关于物联网的理解和物联网应用的综述

关于物联网的理解和物联网应用的综述丰诗崧20103132832013年12月5日物联网的的概念物联网的的形成过过程物联网与与互联网网的区别别物联网的的技术体体系结构构物联网的的关键技技术物联网在在现实生生活中的的应用物联网的的概念物联网(InternetofThings)至今没有有统一的的定义,大家众说说纷纭。。有的认认为RFID的互联就就是物联联网,有的认为为传感网网络就是是物联网网,有的认为为M2M((machinetomachine)就是物联联网,有的认为为把互联联网的用用户端延延伸和扩扩展到任任何物品品与物品品之间就就是物联联网。国际通用用的物联联网的定定义是:通过射频频识别(RFID)、红外感感应器、、全球定定位系统统、激光光扫描器器等信息息传感设设备,按约定的的协议,把任何物物品与互互联网连连接起来来,进行信息息交换和和通信,以实现智智能化识识别、定定位、跟跟踪、监监控和管管理的一一种网络络。物联网的的概念出现物联联网没有有统一定定义这种种局面的的原因是是物联网网还处于于初级的的概念阶阶段和探探索阶段段,还没有具具有说服服力的完完整的大大规模的的应用。。互联网网是先发发展起来来,后有互联联网这个个名词术术语;而物联网网是先提提出名词词概念,希望通过过这个名名词概念念来推动动实际网网络的发发展。物联网本本质就是是让地球球上的物物品能说说话,让人们能能通过网网络智能能地听见见物品说说话、看看见物品品的行为为,同时又能能让物品品智能地地听话,智能地动动作,达到让物物质世界界与人智智能对话话的目的的。物联网的的形成过过程InternetofThings的概念最最初来源源于BillGates1995年发表的的《未来之路路》，书中提提及物联联网概念念，只是是当时受受限于无无线网络络、硬件件及传感感设备的的发展，，并未引引起重视视。1999年美国麻麻省理工工学院（（MIT）首次提提出物联联网的概概念，由由美国统统一代码码委员会会UCC、吉列公公司、宝宝洁、沃沃尔玛等等100多家大公公司赞助助，在美美国麻省省理工大大学生成成立了Auto-ID中心，集集中对EPC进行研究究和开发发，全世世界共有有六所顶顶尖高校校参考其其中的工工作。包包括：美美国的MIT、英国的的剑桥大大学、日日本的庆庆应大学学、澳大大利亚的的阿德雷雷德大学学、瑞士士的圣加加仑大学学、中国国的复旦旦大学。。Auto-ID中心于2003年11月1日更名为为Auto-IDLab，为EPCglobal提供技术术支持。。EPCglobal旨在改变变整个世世界，搭搭建一个个可以自自动识别别任何地地方、任任何事物物的开放放性的全全球网络络也就是是我们所所说的““物联网网”原型型。物联网与与互联网网的区别别物联网的的英文名名称是InternetofThings，即“物物物相连连的网络络”。人人们既可可以把它它看作传传统互联联网的自自然延伸伸，因为为物联网网的信息息传输基基础仍然然是互联联网；也也可以把把它看作作是一种种新型网网络，因因为其用用户端延延伸和扩扩展到了了物品与与物品之之间，这这与互联联网那种种“电脑脑相连的的网络””大不一一样。

物联网与与互联网网的区别别相比互联联网，物物联网具具有以下下诸多特特点：1、终端的的多样化化。小到到手表、、钥匙各各种家电电，大到到汽车、、房屋、、桥梁、、道路，，甚至那那些有生生命的东东西（包包括人和和动植物物）都能能连接进进网络。。2、感知的的自动化化。物联联网在各各种物体体上植入入微型感感应芯片片，这样样，任何何物品都都可以变变得“有有感受、、有知觉觉”。它它主要是是依靠一一种名为为RFID（射频识识别）的的技术来来实现的的。3、智能化化。物联联网通过过感应芯芯片和和RFID时时刻刻刻地获取取人和物物体的最最新特征征、位置置、状态态等信息息，这些些信息将将使网络络变得更更加“博博闻广识识”。据美国权权威咨询询机构Forrester（弗雷斯斯特研究究公司））预测，，到2020年世界上上物联网网业务将将达到互互联网业业务的30倍。因此此，“物物联网””也被称称为继计计算机、、互联网网之后，，世界信信息产业业的第三三次浪潮潮。