《物联网技及发展问题研究6000字（论文）》

5物联网关键技术及发展研究报告TOC\o"1-3"\h\u4177绪论 323554第一章物联网技术概述 352351.1物联网的概念 33861.2物联网的特点 331845第二章物联网关键技术 5301982.1物联网关键技术概念 5310402.2无线传感网络技术 5213432.2.1无线传感网络概述 5156792.2.2无线传感器网络的特点 6272212.2.3无线传感器网络关键技术 726787第三章物联网关键技术的应用 11194523.1物联网关键技术在军事中的应用 11313183.2物联网关键技术在农业方面的应用 11195893.3物联网关键技术在无线通信方面的应用 12191893.4物联网关键技术在智慧医疗的应用 122716第四章物联网关键技术未来的发展 133314结论 1411134参考文献 1425315致谢 15绪论当今的世界是信息化的世界，计算机的体积越来越小但其核心处理功能却越来越强，各种各样智能化的设备正在改变着人们的生活[1]。物联网作为现代信息化的一个产物，它是每一个物体和物体之间通过互联网进行智能连接而形成的一个完整的网络体系，是新一代信息技术的重要组成部分。接下来，本文将主要就物联网技术概述、物联网关键技术——无线传感网络技术的应用以及未来的发展趋势等几个方面对物联网关键技术的发展进行详细的研究。第一章物联网技术概述1.1物联网的概念从名字中就可以明白，物联网其实就是一种“物物相连的互联网”。物联网还是传感网的通称，就是指把无处不在的末端设备以及其他设施，运用各类无线或者有线，短距离或者长距离的通信网络来形成一种相互联通，应用集成的局面，以在内网(intranet)、专网(extranet)或者因特网(Internet)环境下，采用合适的信息安全保障机制，提供可以控制安全有效的甚至是具有个性化的实时在线监测、定位追溯、远程控制、安全防范、预案管理等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。在这之后的几十年里随着信息技术的飞速发展，物联网技术也逐渐成熟并有了准确的定义为互联网和传统电信网等信息技术的载体，它能够让日常生活中独立的具有一定功能的实际物体实现互联互通的网络。1.2物联网的特点由于物联网是通过各种感知设备和物联网连接物体与物体实现全自动、智能化采集、传输与处理信息，达到随时随地进行科学管理目的的一种网络。所以，“网络化”“物联化”“互联化”“自动化”“感知化”“智能化”是物联网的基本特征。第二章物联网关键技术2.1物联网关键技术概念物联网有三种关键技术：传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。这三种技术和物联网技术的关键，其中，传感器技术就是将模拟信号变为数字信号供计算机处理，RFID标签将无线射频技术和嵌入式技术结合起来实现对一些物品的管理和识别，嵌入式系统技术是一种复杂的技术，它将传感器、集成电路等多种技术综合起来对一些信息进行综合处理。接下来主要从无线传感网技术对物联网关键技术进行介绍。2.2无线传感网络技术2.2.1无线传感网络概述近年来，随着个人计算机、计算机网络的普及，因特网对人们的生活、工作、学习方式的影响越来越巨大，并将继续在未来的各领域持续发挥其影响力。因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，而无线传感器网络将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，改变了人与自然交互的方式。无线传感器网络是无线Ad-Hoc网络的一个重要研究分支，是随着传感器、嵌入式、网络通信和分布式计算技术的迅速发展而出现的一种新的信息获取和处理模式。它是由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络，借助于节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象，实现对所在环境的监测。2.2.2无线传感器网络的特点无线传感器网络最先运用在军事方面，后来在慢慢的发展过程中在民用领域生根发芽。因此，由无线传感器网络的概念、所应用的领域和无线传感网络在进行过程中包含的一系列技术就导致了无线传感网络拥有下面几个特点：。1.能量受限性无线传感器网络通常的运行环境决定了无线传感器网络节点一般具有电池不可更换、能量有限的特征，当前的无线网络一般侧重于满足用户的QOS要求、节省带宽资源和网络质量的方面，对于无线网络能量方面的需求考虑的很少。