网络架构，将助推物联网的发展。2.4.1 主流的网络形态及关键技术由于物联网网络层是建立在Internet和移动通信网等现有网络基础上，除具有目前已经比较成熟的如远距离有线、无线通信技术和网络技术外，为实现“物物相连”的需求，物联网网络层将综合使用IPv6、2G/3G、Wi-Fi等通信技术，实现有线与无线的结合、宽带与窄带的结合、感知网与通信网的结合。同时，网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处

32、理技术包括物联网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的技术。1InternetInternet，中文译为因特网，广义的因特网叫互联网，是以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联网连接而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。Internet采用了目前最流行的客户机/服务器工作模式，凡是使用TCP/IP协议，并能与Internet中任意主机进行通信的计算机，无论是何种类型、采用何种操作系统，均可看成是Internet的一部分，可见Internet覆盖范围之广。物联网也被认为是Internet的进一步延伸。Internet将作为物联网主要的传输

33、网络之一，然而为了让Internet适应物联网大数据量和多终端的要求，业界正在发展一系列新技术。其中，由于Internet中用IP地址对节点进行标识，而目前的IPv4受制于资源空间耗竭，已经无法提供更多的IP地址，所以IPv6以其无限的地址空间将在物联网中发挥重大作用。引入IPv6技术，使网络不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将使物联网无所不在、无处不在地深入社会每个角落。2移动通信网移动通信就是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。通过有线或无线介质将这些物体连接起来进行话音等服务的网络就是移动通信网。移动通信网由无线接入网、核心网

34、和骨干网三部分组成。无线接入网主要为移动终端提供接入网络服务，核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。从通信技术层面看，移动通信网的基本技术可分为传输技术和交换技术两大类。在物联网中，终端需要以有线或无线方式连接起来，发送或者接收各类数据；同时，考虑到终端连接方便性、信息基础设施的可用性（不是所有地方都有方便的固定接入能力）以及某些应用场景本身需要监控的目标就是在移动状态下。因此，移动通信网络以其覆盖广、建设成本低、部署方便、终端具备移动性等特点将成为物联网重要的接入手段和传输载体，为人与人之间通信、人与网络之间的通信、物与物之间的通信提供服务。在移动通信网中，当前比较热门的接入技术有

35、3G、Wi-Fi和WiMAX。在移动通信网中，3G是指第三代支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，3G网络则综合了蜂窝、无绳、集群、移动数据、卫星等各种移动通信系统的功能，与固定电信网的业务兼容，能同时提供话音和数据业务。3G的目标是实现所有地区（城区与野外）的无缝覆盖，从而使用户在任何地方均可以使用系统所提供的服务。 Wi-Fi全称WirelessFidelity（无线保真技术），传输距离有几百米，可实现各种便携设备（手机、笔记本电脑、PDA等）在局部区域内的高速无线连接或接入局域网。Wi-Fi是由接入点AP（AccessPoint）和无线网卡组成的无线网络。主流的Wi-Fi技术无线标准有IE

36、EE802.11b及IEEE802.11g两种，分别可以提供11Mbit/s和54Mbit/s两种传输速率。WiMAX全称WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess（全球微波接入互操作性），是一种城域网（MAN）无线接入技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种空中接口标准，其信号传输半径可以达到50km，基本上能覆盖到城郊。正是由于这种远距离传输特性，WiMAX不仅能解决无线接入问题，还能作为有线网络接入（有线电视、DSL）的无线扩展，方便地实现边远地区的网络连接。3无线传感器网络无线传感器网络（WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线

37、网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。无线传感器网络技术贯穿物联网的3个层面，是结合了计算机、通信、传感器3项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。如果说Internet构成了逻辑上的虚拟数字世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么无线传感器网络就是将逻辑上的数字世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人类与自然界的交互方式。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，相比传统网络其特点是。（1）节