技术体系系结构物联网的的技术体体系结构构分为感感知层、、网络层层、应用用层三个个大层次次。感知层感知层是是让物品品说话的的先决条条件，主主要用于于采集物物理世界界中发生生的物理理事件和和数据，，包括各各类物理理量身份份标识、、位置信信息、音音频、视视频数据据等。物物联网的的数据采采集涉及及传感器器、RFID、多媒体体信息采采集、二二维码和和实时定定位等技技术。感知层又又分为数据采集集与执行行、短距离无无线通信信。数据采集集与执行行主要是运运用智能能传感器器技术身身份识别别以及其其他信息息采集技技术，对对物品进进行基础础信息采采集，同同时接收收上层网网络送来来的控制制信息，，完成相相应执行行动作。。短距离无无线通信信完成小范范围内的的多个物物品的信信息集中中与互通通功能，，相当于于物品的的脚。网络层网络层完完成大范范围的信信息沟通通，主要要借助于于已有的的广域网网通信系系统(如PSTN网络、2G//3G移动网络络、互联联网等)，把感知知层感知知到的信信息快速速、可靠靠、安全全地传送送到地球球的各个个地方，，使物品品能够进进行远距距离、大大范围的的通信，，以实现现在地球球范围内内的通信信。应用层应用层完完成物品品信息的的汇总、、协同、、共享、、互通、、分析、、决策等等功能，，相当于于物联网网的控制制层、决决策层。。应用层完完成物品品与人的的最终交交互，前前面两层层将物品品的信息息大范围围地收集集起来，，汇总在在应用层层进行统统一分析析、决策策，用于于支撑跨跨行业、、跨应用用、跨系系统之间间的信息息协同、、共享、、互通，，提高信信息的综综合利用用度，最最大程度度地为人人类服务务。如智智能交通通、智能能医疗、、智能家家居、智智能物流流、智能能电力等等。物联网的的关键技技术射频识别别技术传感技术术纳米技术术智能嵌入入技术云计算IPv6技术射频识别别技术RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，，即为射射频识别别技术，，俗称电电子标签签。RFID射频识别别是一种种非接触触式的自自动识别别技术，，它通过过射频信信号自动动识别目目标对象象并获取取相关数数据，读读卡距离离最远可可超过20米。一套套完整的的RFID系统，其其基本组组成部分分包括标标签（Tag）、阅读读器（Reader）和应用用软件系系统。其其基本的的工作原原理：标标签进入入磁场后后，要么么接收解解读器发发出的射射频信号号，凭借借感应电电流所获获得的能能量发送送出存储储在芯片片中的产产品信息息（这一一类标签签我们称称之为被被动标签签），要要么主动动发送某某一频率率的信号号（这一一类标签签我们称称之为主主动标签签）；解解读器读读取信息息并解码码后，送送至中央央信息系系统进行行有关数数据处理理。不管管是主动动式还是是被动式式标签，，可以实实现同时时识别多多个电子子标签。。在物联联网中，，RFID是一个可可以让物物品开口口说话的的关键技技术，是是物联网网的基础础技术。。RFID标签中存存储着各各种物品品的信息息，利用用无线数数据通信信网络把把它们采采集到中中央信息息系统，，实现物物品的识识别。传感技术术传感技术术是对从从自然信信息源获获取的信信息进行行处理和和识别的的一门多多学科交交叉的现现代科学学与工程程技术，，它涉及及传感器器、信息息处理和和识别等等技术。。传感器器是指测测量某一一类物理理变量，，并将它它转化为为设备可可以识别别的电子子信号的的器件。。传感器器一般由由敏感元元件、转转换元件件、测量量电路和和辅助电电源四部部分组成成。传感感器的种种类繁多多，按照照技术类类别分有有超声波波传感器器、温度度传感器器、湿度度传感器器、气体体传感器器、、压压力传感感器、加加速度传传感器、、图像传传感器、、电量传传感器和和位移传传感器等等。传感器的的功能与与品质决决定了传传感系统统获取自自然信息息的信息息量和信信息质量量，是高高品质传传感技术术系统的的构造的的一个关关键。纳米技术术纳米技术术，主要要用于研研究结构构尺寸在在0.1至100纳米范围围内材料料的性质质和应用用。纳米米技术关关注当物物质到达达纳米尺尺度（0.1--100纳米这个个范围空空间）时时，物质质所展现现出来的的特殊物物理特性性。