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物联网及应用技术8篇

时间:2023-10-12 09:32:31

物联网及应用技术

物联网及应用技术篇1

关键词: 物联网;应用;物联

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)1020020-02

物联网,顾名思义,就是“物物相连的互联网”。通过装置在各类物体上的SIM卡、传感器、二维码等,经过接口与无线网络相连,给物体赋予智能,可实现人与物体间和物体与物体间的沟通和对话。这种将物体连接起来的网络被称为“物联网”。

1 物联网相关技术

1.1 RFID技术

RFID即射频识别技术,是一种无线通信技术。它是一种简单的无线系统,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。

1.2 EPC编码

EPC编码是一种编码系统。它用以实现对单品进行标志。还可以对供应链中的对象(包括物品、货箱、货盘、位置等)进行全球唯一的标识。EPC编码是建立在全球统一标识系统条型编码的基础之上,并对该条形编码系统做了一些扩充。

1.3 传感网

传感网是一种集传感功能与驱动控制力、计算通信于一体的资源受限嵌入式设备。比如说,我们对某种食物的综合判断必须通过看、尝、摸、闻才能形成,但如果把这几种感知信息上传至网上,那么即使身在远方,也能随时了解到这种食物的色香味,这就是传感网技术的魅力。

1.4 GPS技术

GPS技术又称为全球定位系统,它是一种移动感知技术,是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术,更是物流智能化、智能交通的重要技术。现在GPS技术的应用已十分广泛,我们可以应用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航导弹的制导、大地测量、工程测量的精密定位等。

2 物联网的发展现状

2.1 国外物联网发展现状

当前,世界各国的物联网基本都处于技术研究与试验阶段:美洲、欧洲、亚洲等一些发达国家正投入巨资深入研究探索物联网,并启动了以物联网为基础的一些国家性区域战略规划。美国IBM公司提出了“智慧地球”的概念,并将物联网方案应用到智能电力、智能医疗、智能交通、智能银行、智能城市等各个领域中;美国政府目前正在依靠传感器网路技术用来推动与墨西哥边境的“虚拟边境”建设,该项目也是物联网发展的一个典型事例。

2.2 国内物联网发展现状

目前,我们国家推进物联网发展的积极性很高,其中北京、上海等一些经济发达省份率先利用原有的产业来支撑及支持物联网的发展,并且对物联网未来的发展做出了规划部署。与此同时,物联网技术已经相对成熟,已经走出实验室,成为支持多个行业信息化转型的核心技术,有部分领域已形成了一定市场规模,网络通信相关技术和产业支持能力与国外差距相对较小。各种嵌入式系统、系统集成服务、软件服务等产业已具有较大规模,并已形成了较完整的敏感元件与传感器产业,产业规模稳步增长。我国尚未形成真正意义的物联网产业形态和爆发点,物联网有巨大市场的潜力,但潜在空间转化为现实市场还需要较长时间培育,关键点是通过技术和应用创新形成新兴业态和新增市场。我们预计,“十二五”期末我国物联网相关产业规模将达到5000多亿元规模,而真正可能形成万亿元级规模的时间节点预计在“十三五”后期。

3 物联网技术的应用

3.1 智能家居

智能家居就是一个居住环境,它是以住宅为平台安装一些智能家居系统的真实居住环境,实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。以住宅为平台,利用有线和无线网络平台通信技术、包括综合布线系统,安全防范系统,背景乐/广播系统,灯光窗帘控制系统,空调VRV控制系统,以及家庭影院控制系统;智能家居可以构建高效的住宅设施与家庭日程事务管理系统,将所有和家居生活有关的设施进行集成,用来提升家居的安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。

3.2 智能电网

智能电网可以实现电网的智能化,即实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

3.3 智能交通

智能交通系统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。智能交通系统可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率,因而,日益受到各国的重视。

3.4 环保物联网

环保物联网是指在传统环保行业引入自动化和信息化的技术来实现环境保护科学化管理的系统网络。环保物联网从结构上分,可以分为三层结构。首先是基础层,即感知层,此层面主要包括污染治理设施(污染源)现场端的感知,主要包括现代化的传感器、分析仪、智能仪表等。其次,是通信层,通信层的主要作用是实现感知层数据的传输,主要包括两种数据传输方式,有线传输和无线传输。最后,数据应用层,数据应用有两方面的含义,一方面市通过数据分析,得出相关的结论支持环保管理决策,另一方面是通过远程控制来优化环保治理设计的工艺运行条件。

3.5 智能物流

智能物流是利用物联网的集成智能化技术,使物流系统能模仿人的智能,具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。有了物联网,就能够实现物流过程中的主动获取信息,主动监控车辆与货物,主动分析信息,使商品从源头开始被实施跟踪与管理,实现信息流快于实物流。智能物流也是现代物流业的一种发展趋势,通过充分利用云计算、物联网等现代信息技术,以信息化、智能化系统为支撑,实现物流、信息流、资金流全方位高效配置和发展的物流体系。

