物联网的关键技术及应用

王玲玲

摘 要：随着国家对物联网产业的重视，物联网已经提升到国家经济发展的重要地位，对国家信息化和智能化的发展起到了关键作用，已经列入国家信息产业的重要战略发展规划，对实体经济和人们生活水平的提高做出重要贡献。物联网就是物与物相连接的网络，也要通过互联网来实现。文章重点介绍了物联网的特征，物联网的关键技术及其应用，并对物联网的发展现状进行了论述。

关键词：物联网；传感器；应用

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）15-0161-02

Abstract： With the attention of the state to the Internet of things industry， the Internet of things has been promoted to the important position of the national economic development， which has played a key role in the development of national information technology and intelligence， and has been included in the important strategic development plan of the national information industry， making an important contribution to the real economy and to the improvement of people's living standards. The Internet of things is a network of things connected to things， but only realized through the Internet to achieve. This paper focuses on the characteristics of the Internet of things， the key technology of the Internet of things and its application， and discusses the current situation of the development of the Internet of things.

Keywords： Internet of things； sensors； applications

物聯网这个名字对很多人已经不再陌生，随着物联网的发展，它对人们生活起到了十分重要的影响，因此物联网关键技术的研究是非常重要的。物联网是一个新兴产业，对国家实体经济的快速崛起有着至关重要的促进作用，甚至被称为第三次信息革命。

1 物联网的定义及特征

物联网的英文名称为“The Internet of Things”，简称： IoT。简单一点说，物联网就是实物与实物通过互联网进行连接。其实，互联网还是物联网的核心，只是变成了是实物与实物之间的连接。通常人们对物联网的理解仅限于传感设备、网络等，实质上其可以通过红外感应、定位、扫描系统等方式收集信息，再通过互联网进行收集分析和传递，从而实现智能管理的一种方式。国际上，一般将物联网定义为具有一定身份、属性、特征的物品，通过通信协议进行配置的网络设置，他们是由一个综合信息网络进行连接。物联网的底层包括传感器网络，通过RFID和传感器实现信息的采集与控制。核心网络就是将对象与对象相互连接的基本网络。物联网的基层网络种类繁多，根据应用的需要，它可以是一个公共通信网、一个工业专用网，甚至是一个专门用于物联网的新建通信网，或者当需要使用公共网络来传输信息时，不只是互联网能够成为物联网的基本网络。

2 物联网的关键技术

物联网的体系结构主要由感知、传输、支持和应用四个层次组成。网络感知主要是基于静态和动态信息，如物质属性、环境状态、行为情境等。传感器网络包含蓝牙、Wi-Fi、RFID、无线通信和其他相关技术。物联网技术平台主要在终端和物联网，与现有的网络和系统之间，提供物联网应用不同的网络功能，在网络体系结构中，构建一个更适合的统一服务平台的行业应用，提供统一的信息服务支持。（1）射频识别技术。射频识别系统（RFID，Radio Frequency Identification）一般是由读写器、应答器（标签）、应用系统这三部分组成，它们通过电波在响应介质和查询介质之间进行传输信息。读写器一般是连接到计算机，然后读标签信息传送到计算机。根据不同应用程序的要求，后端应用系统在某些智能控制器中不是必要条件。（2）传感器技术。传感器技术（Sensor）——物联网的关键技术，它通过将采集到的各种信息信号转换成电信号，然后通过处理，进而对特定范围参数进行检测。无线传感器网络就是由分布在某一范围的各个传感节点组成的网络。（3）嵌入式系统技术。嵌入式系统（Embedded System）是一个将软件和硬件进行集合的计算机系统。嵌入式系统是物联源头，已经成为一种重要的物联网技术，对物联网的发展起到了至关重要的作用。（4）云计算技术。云计算（Cloud Computing）是通过网络将分散的数据分别进行处理计算，从而避免了由一个计算机完成计算带来的局限性。在物联网运行过程中，需要不断地接受外部数据，计算量成数倍增长，通过云计算就能顺利地开展大数据运算，提高效率。所以说，如果物联网失去云计算的服务，物联网的发展将大大受到制约。

3 物联网的应用

3.1 智能交通

物联网技术在城市道路交通方面的应用已经非常成熟，无时无刻不在影响人们日常出行方式。由于国家的发展、人们生活水平的不断提高，城市中的车辆数量也越来越多，城市的交通拥堵问题已成为各个城市的重大难题之一，也让居住在城里的人感到烦恼。如果采用智能交通系统，人们通过相关网站或手机软件就能够及时了解城市道路的运行情况，选择合适的交通路线，避开出行高峰，或者避开车辆密集的拥堵路段，让人们出行更加快捷，也降低了交通管理部门人力物力财力的投入。国内的高速路口基本都已经设置了道路自动收费系统，有的是ETC，甚至有的是支付宝或微信，让车辆能够快速通过高速出入口，无需人工发卡或收费，改善了浪费时间排队的环境，避免了高速口排队拥堵的现象，同时也改变了高速公路管理单位的人员配备现状，实现了全部智能化，这就是智能交通的优势体现。在城市公交车上安装定位系统，乘客通过相关软件或信息系统，能够随时了解公交车的位置、数量等信息，让人们在选择出行方式时更加准确、便利，也大大提高了公共交通的利用率，提高了人们的出行效率。另外，在大城市或地价比较高的城市，停车位置比较少，主管部门在城市规划中没有考虑到车辆不断增多的实际情况，因此，很多大中城市通过智能管理系统实现对停车位的管理和监督，人们在选择停车位时可以通过网页或手机的客户端，及时了解目的地的车位情况，选择最经济、最便捷的停车路线，提高了城市车位利用率，满足人们的停车需求。