例如如：铜、、银导体体做成纳纳米尺度度以后，，它就失失去原来来的性质质，表现现出既不不导电、、也不导导热；铁铁钴合金金，把它它做成大大约20—30纳米大小小，它的的磁性要要比原来来高1000倍。纳米技术术的发展展，使得得我们可可以制造造更微型型的电子子标签，，用以跟跟踪和监监测小型型物体或或者分子子级别的的信息变变化。智能嵌入入技术智能嵌入入技术是是将信息息处理部部件嵌入入到应用用系统中中的一种种技术，，它将硬硬件系统统和软件件系统固固化到一一起。嵌嵌入式技技术是在在Internet的基础上上产生和和发展的的，具有有安全性性和能快快速地与与外界进进行信息息交换的的特点，，而嵌入入式系统统一般情情况下都都是小型型的专用用系统，，这样就就使得嵌嵌入式系系统很难难承受占占有大量量系统资资源的服服务。如如何实现现嵌入式式系统的的Internet接入和嵌嵌入式Internet安全技术术，是智智能嵌入入技术的的关键和和核心。。在物联网网的时代代，一个个个具备备信息计计算功能能和网络络接入的的智能物物品可以以随时与与物品的的主人和和其他物物品进行行信息交交互。例例如冰箱箱可以提提醒主人人牛奶快快过期了了，当它它发现鸡鸡蛋用完完了时会会主动发发信息给给超市进进行购买买，这些些都是智智能嵌入入式技术术在物联联网中的的应用。。云计算云计算指指IT基础设施施的交付付和使用用模式，，通过网网络以按按需、易易扩展的的方式获获得所需需的资源源。提供供资源的的网络为为“云””，这是是一种可可以随时时获取、、按需使使用、随随时扩展展、按使使用付费费的计算算资源。。云的计计算能力力非常强强大，例例如Google的云服务务器有100多万台，，Yahoo和Amazon也拥有几几十万台台服务器器。云计计算支持持用户在在任何地地点使用用任何终终端来获获取计算算资源，，所请求求的资源源来自““云”，，而不是是固定的的有形的的实体。。应用在在“云””中某处处运行，，但实际际上用户户无需了了解、也也不用担担心应用用运行的的具体位位置。在物联网网中，有有成千上上万的物物品信息息随时在在变化更更新，云云计算就就是为这这些服务务提供强强大的计计算能力力。IPV6技术

IPv6技术是下下一版本本的互联联网协议议，随着着互联网网的发展展，IPv4定义的有有限网络络地址将将被耗尽尽，为了了扩大网网络地址址空间，，拟通过过IPv6协议重新新定义地地址空间间。IPv4采用32位地址长长度，只只有大约约43亿个地址址，估计计在2005～2010年间将被被分配完完毕，而而IPv6采用128位地址长长度，几几乎可以以为地球球上每一一粒沙子子分配一一个IP地址。在物联网网中，我我们试图图构造一一个任意意物体之之间的网网络互联联，因此此每一个个物体都都需要一一个IP地址，这这个时候候现有的的IPv4协议肯定定无法满满足物联联网的需需求，因因此大力力发展IPv6技术是实实现物联联网的网网络基础础条件。。应用领域域概况RFID在我国国的应用用情况应用领域域ＲＦＩＤＤ在车间间流水线线应用

RFID就是电子子工票，，在车位位上安装装一个RFID电子阅读读器，工工人在做做完一扎扎衣服后后刷下工工票卡，，可以实实时采集集工人生生产信息息：对车车间现场场进行实实时管理理、安排排调度和和效率改改善。.电子工票票系统为为管理人人员、车车间现场场之间建建立了一一个信息息平台，，每个工工人的生生产进度度可以直直接反馈馈到管理理人员，，管理人人员的指指令（例例如通知知等）也也可以直直接达到到工人的的屏幕，，帮助管管理人员员平衡各各生产线线产能，，实时统统计工人人计件工工资，评评估工人人表现，，从而提提高服装装企业的的生产效效率和管管理决策策能力。。在图书馆馆里的应应用在食品监监管的应应用在食品供供应链中中将全面面运用RFID电子标签签技术，，实现食食品的安安全信息息全程溯溯源。进进入园区区的蔬菜菜、水果果、水产产品、蛋蛋等初级级产品及及配送的的餐饮半半成品等等，包装装袋上都都将戴上上RFID标签，这这个标签签会储存存种植养养殖企业业或生产产单位、、品名、、产地、、生产日日期、保保质期等等信息，，在专供供食品的的物流货货车上也也配备相相应的RFID设备，对对装载冷冷藏、冷冷冻食品品的车辆辆配备RFID等温度连连续监控控设备