38、点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集；（2）由于环境影响和存在能量耗尽问题，节点更容易出现故障；（3）环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；（4）通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的；（5）传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。2.4.2 网络构架的组成及联系物联网的网络架构分为感知、网络和应用3层。其中网络层是物联网成为普遍服务的基础设施，保障实现应用层与感知层之间信息的可靠传送。网络层负责信息的传递与处理，包括各种通信网络与互联网组成的物联网业务控制与传送网络，还包括物联网管理中心、信息中心、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。应用层负责

39、将物联网技术与行业专业技术相结合，提供智能化业务应用，目前主要提供的业务包括监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。下面简介一下这3层。（A）感知层：相当于物理接触层，技术上由识别芯片(RFID)、传感器、智能芯片等构成，感知范围可以是单独存在的物体，一个特定区域的物体，或是某行业划分下特定一类物品及一个物体不同位置等，主要实现智能感知功能，包括信息采集、捕获、物体识别等，其关键技术包括RFID、传感器、自组织网络、短距离无线通信等。(B) 网络层：感知层的信息经由网关转化为网络能够识别的信息后就传到了网络层，网络层进行信息的传递与处理。网络层包括2G通信网络、

40、3G通信网络、Wi-Fi、互联网等，信息可以经由任何一种网络或几种网络组合的形式进行传输。网络层还包括物联网的管理中心及物联网的信息中心2。物联网管理中心负责物品的统一标识编码管理、认证、鉴权、计费等，物联网信息中心则负责物品信息的存储和统一分析计算处理。物联网的网络层主要实现信息的传送和通信，又包括接入层和核心层。网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专业通信网络，也可同时依托公众网和专用网。(C)应用层：在物联网的感知层和网络层的支撑下，可以实现多种物联网应用，典型的应用有：智能交通、绿色农业、工业监控、动物标识、远程医疗、智能家居、环境检测、公共安全、食品溯源、城市管理、智能物流

41、等。这些应用涉及的内容可以是跨行业，也可以是某行业内部的；用户可能是普通公众也可能是政府机构，企业组织等。物联网的应用层主要包含各类应用，例如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。 移动物联网通过装置在各类物体上的SIM 卡、传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，给物体赋予智能，可实现人与物体间和物体与物体间的沟通和对话。从体系架构来看，物联网可分为感知层、网络层和应用层组成，如图1 所示。感知层负责感知识别物体和采集捕获信息，相当于物理接触层，包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M 终端、手持终端、传感器网络和传感器

42、网关等。图1 物联网的三层参考体系架构图2.5 数据库管理技术 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库管理 HYPERLINK /view/25302.htm t _blank 系统(database management system)是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，简称 HYPERLINK /view/68450.htm t _blank dbms。它对 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。按 HYPERLINK /view/58772

43、7.htm t _blank 功能划分， HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库管理 HYPERLINK /view/25302.htm t _blank 系统大致可分为6个部分：(1)模式翻译：提供 HYPERLINK /view/702582.htm t _blank 数据定义语言(ddl)。用它书写的 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库模式被翻译为内部表示。 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库的 HYPERLINK /view/540423.htm t _blank 逻辑结

44、构、完整性约束和物理储存结构保存在内部的 HYPERLINK /view/70173.htm t _blank 数据字典中。 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库的各种数据操作(如查找、修改、插入和删除等)和 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库的维护管理都是以数据库模式为依据的。(2)应用程序的编译：把包含着访问 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库语句的应用程序，编译成在 HYPERLINK /view/68450.htm t _blank dbms支持下可运行的 HYPERL

45、INK /view/1182933.htm t _blank 目标程序。(3)交互式查询：提供易使用的交互式查询语言，如sql。 HYPERLINK /view/68450.htm t _blank dbms负责执行查询命令，并将查询结果显示在 HYPERLINK /view/207233.htm t _blank 屏幕上。(4)数据的 HYPERLINK /view/46944.htm t _blank 组织与存取：提供数据在外围储存设备上的物理组织与存取方法。 HYPERLINK /view/121511.htm t _blank 事务运行管理：提供事务运行管理及运行日志，事务运行的安全性