2.可扩展性在通常的情况下，无线传感网络有非常多的节点，一般高达上千个，甚至在一些比较特殊的应用上，网络节点的个数能有上百万个，所以这就要求无线网络必须能够高效率的对新增的节点进行融合，使它们参与到全局应用中。无线传感器网络的可扩展性能力加强了处理能力，延长了网络生存时间。3.实时性我们都知道无线传感网络相当于是一个反应系统，在航空航天、国防军事、医疗等有很强实时要求的领域有很广泛的应用，这就需要无线传感网络把实时采集的相关数据不断传输给监测的系统，并且能通过执行器对环境变化做出快速的反应。2.2.3无线传感器网络关键技术因为传感器技术、无线技术以及计算机技术不断发展和推进，无线传感器网络也在以很快的速度发展壮大，成为当前信息领域的一个重要研究热点，以及涉及诸多学科交叉的研究领域。应用是传感器网络的重要目标，用来构建一个非常巨大的系统工程，设计的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都非常多。无线传感网络中的功率控制问题是指分布式系统中的节点在无线通信过程中选择最强恰当的功率级发送分组，这样就可以做到对网络应用的相关性能进行更好的优化。由于节点发射功率级的选择对于网络多方面的性能均会产生影响，因此网络中的节点采用多大的功率级发送分组是一个非常复杂的问题。因为传感器节点本身的计算能力，通信能力、储存能力的有限制，而导致节点所能携带的能力也十分有限，每个节点只能获取局部网络的拓扑结构信息。传感器网络协议要解决的问题是使每一个独立的节点都形成一个多跳的数据传输网络。因而，网络层协议和数据链路层协议成为当前研究的热点问题。网络层功率控制是一种全局性的优化策略，而MAC层中的功率控制则是根据局部信息优化网络性能。MAC层功率控制在TDMA网络、CDMA网络中的目的主要是根据控制信息，尽可能地减少节点间的传输能耗；而在基于竞争的CSMA网络中，其主要目的则是降低网络竞争强度，扩大信道复用率，满足优化网络的性能要求。传感器网络由于资源和应用的限制，所以在很大程度上更加关注如何更好的提高网络的能量效率。无线传感网络的定位技术。在无线传感网络中，对于相关位置信息是传感器节点在进行数据采集是不能够缺少的关键点，这对传感网络的监测活动至关重要，没有位置信息的监测消息往往毫无意义。所以事件发生时位置的记录或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息，是传感网络最基本的功能之一，对无线传感网络应用的有效性起着关键的作用。在我们对无线传感网络进行具体情况上的应用时，监测到有事件发生之后关心的一个重要问题就是该事件发生的位置。例如，在气象监测应用中需要知道采集的气象信息所对应的具体区域的地理位置：对于突发的事件，如需要知道天然气管道泄漏的具体地点、暴发山洪现场的位置等。针对诸如此类的问题，传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息，人们才能据此做出决策和采取相应措施。无线传感器网络在同步管理方面主要说的是在时间上的一致性，这是因为在无线传感器分布式网络中对于每一个传感器都有自己本身是时钟管理。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及温度和电磁波的干扰等都会造成无线传感器网络节点之间的运行时间偏差。无线传感器网络本质上是一个分布式协同工作的网络系统，很多具体应用都要求网络各个节点存在相互的协同配合，因此时间同步是无线传感器网络同步管理机制的重要内容。无线传感器网络主要应用于环境监控，需要对网络运行过程中产生的大量数据进行有效的管理。从数据存储的角度来看，无线传感器网络可以被看作是一种分布式数据库。用无线传感网络中用数据库的形式对数据进行管理，可以将存储在网络中的数据的逻辑视图与网络中的实现进行分离，使得无线传感器网络的用户只需要关心数据查询的逻辑结构，无须关心具体的实现细节。虽然对网络所存储的数据进行抽象在一定程度上会影响执行效率，这样对于无线传感网络易用性有很大程度的增强。无线传感器网络的数据融合技术可以结合网络的各个协议层来进行。在应用过分布式数据库技术对采集的数据进行初步筛选，达到融合效果；在网络层，可以结合路由协议，减少数据的传输量；在数据链路层，可以结合MAC，减少MAC层的发送冲突和头部开销，在达到节省能量目的的同时，还不失去信息的完整性。还不会降低信息的收集效率，影响信息采集的及时性。无线传感器网络的数据融合术只有面向应用需求的设计，才会真正得到广泛的应用。