3.6 智能农业

智慧农业是农业专家智能系统、农业生产物联控制系统和有机农产品安全溯源系统三大系统利用网络平台技术、运用云计算方法,实现农业信息数字化、农业生产自动化、农业管理智能化,从而构建低碳节能、高效高产、绿色生态的现代农业体系。基于物联网技术,通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的光照、温度、湿度等参数及农产品的生长状况等信息,远程监控生产环境。将采集的参数和信息进行数字化转化后,实时传输网络平台进行汇总整合,利用农业专家智能系统按照农产品生长的各项指标要求,进行定时、定量、定位云计算处理,及时精确地遥控指定农业设备自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧、卷帘开关等),实现智能化、自动化的农业生产过程。

3.7 智能校园

智能校园是通过信息化手段,实现对各种资源的有效集成、整和和优化,实现资源的有效配置和充分利用,实现教育和校务管理过程的优化、协调,实现数字化教学、数字化学习、数字化科研和数字化管理。

物联网用途广泛,遍及多个领域:智能家居、智能交通、智能消防、政府工作、环境保护、公共安全、工业监测、环境监测等。目前物联网技术还处在发展初期,不是很成熟,而智能化的基本要求就是可靠性,目前物联网发展涉及的多项技术还不能支持可靠性的要求。此外,目前RFID,WSN等技术还没有一套完整的国际标准,各厂家的设备往往不能实现互相兼容,需要完善现在标准或者在必要时创建新的统一标准。另外,物联网的发展涉及多个综合性产业,需要对整个产业链进行重新整合,统一规划,实现资源合理配置。根据现在的趋势,我们不难预测在今后的若干年内物联网将会广泛应用于我们生活的方方面面,并将会在我们生活中发挥着重要作用。

参考文献:

[1]曹青林,物联网研究现状综述[J].软件导刊,2010,9(5):6-7.

[2]Buckley J. From RFID to the Internet of Things Pervasive Networked Systems[R].Brussels,Belgium: European Commission Directorate, Tech. Rep.: NCT-52810-1, 2006.

[3]黄涛,物联网技术与应用发展的探讨[J].信息通信技术,2010,10(2):9-13.

物联网及应用技术篇2

论文摘要:至上个世纪90年代物联网概念出现以来,越来越的人们对其产生兴趣。物联网是在计算机互联网的基础上,利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。物联网内每个产品都有一个唯一的产品电子码,叫做epc(electronic product code),通常epc码被存入硅芯片做成的电子标签内,附在被标识产品上,被高层的信息处理软件识别、传递、查询,进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务,就是物联网。rfid即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,rfid技术具有条形码所不具备很多优点。特别是电子标签与产品电子编码epc、互联网技术的融合,孕育出被称为下一代互联网的物联网。

1引言

本文主要介绍了物联网的研究背景和epc的内容,然后讲述相关技术之一即epc/无线射频技术的相关原理及其实际应用。

课题研究背景

21世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪的时代特征。随着信息技术的迅速发展,经济全球化不断加快。通过计算机技术、数据通讯和互联网技术实现现代物流和电子商务已经成为大势所趋。随着全球经济一体化,信息网络化进程的加快,在技术革新迅猛发展的背景下,为满足对单个产品的标识和高效识别,美国麻省理工学院的自动识别实验室在美国统一代码委员会(ucc)的支持下,提出:要在计算机互联网的基础上,利用rfid、无线数据通信技术,构造一个覆盖世界万物的系统还提出了产品电子代码(epc)的概念,随后由国际物品编码协会和美国统一代码委员会主导,实现了全球统一标识系统中的gtin编码体系与epc概念的完善结合,将epc纳入了全球统一标识系统,从而确立了epc在全球统一标识体系中的战略地位.。epc标签是编号(每一个商品唯一的号码,“牌照”)的载体,当epc标签贴在物品上或内嵌在物品中的时候,即将该物品与epc标签中的产品电子码建立起了一对一的对应关系。epc标签从本质上来说是一个电子标签,通过射频识别系统的电子标签读写器可以实现对epc标签内存信息的读取。这个内存信息通常就是产品电子码,产品电子码经读写器上报给物联网中间件,经处理后存储在分布式数据库中。用户查询产品信息时只要在网络浏览器的地址栏输入产品名称、生产商、供货商等信息,就可以实时获悉产品在供应链中的状况。这整个系统我们目前把它称为物联网。物联网旨在提高现代物流、供应链管理水平,降低成本,被誉为是一项具有革命性意义的现代物流信息管理新技术。物联网的结构如图1.1所示:

图1.1 物联网的结构

由上图可以看出,物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过rfid空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ons解析获取产品的对象名称,继而通过epc信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。

