物联网技术浅析

目录引言 I第一章：物联网发展历程 11.1何为物联网 11.2物联网发展历程 11.3：物联网的发展前景 2第二章：物联网的核心技术 32.1：RFID技术 32.2：条码技术 42.3：传感器技术 5第三章：物联网技术的应用 63.1：智能家居 63.2：智慧商业 63.3：智能交通 6第四章：物联网发展中的问题 74.1：使用成本 74.2：安全问题 74.3：缺乏统一完整的技术标准 8结论 9物联网技术浅析第一章：物联网发展历程1.1何为物联网定义最初在1999年提出：即通过射频识别（RFID）(RFID+互联网）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。1.2物联网发展历程1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——NetworkedCokeMachine。1991年美国麻省理工学院（MIT）的KevinAsh-ton教授首次提出物联网的概念。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《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。2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。在中国，同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。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。2009年1月28日，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2月24日，2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。物联网示意图2009年8月，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，无锡市江南大学还建立了全国首家实体物联网工厂学院。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拟。[2]

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：物联网的发展前景物联网也是继计算机、互联网之后的世界信息产业发展的第三次浪潮，物联网技术的发展，必将带来一场革命，根据美国研究机构Forrester预测，物联网所带来的产业价值将比互联网大30倍，物联网将成为下一个万亿元级别的信息产业业务。第二章：物联网的核心技术2.1：RFID技术RFID技术即射频识别技术(英文：RadioFrequencyIDentification，缩写：RFID)，俗称电子标签，是一种无线通信技术，可以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者光学接触。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。早在上世纪四五十年代，由于军方的运用，雷达技术的不断改进和应用，就催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。进入新世纪之后，出现了一系列标准，射频技术种类日益丰富，电子标签成本大大降低，是规模化应用成为了可能。2010年后，由于物联网收到追捧，作为物联网技术的核心技术，RFID也得到了极度重视， RFID技术应用于各行各业，得到了空前发展。一般标准的RFID系统由标签、读写器、天线及上位机控制系统组成。RFID标签：由芯片、天线、耦合元器件组成，是数据处理及数据存储的核心，每个标签都具有唯一的ID。读写器：是RFID系统的关键部分，它主要接收上机位的处理命令，根据命令的不同产生射频信号提供给天线，同时接收天线反馈的射频信号，转换成数据信息发给上机位系统。天线：是RFID系统的射频信号发射和接收端。上机位系统：主要向读写器发送读写命令，接收并处理读写器反馈的信息，以应用软件存在。RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预。主要有以下几点特征：非接触式识别可穿透性尺寸小识别速度快数据量大数据更安全RFID标签可以封装成各种不同的样式，以运用于不同的场景。运用实例：食品溯源、射频门禁、图书标签等等。2.2：条码技术条形码一般泛指一维条码，是宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，可以表达一组信息的图形识别符，条码技术最早产生在二十年代，诞生于Westinghouse的实验室里。那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。常用的一维码的码制包括：EAN码、39码、交叉25码、UPC码、128码、93码，ISBN码，及Codabar（库德巴码）等。不同的码制有它们各自的应用领域：EAN码：是国际通用的符号体系，是一种长度固定、无含意的条码，所表达的信息全部为数字，主要应用于商品标识。UPC码UniversalProductCode;是最早大规模应用的条码，其特性是一种长度固定、连续性的条码，目前主要在美国和加拿大使用，由於其应用范围广泛，故又被称万用条码。UPC码仅可用来表示数字，故其字码集为数字0~9。UPC码共有A、B、C、D、E等五种版本.二维条码/二维码（2-dimensionalbarcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。QR码是目前国内最常见的二维码码制，它是在1994年由日本人发明的，QR码最大的特点是可以被免费使用，并且识别效率较高，比普通条码储存更多的资料。条码技术具有以下几点优点：可靠准确

数据输入速度快

经济便宜

灵活、实用

自由度大

设备简单

易于制作2.3：传感器技术传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成，敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。传感器种类非常多，在实际使用中，常见的有：温湿度、光照、震动、有害气体、土壤湿度、水分等等。如今，传感器单独使用得已经很少了，一般都是很多个通过网络联合起来，组成传感器网络。无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。WSN广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。无线传感器网络特点：自组织多跳大规模动态性可靠性以数据为中心第三章：物联网技术的应用3.1：智能家居智能家居（英文：smarthome,homeautomation）是最典型的物联网应用之一，智能家居又称智能住宅，是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、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，并实现环保节能的居住环境。智能家居系统的核心是智能中控器，在室内，它与各种感应设备相连接，能够及时获取各种安防警报，又与各种电源开关相接，自动控制各种电器开关。对外还可以连接互联网，这样我们就可以远程控制。3.2：智慧商业在现阶段智慧商业还没有准确的定义，个人认为是：在传统商业环境下，以物联网技术为支撑的现代化、信息化、自动化的，简便、快捷的商业为智慧商业。目前，我们在智慧商业中常用的技术有：条码技术：主要打印或印刷在商品上，用于商品的溯源、标价等等。RFID技术：在商品入库时，利用RFID读写设备读取商品上的电子标签ID，并存入系统对应的商品下。在购物者推着购物车进入某个区域时，购物者可通过车上的显示屏看到商品的信息。传感器技术：主要运用于人流检测3.3：智能交通智能交通系统(IntelligentTransportationSystem，简称ITS)是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。第四章：物联网发展中的问题在物联网技术发展产品化的过程中，我国一直缺乏一些关键技术的掌握，所以产品档次上不去，价格下不来。缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这是限制中国物联网发展的关键因素之一。4.1：使用成本物联网产业是需要将物与物连接起来并且进行更好的控制管理。这一特点决定了其发展必将会随着经济发展和社会需求而催生出更多的应用。所以，在物联网传感技术推广的初期，功能单一，价位高是很难避免的问题。因为，电子标签贵，读写设备贵，所以，很难形成大规模的应用。而由于没有大规模的应用，电子标签和读写器的成本问题便始终没有达到人们的预期。成本高，就没有大规模的应用，而没有大规模的应用，成本高的问题就更难以解决。如何突破初期的用户在成本方面的壁垒成了打开这一片市场的首要问题。所以在成本尚未降至能普及的前提下，物联网的发展将受到限制。4.2：安全问题在物联网中，传感网的建设要求RFID标签预先被嵌入任何与人息息相关的物品中。可是人们在观念上似乎还不是很能接受自己周围的生活物品甚至包括自己时刻都处于一种被监控的状态，这直接导致嵌入标签势必会使个人的隐私权问题受到侵犯。在物联网中，射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中，标签有可能预先被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活物品中，但由于该物品（比如衣物）的拥有者，不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪，这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此，如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且，这不仅仅是一个技术问题，还涉及到政治和法律问题。4.3：缺乏统一完整的技术标准虽然走了不少弯路，但互联网最终很好地解决了标准化的问题，从而实现了网络与网络之间的互连，令整个地球变成了一个地球村。物联网在发展过程中，大量出现的传感、传输、应用各个层面的新技术，不同国家以及不同的研发机构可能会采用不同的技术方案，按照自己的标准生产制造，将导致产品之间很难兼容，从而影响产品间的相互识别和感应，相互无法连通，不能进行联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，有必要统一技术标准，制定统一的