试述物联网的主要技术特点及应用_物联网技术的特点与应用

摘 要：对物联网的技术信息进行了综合分析，介绍了物联网的起源、基本概念、国内外的研究现状和应用现状，讨论了物联网的体系结构、感知及终端技术、物联网的安全、智能化等关键技术，最后结合中国物联网的发展及产业现状，提出了物联网的应用与技术建议。
关键词：物联网(IOT)；射频识别(RFID)；网络应用；关键技术
中图分类号：TP3934 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展，智能化管理与服务也得到快速发展，物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统，其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变，可大大提高生产力和社会运行效率，提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次革命。
早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念，但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年，美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年，在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上，美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”，从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末，但近年来，随着信息技术的发展，物联网才真正引起人们的关注。2005年，在信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》[2]。《报告》指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临：通过一些关键技术，用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网，世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段：2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域；2010—2015年实现物与物之间的互联；2015—2020年进入半智能化阶段；2020年之后实现全智能化。目前，物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期，物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链，这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用，但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统，根据信息生成、传输、处理和应用过程，可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成，可以部署于世界任何地方、任何环境之中，被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术，是联系物理世界和信息世界的纽带，主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备，也包括各种智能电子产品用来人工信息生成，主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来，各类可联网的电子产品层出不穷，智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及，人们可以随时随地接入互联网，分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入，是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准)，无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准)，无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准)，无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。

物联网主要是指：让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络，任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络

物联网一般为无线网，而由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个，所以物联网可能要包含500兆至一千兆个物体。在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结，在物联网上都可以查出它们的具体位置。

通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜索位置、防止物品被盗等，类似自动化 *** 控系统，同时透过收集这些小事的数据，最后可以聚集成大数据，包含重新设计道路以减少车祸、都市更新、灾害预测与犯罪防治、流行病控制等等社会的重大改变，实现物和物相联。

扩展资料

物联网架构

物联网系统很可能是一个事件驱动的架构，自底向上进行构建，并囊括各种子系统。因此，模型驱动和功能驱动的方式将会共存，系统能够较容易地加入新的节点，并能够处理意外。

在物联网中，一个事件信息很可能不是一个预先被决定的，有确定句法结构的消息，而是一种能够自我表达的内容，例如语义网。相应地，信息也不必要有着确定的协议来规范所有可能的内容，因为不可能存在一个“终极的规范”能够预测所有的信息内容。

那种自上而下进行的标准化是静态的，无法适应网络动态的演化，因而也是不切实际的。在物联网上的信息应该是能够自我解释的，顺应一些标准，同时也能够演化的。

参考资料来源：百度百科-物联网

物联网，英文名为Internet of things（IoT），顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。

这有两层意思：

1、物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；

2、从人延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。

设备之间无需任何人为干扰相互通信的设备组成的网络，设备本身就可以完成创建，修改，删除，发送和接收数据，并使用该数据做出决策。所以说，物联网的关键是设备之间的数据交换。

物联网的应用领域主要包括以下方面：运输和物流领域、工业制造、健康医疗领域范围、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，具有十分广阔的市场和应用前景。

扩展资料：

物联网技术的原理其实就是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万建筑的“Internet of Things”。

在这个网络中，建筑（物品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。

物联网的核心技术还是在云端，云计算就是实现物联网的技术核心。

物联网的三项关键技术与领域包括，关键技术：传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。领域：公共事务管理（节能环保、交通管理等）、公众社会服务（医疗健康、家居建筑、金融保险等）、经济发展建设（能源电力、物流零售等）。

传感器技术是一种计算机应用中的关键技术，将传输线路中的模拟信号转变为可处理的数字信号，交于计算机进行处理。

RFID，全称为Radio Frequency Identification，即射频识别技术，是一种将无线射频技术与嵌入式技术融为一体的综合技术，在不久的将来将广泛应用于自动识别、物品物流管理方面。