46、监控和 HYPERLINK /view/702953.htm t _blank 数据完整性检查，事务的 HYPERLINK /view/1672732.htm t _blank 并发控制及 HYPERLINK /view/25302.htm t _blank 系统恢复等功能。(6) HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库的维护：为 HYPERLINK /view/67185.htm t _blank 数据库管理员提供软件支持，包括 HYPERLINK /view/2308446.htm t _blank 数据安全控制、完整性保障、 HYPERLINK /vi

47、ew/1302941.htm t _blank 数据库备份、 HYPERLINK /view/2134075.htm t _blank 数据库重组以及性能监控等维护工具。 物联网可以看作成互联网应用的拓展，它使得物理对象能够与互联网无缝连接，从而实现物理世界和虚拟世界的一体化。在物联网中，所有的物理对象均可参与业务流程，随着物联网的发展，数据挖掘技术将会在不同领域大显身手，使物联网为人们决策提供强有力的支持。3、物联网的应用前景 物联网应用以“物”或者物理世界为中心，涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能电网等，物联网的应用有：畜牧溯源、无线葡萄园、机场防入侵、电力管理、生态环境监测

48、、水下无线网络传感技术、个人保健、平安城市建设、未来数字家庭、文物保护、空间海洋探测。以下简介了几个当前热门的物联网应用，从多个方面入手，分析其技术和前景。3.1 智能电网智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向 HYPERLINK /view/71985.htm t _blank 通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的 HYPERLINK /view/8048.htm t _blank 决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和

49、包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。随着全球社会经济的发展，用电需求不断增加，电网规模不断扩大，影响电力系统安全运行的不确定因素和潜在风险也随之增加，而用户对电力供应的安全可靠性和质量要求越来越高，电力发展所面临的资源和环境压力越来越大，市场竞争迫使电力经营者不断提高企业运营效率，21世纪初智能电网在欧美的发展，为全世界电力工业在安全可靠、优质高效、绿色环保等方面开辟了新的发展空间。智能电网提供了一种激励环境：电能消费者和第三方资产的合作，这种合作利用电网设施来控制费用和改善供电的可靠性，启发人们随时随地参与进

50、来；通过实时共享电网的必要数据信息供大家利用，宽带通信的信息网络使信息共享成为现实；智能电网为实现供需合作提供盈利的机会和工具，通过高速、先进的分布式控制和电子商务应用来实现实时数据的显示和提交。智能电网建设是全球在能源领域的重要战略部署，美国、欧洲等国家都针对智能电网建设制订了战略规划，我国也在智能电网建设上投入大量精力，制订了详细的战略发展规划。物联网应用于智能电网最有可能实现原创性突破、占据世界制高点的领域。智能电网建设将逐步推动我国电力基础生产模式的改变，定位于利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的智能电网，是电力行业的发展方

51、向。智能电网的实现，首先依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，基于此，物联网作为“智能信息感知末梢”，可成为推动智能电网发展的重要技术手段。智能电网的建设，将推动智能小区、智能城市的发展，提升人们的生活品质。让生活更便捷。家庭智能用电系统既可以实现对空调、热水器等智能家电的实时控制和远程控制；又可以为电信网、互联网、广播电视网等提供接入服务；还能够通过智能电能表实现自动抄表和自动转账交费等功能。让生活更低碳。智能电网可以接入小型家庭风力发电和屋顶光伏发电等装置，并推动电动汽车的大规模应用，从而提高清洁能源消费比重，减少城市污染。让生活更经济。智能电网可以促进电力用户角色转变，

52、使其兼有用电和售电两重属性；能够为用户搭建一个家庭用电综合服务平台，帮助用户合理选择用电方式，节约用能，有效降低用能费用支出。应用举例：2009年2月28日，作为华北公司 HYPERLINK /view/2758795.htm t _blank 智能化电网建设的一部分华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。这套系统首次将以往分散的 HYPERLINK /view/613469.htm t _blank 能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助

53、决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。3.2 智能家居智能家居是以住宅为平台，利用 HYPERLINK /view/16242.htm t _blank 综合布线技术、网络通信技术、 智能家居-系统设计方案 HYPERLINK /view/699328.htm t _blank 安全防范技术、 HYPERLINK /view/181860.htm t _blank 自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环