3.2 智能家居

物联网在智能家居方面也有非常多的应用，比如说智能空调、智能扫地机器人、智能健康设备等等，这些智能家居已经深入人们生活，大大改善了人们的生活质量。当家里没有人的时候，可以用网络通过移动终端等设备操控家里的空调，调节温度，甚者还可以让智能家居系统学习用户的日常使用习惯，智能判断用户需要的温度或启动时间，让智能空调自动调节温度，一年四季都能够享受到适宜的居住环境。用户还可以通过智能手机客户端实现智能照明的开关、调控灯泡的亮度和颜色等等，让智能照明系统满足人们不同的需求，让生活更有情趣，提高人们的生活品味。智能家居中的智能插座可以实现让用户通过手机客户端，对插座的开关进行智能控制，随时进行电源的开关，合理优化用电方式，节约用电，还能够让用户及时了解一定时间范围内的家庭用电情况，了解哪些是耗电设备，如何避免用电浪费。智能健康设备能够了解用户的健康情况，制定合理的健康计划，现在人们越来越关注健康长寿，这也是这些智能设备发展如此迅速的原因。如有存在牙齿健康问题，智能牙刷能够及时发现，并提醒用户进行牙齿修复或保养，同时可以制定健康的护牙方案，联系专业牙科医生为用户提供上门服务，改善牙齿病况，提高人们的生活质量。在家中安装智能摄像头或智能警报系统，可以在家里出现特殊情況时，实现自动报警，或及时通知相关人员进行处理，避免造成用户的重大损失。

3.3 公共安全

现如今，人们对生存条件越来越重视，将物联网技术应用在公共安全领域也越来越多。在煤矿安全系统中，人们可以通过智能设备时刻对井下人员的安全以及关键设备进行监测，降低事故发生的概率，提高搜救效果。在城市公共安全中，如石油化工领域，可以通过气体传感器、压力传感器等设备进行有害气体浓度及工作环境压力的检测，大大减小事故发生的概率。通过对涉及公共安全的相关领域场所进行实时监控、智能分析，对异常行为、突发事件进行监测，使社会治安动态防范系统具有智能判断能力，从而有效地提升了国家公共安全的防范能力。2013年美国相关部门通过物联网智能设备，能够监测海洋深处的变化情况，开展了一系列海洋的污染防治、资源开采等工作，对海啸也可以进行预警。通过对台风、火山、海啸等自然灾害天气的监测，提前制定应对方案，将自然灾害对人们生活财产的损失降到最低，为抢险救灾争取宝贵的时间。

3.4 环境监测

随着物联网技术在环境监测的广泛应用，通过物联网技术，人们可以实时了解大气、土壤、森林、水资源等环境方面的各项指标，这将对改善人类生活的环境起到非常大的作用；中国由于城市的快速发展所带来的工业污染、汽车尾气等造成PM2.5的污染日益严重，近几年，国家环境保护主管部门通过物联网技术开展了针对防治PM2.5污染的多项工作，已经实现了举世瞩目的成效。由南京邮电大学与南京省生态环境监控中心、南京三宝科技集团有限公司等共同开发的“智慧协同混合域生态环境监控服务系统及应用”项目就是其中一个物联网防治空气污染的非常具有示范性项目。他们将数据传感器放置在城市的各个监测点，然后将采集到的数据经过处理实时集中汇总到监控平台，这样既不用担心工厂偷偷排放污染物，也不用派人逐一采集数据，具有非常好的控制性，既节省了人力、物力又方便督促监控区域的空气质量的改进。可以看出，物联网技术的发展对人们生活的环境改善一定会起到极大的促进作用。

4 结束语

近些年，物联网虽然在迅猛发展，但其在发展的同时也遇到一些难题，主要表现在：传统互联网的标准并不适合物联网，物联网应该建立自己的管理和运行标准，让物联网的发展有法可依，少走弯路。物联网自身就是一个复杂的网络体系，与其他行业交叉相融，如何能够分辨好各行业与物联网直接的区别，更好地让物联网为实体经济做好服务，也是应该不断探索的问题；另外，构成物联网所需的各个环节中，需要投入大量的财力、物力、人力，这不是中小规模企业可以承受的，此种情况就必须由国家主导，制定鼓励政策，让有实力的大公司和大集团加入物联网发展的行列，做物联网发展的排头兵。因此，物联网的发展仍然任重而道远，需要国家和各个行业的相关从业人员共同努力，实现物联网的可持续发展。

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