嵌入式系统技术是一种将计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术集成于一体的复杂技术。

参考资料来源：百度百科——物联网概念

课程名称
使用教材
备注
物联网产业与技术导论
《物联网：技术、应用、标准与商业模式》，电子工业出版社，等教材。
在学完高等数学，物理，化学，通信原理，数字电路，计算机原理，程序设计原理等课程后开设本课程，全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。
C语言程序设计
《C语言程序设计》，清华大学出版社，等教材。
物联网涉及底层编程，C语言为必修课，同时需要了解OSGi，OPC，Silverlight等技术标准
Java程序设计
《Java语言程序设计教程》，机械工业出版社，等教材。
物联网应用层，服务器端集成技术，开放Java技术也是必修课，同时需要了解Eclipse,SWT, Flash, HTML5,SaaS等技术
无线传感网络概论
《无线传感器网络理论、技术与实现》,国防工业出版社，《短距离无线通讯入门与实战》北京航空航天大学出版社，等教材。
学习各种无线RF通讯技术与标准，Zigbee, 蓝牙，WiFi，GPRS,CDMA，3G, 4G, 5G，Mote等等
TCP/IP网络与协议
《TCP/IP网络与协议》，清华大学出版社，等教材。
TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础，Socket编程技术也是基础技能，为必修课
嵌入式系统
《嵌入式系统技术教程》，人民邮电出版社等教材。
嵌入式系统是物联网感知层和通讯层重要技术，了解TinyOS等，为必修课
传感器技术概论
《传感器技术》，中国计量出版社，等教材。
物联网专业学生需要对传感器技术与发展，尤其是在应用中如何选用有所了解，但不一定需要了解传感器的设计与生产，对相关的材料科学，生物技术等有深入了解
RFID技术概论
《射频识别（RFID）技术原理与应用》，机械工业出版社，等教材。
RFID作为物联网主要技术之一，需要了解，它本身（与智能卡技术融合）可以是一个细分专业或行业，也可以是研究生专业选题方向。
工业信息化及现场总线技术
《现场总线技术及应用教程》，机械工业出版社，等教材。
工业信息化也是物联网主要应用领域，需要了解，它本身也可以是一个细分专业或行业，也可作为研究生专业选题方向。
M2M技术概论
《M2M: The Wireless Revolution》，TSTC Publishing，等教材。
本书是美国“Texas State Techinical College”推出的M2M专业教材，在美国首次提出了M2M专业教学大纲，M2M也是物联网主要领域，需要了解，建议直接用英文授课。
物联网软件、标准、与中间件技术
《中间件技术原理与应用》，清华大学出版社，《物联网：技术、应用、标准与商业模式》，电子工业出版社，等教材。
物联网产业发展的关键在于应用，软件是灵魂，中间件是产业化的基石，需要学习和了解，尤其是对毕业后有志于走向工业和企业界的学生。