54、保节能的居住环境。智能家居是在 HYPERLINK /view/1136308.htm t _blank 物联网的影响之下 HYPERLINK /view/10336962.htm t _blank 物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、 HYPERLINK /view/130521.htm t _blank 安防系统、 HYPERLINK /view/1784810.htm t _blank 数字影院系统、 HYPERLINK /view/246329.htm t _blank 网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控

55、制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、 HYPERLINK /view/409287.htm t _blank 防盗报警、 HYPERLINK /view/13655.htm t _blank 环境监测、 HYPERLINK /view/153142.htm t _blank 暖通控制、 HYPERLINK /view/105508.htm t _blank 红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、 HYPERLINK /view/538641.htm t _blank 网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一

56、体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的 HYPERLINK /view/421194.htm t _blank 安全性，甚至为各种能源费用节约资金。智能家居作为一个新生产业，目前处于一个导入期与成长期的临界点，市场消费观念还未形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。 正因为如此，国内优秀的智能家居生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究，一大批国内优秀的

57、智能家居品牌迅速崛起，逐渐成为智能家居产业中的翘楚!智能家居至今在中国已经历了近12年的发展，从人们初最初的梦想，到今天真实的走进我们的生活，经历了一个艰难的过程。应用举例：盖茨的家是智能化的典范，随处可见高科技的影子。整个建筑根据不同的功能分为12个区，通道出口处都装有机关：来访者通过出口，就会产生其个人信息，包括他的指纹等，这些信息会被作为来访资料储存到电脑中。每个来宾必须佩戴专门的胸针，别小看它，如果没了它，访客就会被系统确认为入侵者，电脑就会通过网络报警。如此强大的功能，但你却看不见屋内有任何电缆，因为长达53公里长的电缆全部被埋在地板下方。而地板也不仅是起装饰作用，它是一个巨大的传感

58、器：当有人走进房间时，地板会根据阳光的强度，来调节房间内的灯光亮度以及空气温度、湿度。盖茨的豪宅智能化程度最高的部分首推会议室，这个房间可随时高速接入互联网，24小时为盖茨提供一切他需要的信息。盖茨可以随时召开网络视频会议，与幕僚商议微软大事。同时，这个房间内的计算机还可以通过遍布整个建筑物内的传感器，自动记录整座住宅的动静。盖茨在回家的途中，就可以通过智能住宅系统遥探家中的一切，包括让浴池的水自动调温、嘱咐厨房的工作人员准备晚饭等等。智能豪宅里惟一带有传统意味的事物是一棵百年老树，住宅里的传感器竟然能根据老树的需水情况，实现及时的灌溉。3.3 智能物流智能物流是利用集成智能化技术，使 HYP

59、ERLINK /view/153887.htm t _blank 物流系统能模仿人的智能，具有思维，感知，学习，推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。即在流通过程中获取信息从而分析信息做出决策，使商品从源头开始被实施跟踪与管理，实现信息流快于实物流。即可通过 HYPERLINK /view/26303.htm t _blank RFID、 HYPERLINK /view/16431.htm t _blank 传感器、移动通讯技术等让配送货物自动化、信息化和网络化。智能物流的未来发展将会体现出四个特点：智能化，一体化和层次化，柔性化与社会化。在物流作业过程中的大量运筹与决策的智能化；以物流管理

60、为核心，实现物流过程中运输，存储，包装，装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化。智能物流的发展会更加突出“以顾客为中心”的理念，根据消费者需求变化来灵活调节生产工艺；智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置，实现社会化。 通过智能物流系统的四个智能机理，即信息的智能获取技术，智能传递技术，智能处理技术。通过智能物流将对未来的物流行业带来革命性的改变，它有许多优点如：智能处理技术应用于企业内部决策，可通过对大量物流数据的分析，对物流客户的需求、商品 HYPERLINK /view/122401.htm t _blank 库存、物流智能仿真等作出决策。实现 HYPERLINK /v