第三章物联网关键技术的应用当前物联网技术已经广泛应用于各行各业，尤以在军事、智能农业、无线通信，智能医疗等方面的应用非常广泛。3.1物联网关键技术在军事中的应用前面说过无线传感网络技术是物联网的一个关键技术，利用物联网可以实现传感平台和武器平台的信息数据的交互，指挥部门就可以通过接受传感器平台的信息，然后在再对相应的信息进行加工和处理，并将其作为决策的依据，最终实现一些武器的操作[3]。此外，还可以通过物联网技术对目标的定位，提高武器定位的准确度，实现智能化、高效化的军事管理体系。3.2物联网关键技术在农业方面的应用除了在军事方面的应用，物联网还在农业方面得到了广泛的应用，这种新型农业也有了新的名称智慧农业[4]。在这种智慧农业中，人们可以通过传感器来对农田或者是温室大棚的温度、湿度等情况有一个准确的了解和掌握，然后根据这些信息工作人员就可以实时预测并监控农作物的生长情况，并且一些施肥、灌溉等工作也可以通过物联网实现智能化的管理，通过这种方式为农作物创造出适宜的生长环境。除此之外，还可以通过物联网的核心技术之一RFID标签技术实现对牲畜的管理，在牲畜身上安装RFID标签可以对动物们的年岁以及身体情况进行估量预测，同时通过传感器还可以对动物们每天吃东西、运动的状况进行实时监控，实现对牲畜的智能化管理。3.3物联网关键技术在无线通信方面的应用将无线通信和物联网技术融合可以在一定程度上促进经济的发展，同时也可以在一定程度上提升信息的安全性。从我国现在的状况来看，无线通信技术与物联网相结合必将有着非常好的发展前景，值得建设和投资，而且也获得了国家很各行各业有力的帮助，再加上我国已经形成了较为完整的网络体系，而且我国的人口众多，客户基数大，这些都在一定程度上为物联网和无线通信技术相融合打下了基础。当前，在物联网和无线通信技术相融合下已经开发出的技术有海量计算技术、无线管理技术等等，这样就可以很好的将我国无线网络的优点充分的发挥出来。以刚才所说的海量计算技术为例，物联网首先要进行数据收集和整理，然后再根据需求进行操作和处理，这里面还要用到云计算等多种技术，这样最后才可以满足广大的客户群体以及不同客户对无线通信的种种要求和需要。3.4物联网关键技术在智慧医疗方面的应用智慧的医疗系统可以依靠实用性强的医疗传感设施，对单独在家的年迈老人或者修养的病人身体相关指标进行检测，并将生成的生理指标数据通过固定网络或4G无线网络传送给护理人或有关医疗单位。根据客户的需求，信息服务商还提供相关增值业务，如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。智能医疗系统可以在很大的程度上解决如今社会上儿女因为工作繁忙而忽略待家的老人身体状况，无法及时照顾家中老人的问题，使老人能更好的安享晚年。第四章物联网关键技术未来的发展当前的物联网技术虽然发展迅速，但是在发展的过程中还存在许多问题，主要有三个：第一个就是我国物联网的基础建设以及关键技术还需要时间进一步的进步，现阶段我国物联网核心技术和规模化的应用还处在起始阶段，传感器作为其核心技术之一还有待完善，尤其是在其连接的通信距离、计算等方面的能力还有待提升。其次就是物联网应用还没有建立统一的规范标准,这在一定程度上会对物联网的广泛应用造成阻碍，我们知道物联网是一种新型的技术，它具有改变世界的力量，其涉及到的各个国家间的利益也是十分巨大的，想要制定每个国家都认同的物联网应用法规还是存在一定难度的。最后就是一直困扰着我们每一个人的信息安全问题，当今的世界是信息化的世界，但是在这个信息化的过程中人们的个人信息和隐私也越来越多地被侵犯，尤其是在物联网方面这种问题就更加明显。同互联网和移动通信技术相比较，物联网还存在一些特殊安全的问题，物联网主要就是通过传感器、RFID等技术来获得关于物品的信息的，在这个过程中相关部门一定要注重访问控制机制的建立以及对相关的信息收集、查询等操作的控制，在实际工作当中稍不注意就有可能导致私人信息的泄露进而给用户带来损失甚至伤害[5]。针对互联网存在的上述问题，我国的物联网产业在今后应该朝着以下几个方向发展：一、焦距核心技术，实现技术突破：传感网芯片是物联网核心中的核心，所以今后的物联网发展应该向提升传感器的性能方面发展，加强对传感器的灵敏度和可靠性的研究，这就要求我国要加大研发投入，积极引进技术人才，攻克传感器芯片、网络等关键技术。二、建立健全物联网应用的规范标准：当前标准已经成为阻碍物联网发展的主要障碍之一，中国一定要在物联网标准制定方面扮演好自己的角色，加强和其他国家之间的交流，不断的参与到国际有关物联网技术制度标准的修订和制定，慢慢在国际上占领一席之地。三、国家出台政策加强引导：我国的物联网还处于起步阶段，国家要