“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。

物联网“概念”如火如荼，作为提供产业有生力量的大学自然不甘寂寞，于是乎，各个学校都在筹建、设立物联网专业，可从各方面渠道的信息看，似乎所想传授的知识五花八门，有侧重传感的，有侧重通讯的，有侧重某项应用领域的，如智能电网、智能交通等，似乎不像以往的专业设置，有相对统一的方向。 出现这个局面，首先就说明一点：物联网不应是一个传统形式本科专业，至少不适合作为一个本科专业而存在！ 现实中很多领域都有这个特征，它有广泛的需求，且孕育着极大的机会，但由于其所涉及的知识属于跨学科的，需要多方面的基础及专业知识作为铺垫，故作为本科专业有些勉为其难。 我很早就听过的一个说法：海洋学院不应该面向高中生招生，应该是从学过相关专业的本科毕业生中选拔，因为海洋研究要用到各方面的专业知识，它属于二级学科，需要一些基础性的专业知识背景，如生物、化学、流体力学等，而这些知识是高中生所不具备的，如果要他们在海洋学院的四年中学会这些，估计和海洋相关的知识几乎没有时间传授了，这样毕业的学生和普通院校有何差别？ 对比今天的物联网，似乎也有“海洋学院”的影子。 如果把物联网提升到目前所宣传的那个高度，要培养一个能应对如此“宽泛”领域的人才，似乎也应该是作为一个二级学科而存在。 首先这些人应该在普通本科中学会一些基础性的专业知识，如测量、传感、通讯、大规模计算和统计等，然后再进入物联网专业，结合自己所具备的专业知识背景，侧重研究物联网的某一分支，如侧重于基于联网需求设计测量部分，或基于测量特征设计通讯链路和协议，或基于收集来的巨量信息研究如何用“云”来储存和分析，从而使其成为有效信息而非“字典”。 这些都不是一个高中生所能直接面对的，而把所需的专业知识作为物联网专业的基础知识来传授，时间不够，本来这些就是四年的本科课程，学完这些，留给物联网的相关知识传授时间有限了，只能培养出一个无特色的学生，这和设置此专业的初衷不是相悖吗？ 所以，如果要培养一个真正意义上的物联网人才，靠本科四年的学习难以胜任！ 所谓真正意义上的“物联网人才”，按我的理解应该是：能将目前的现实需求纳入物联网，从而产生有别于传统解决方案的革命性变化。 听起来有些“玄”，但目前的宣传就是如此，甚至有过之而无不及，腾“云”驾“物”是在媒体上看到的最经典的描述！何时能落地，似乎还欠火候。 那针对目前的物联网热，学校应该如何应对呢？ 依本人愚见：暂时不去想培养那些“真正的物联网人才”，那些未来的并非本科教育所能造就，作为大量输送技术骨干进入社会的工科院校，着眼点应该是如何培养一个能在未来的工作中应对物联网需求的技术人员。 要做到这点，首先应该分析物联网到底衍生出那些新的东西？ “物联网”三个字实际上表达了其含义： 第一：“物”，乃所关注的对象 第二：“联”，乃所采取的手段 第三：“网”，乃解决问题的工具 这三个部分中，“物”早已存在，最为悠久，人们对“物”可以说是“关怀备至”了，至今仍在不断深入，并非物联网所带来的新生事物。 而“网”虽较“年轻”，但由于技术手段的进步，人们也已将其功能发挥的“淋漓尽致”，“网”已经给人们生活带来了巨大变化。 唯一属于物联网带来的新生事物就是“联”，即将“物”连接到“网”上！ 联网的设备已很多，为何此时将“物”连到网上就成了新东西？ 先分析一下以往的联网设备有什么特征。目前联网的设备主要是计算机、手机、电视等，还有一些幕后设备，如交换机、路由器等，究其特征，无一例外是和人交互，或者是服务于与人交互。所以，以往的互联网也可以称之为“人联网”！ 而如今“物联网”所指的“物”，多为面向自然界的物，关注的是其生物、理化等特征，是一些不具备智能的物，即便是和人相关，此时所关注的也是人的生物特征而非智能，所以完全区别于现存的“互联网”所承载的内容。目前互联网的绝大多数信息是服务于智能的，属于“上层建筑”，而物联网要关注的则是“经济基础”。 因为这些“物”相对“低能”，以往联网的方式就要做相应改变，以适应其特征，这才是物联网的精髓所在。 “物”有千百种，均有相应的专业在探究，而“网”也有相应的分支在完善，至于数据分析、云计算、分布式运算、并行计算等早已是深入研究的课题。后两者近年来已不断融合、完善，有了长足的进步。只是前者和后两者似乎有些像平行线，暂无交点。 物联网则是要在这两条平行线间架起一座桥，使前者的信息能借助于后者得到升华！ 但由于“物”的“低能”和“多样性”特征，使得原有的联网手段不再适合，正是这种缺位才催生了物联网教学的需求！ 因此，探究各种“物”所适合的联网手段，应该是培养一个可以应对物联网需求的工程技术人员的重点。 虽说联网应该是通讯的范畴，但以往通讯的关注点是媒介、链路和协议，而作为物联网应用需求，应该是关注各种通讯方式的特征，结合所需联网的“物”之个性，选择合适的通讯方案，侧重点是“选择”。 要做出合适的选择，就要对各类通讯方式的特点予以准确的把握，扬长避短，并合理的加以组合，从而达到最可靠、经济的方案。 不要一提到物联网就是 ZigBee、Wifi，实际上每种通讯方式都有其利弊和适用的环境。智能电网上的检测用 ZigBee 就不一定比“载波”合适；智能家居的很多节点或许用简单的“485总线”集中后再由WiFi 或 ZigBee转接入网更加经济、可靠。 所以，准确地把握对象特征和应用场景，同时熟知各类通讯技术的优势、缺陷，是一个合格的物联网应用技术人员的核心素质。 至于物联网的高层次应用，即那些汇集了巨量数据的“云”该如何处置？如何产生效益？那是少数精英的事，需要大量技术人员的是这个金字塔的塔基。 具体而言，针对物联网应用需求，学习应该关注： 1、 理解最基本的通讯原理，尤其是串行通讯，因为只要距离略远，并行通讯基本无使用可能，而现实中的各类通讯，不论是有线的RS232、485、USB、以太网，还是红外、蓝牙、Wifi，其实质都是串行通讯，区别只在于介质和协议。 2、 通过最简单的UART通讯，理解握手、冲突、争抢、仲裁等通讯中常见的问题，以及丢帧、误码的可靠性问题，理解通讯协议的作用和含义。 3、 通过简单的实际应用，理解各种场景的需求，何时要速度？何时要可靠？何时要响应快？何时要低功耗？ 4、 结合所面临的需求，尝试各类通讯，只要会用即可，因为随着MCU的无所不在，各类通讯模块使用越来越简单，看似神秘的3G通讯，也能用和古老的Modem一样的AT命令让其工作。对于多数人而言，只能做到会用即可，设计、生产这类模块的事情交给地球上少数人去 *** 心吧。就像 PC，全世界都在用，但只有Intel和AMD为此劳神，似乎也并未耽误PC的普及和使用啊！ 5、 选择一个分支，系统地贯穿一下各个层面，从“物”开始，到“网”结束，无所谓实用，只要涵盖的物联网的要素即可，重要是通过实际的体验，感受将“物”连到“网”上后所遇到的问题。 总之，我觉得，如果是培养一个应用类的技术人员，不需要特别的传授什么“物联网”的专业知识，而是用已有的专业知识，围绕上述重点实践即可，重要的是体验和阅读理解，因为未来的应用是多种多样的，无法预知，所以培养把握对象特征的能力是非常重要的。 最后，推荐一本关于各类通讯的书： 《嵌入式网络通信开发应用》 怯肇乾著北京航空航天大学出版，ISBN978-7-5124-0179-2 面对如此众多的通讯方式，想要全面了解并非易事，很多书都是只描述一部分，此书却全面收集了各种现存的通讯方式，为选择合适的通讯提供了极大的便利。 详细目录见“好书交流”栏目。