2 epc系统组成与特点

2.1 epc系统的组成

(1)epc编码标准

epc编码是epc系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。

(2)epc标签

epc标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常epc标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。

(3)解读器

解读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。

(4)savant(神经网络软件)

savant是一个物联网系统的“中间件”,用来处理从一个或多个解读器发出的标签流或传感器数据,之后将处理过的数据发往特定的请求方。

(5)对象名解析服务(object naming service: ons)

epc标签对于一个开放式的,全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码,计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务(object naming service: ons)担当,它是一个自动的网络服务系统,类似于域名解析服务(dns),dns是将一台计算机定位到万维网上的某一具体地点的服务。

(6)物理标记语言(physical markup language pml)

实体标记语言(pml)通过一种通用的、标准的方法来描述我们所在的物理世界。pml的目标是为物理实体的远程监控和环境监控提供一种简单、通用的描述语言。可广泛应用在存货跟踪、自动处理事务、供应链管理、机器控制和物对物通讯等方面。

2.2 epc系统的特点

(1)开放的体系结构

epc系统采用全球最大的公用的刀又ternet网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。

(2)独立的平台和高度的互动性

epc系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互操作性。epc系统网络建立在internet网络系统上可以与internet网络所有可能的组成部分协同工作

(3)灵活的可持续发展的体系

epc系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。

3 关键技术及其应用

3.1 epc/无线射频识别技术(rfid)技术

无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它的工作原理如下:使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电磁场)在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物品(物品上附着有rfid标签)之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。rfid是一种利用电磁能量实现自动识别和数据捕获技术,可以提供无人看管的自动监视与报告作业。

具体的工作原理如下:当装有电子标签的物体接近微波天线时,阅读器受控发出微波查询信号。安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后,根据查询信号中的命令要求,将标签中的数据信息反射回微波天线。微波天线接收到电子标签反射回的微波合成信号后,经阅读器内部微处理器处即可将电子标签中的识别代码等信息分离出来。这些识别信息作为物体的特征数据被传送到控制计算机作进一步处理,从而完成与物体有关的信息查询、统计、管理等应用。整个识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。rfid技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,并且阅读器能自行判断rfid标签是否被重复读取处理。rfid技术的这些功能特性很适合流水线上产品的控制,以实现流水作业管理,得以使整个流水线管理自动化。

图3.1 rfid的工作原理

如图3.1所示,rfid系统一般由rfid系统由阅读器、应答器(标签)和应用系统三部分组成,通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息。阅读器,一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读(有时还可以写入)设备,可设计为手持式或固定式;阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。应用系统,一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统。视不同应用要求,对于实时型的智能型控制器,不一定必须要有后台应用系统。标签,主要是射频标签,响应端内含天线,两者组成所谓的“雷达收发机”,以卡、标签等形式存在。

整体的epc网络操作依赖于rfid系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。图3.2显示了epc网络系统的结构。

图3.2 epc网络系统的结构

在由epc标签、识读器、savant服务器、internet、ons服务器、pml服务器以及众多数据库组成的实物互联网中,识读器读出的epc只是一个信息参考(指针),由这个信息参考从internet找到ip地址并获取该地址中存放的相关的物品信息,并采用分布式savant软件系统处理和管理由识读器读取的一连串epc信息。由于在标签上只有一个epc代码,计算机需要知道与该epc匹配的其它信息,这就需要ons来提供一种自动化的网络数据库服务,savant将epc传给ons,ons指示savant到一个保存着产品文件的pml服务器查找,该文件可由savant复制,因而文件中的产品信息就能传到供应链上,相对应地,epc系统的工作流程下图(图3.3)所示:

图3.3 epc系统工作流程图

epc系统是一个全球的大系统,供应链各个环节,各个节点,各个方面都可受益,但对低价值的识别对象来说,如:食品,消费品等,它们对epc系统引起的附加价格十分敏感。epc系统正在考虑通过本身技术的进步,进一步阳氏成本,同时通过系统的整体运作使供应链管理得到更好的运作,提高效益,以便抵消和降低附加价格。

epc/rfid物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。它与传统条码技术相比有以下几方面的优点:

(1)唯一标识。条码只能识别一类产品, 而无法识别单品, 因此条码容易伪造。rfid却可以为单品提供唯一标识。

(2)读取方便。条码是可视传播技术。即扫描仪必须“看见”条码才能读取它, 这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反, 无线电识别并不需要可视传输技术, 射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了, 甚至可以穿过外包装进行识别。这大大减少了人的参与, 提高了识别效率。

(3)长寿耐用。纸型条码容易破损和受到污染。而rfid电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。