物联网指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的，是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理，实现万物互联。

互联网时代，物联网普遍应用到生产制造、环境保护、智慧城市、能源管理、智能交通、物流跟踪、个人健康、汽车工业、智慧农业等方方面面。

华为认证每个方向都有每个方向的用途，只要是个人工作中有用到，或者对这个方向感兴趣，就可以学习这个认证。

华为IOT认证目前华为发布有HCIA-IoT认证和HCIP-IoT Developer认证。

HCIA-IoT培训与认证在IoT领域具备基于华为物联网解决方案架构实现端到端物联网业务开发的工程师

通过HCIA-IoT认证，您将掌握物联网基础知识、华为物联网解决方案基础架构，并能够基于此运维和开发，同时具备基于该架构实现端到端业务的开发能力，胜任物联网运维/开发工程师岗位。

HCIP-IoT Developer培训与认证能够使用华为物联网产品与技术进行综合创新的高级工程师

通过HCIP-IoT Developer认证，您将掌握华为云物联网解决方案关键特性，产品模型和编解码插件，LwM2M/MQTT协议的技术原理，物联网常用AT指令，Huawei LiteOS等知识，具备开发产品模型和编解码插件、运用Huawei LiteOS实现端云互通，并灵活使用物联网协议，选择不同的通信方式，开发产品应用的能力。

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