(4)动态更改。条码信息一旦需要更改就必须重贴, 而rfid电子标签中的信息可以编辑, 便于更新。

(5)可扩展性。rfid电子标签存储的是电子数据, 在需要的时候可以改变其中的编码结构, 便于升级。

(6)rfid电子标签可以设置密码, 保密性强。

虽然epc/rfid与条码技术相比有巨大的优势, 但是条码技术作为一项十分成熟的技术在物联网中仍然可以起到一定的作用。epc代码实际上是种编码手段, epc并没有对其信息载体进行任何限制, 我们现在有飞速发展起来的射频识别技术, 也有成熟的条码技术, epc码可以储存在rfid芯片中, 同样可以储存在条码中。

电子标签广泛采用后的隐私间题和环保问题一直有争论。而epc在某些产品上采用条码技术,可以有效的解决目前普遍关注的射频标签如何避免隐私的问题、磁污染问题和废弃标签中芯片的处理间题。

3.2 epc/rfid技术应用

物联网技术的应用可以使电子商务变得更强大, 它使消费者可以在网上查到任何一家商店的任何一件商品, 选择起来得心应手。在物流领域,rfid电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。

2006年高科技项目申报国家共拨款1亿2800乃人民币用以支持20项课题研究,其中“rfid系统测试技术研究及开放平台建设”、“rfid应用方案公共测试系统建设”、“符合iso 18000-6 type b/c标准的(uhf)标签芯片研发和产业化”、“rfid标签集成技术研究及产业化”、“rfid公共服务体系架构设计及应用服务关键技术研究与开发”.“区域rfid信息公共服务平台关键技术研究与开发”、“rfid标准研究与制定”这七项课题约占全部经费的50%。由此可见,在前一次的项目攻坚中主抓公共项目的基础建设.rfid设备的生产以及产业链完善建设以及rfid使用规范标准化。这对于我国rfid技术及应用这座宏伟大厦来说无异于坚实的地基。目前,此番不少课题已经相继取得了进展,部分已得到业界的认可。如中科院自动化所承担的物流领域研究和贵州茅台酒股份有限公司的rfid技术在茅台酒防伪的应用等,特别是rfid技术在票务和食品安全领域中的成果更被及时应用到奥运会中。依据目前情况来看rfid的产业化发展在各个地区已经呈现出相对完整产业链,无论是封装.标签的印刷方的提供。

在此讲述一个rfid在图书馆中的应用例子。rfid对图书馆及读者来说,较之条码识别具有明显的优势。在图书馆管理中,利用rfid的无线传输能力和大容量的数据储存,可以极大地提高图书馆管理的效率。rfid优势具体表现为:①简化借还书服务工作。目前图书馆的借还书作业除了刷条形码外,还需做上磁及消磁的繁琐工作,以rfid卷标取代条形码、磁条,不用一本书一本书的用扫描仪扫描条形码,并且可以一次读取多笔资料,同时减少读者的等待时间及馆员的例行业务,提升了图书馆的服务品质及形象;②容易查找错架、乱架的图书。利用rfid无线电波感应技术。使放置错架的图书能很快被发现,提高图书馆馆员整架的工作效率;③加速盘点工作。目前图书馆盘点的方式一定要将书从书架上将每一本书取出,rfid tag以无线电波传送信息,可以一次读取数个rfid卷标资料。简化盘点工作;④耐环境性。rfid对水、油和药品等物有强力的抗污性,且在黑暗及脏污的环境之中也可以读取数据;⑤可重复使用及穿透性。rfid卷标可以回收重复使用。并且若rfid被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆的话,也可以进行穿透性通讯;⑥读者自助借还书。图书馆提供自助借还书设备,则读者可以自行办理图书的借还。

总结:本文讲述了物联网研究的相关背景及其内容,然后介绍了产品电子代码(epc)系统的相关知识,最后讲述相关技术之一即epc/无线射频技术的相关原理及其在图书馆中的实际应用。

参考文献:

1.田美花.基于rfid技术的生产执行系统关键技术研究.青岛:中国海洋大学,2007。

2.孔宁.物联网资源寻址关键技术研究.北京:中国科学院研究生院,2008

3.潘林.基于网格技术的savant中间件的设计和实现.北京:北方工业大学,2007

4.肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究.北京:北方工业大学,2009

5.马宇健.基于电子标签的签名系统设计与实现.北京:北方工业大学,2009

6.赵莹.基于物联网架构的epc无线通讯协议研究.山东:山东大学,2005

7.martin peter michael. architectural solutions for mobile rfid services for the internet of things, 2008

8.vladimir oleshchuk. internet of things and privacy preserving technologies, 2007

9.ning kong, xiaodong li, baoping yan. a model supporting any product code standard for the resource addressing in the internet of things, 2006

10.huansheng ning,na ning, shenfeng qu. layered structure and management in internet of things,2007

物联网及应用技术篇3

论文摘要:至上个世纪90年代物联网概念出现以来,越来越的人们对其产生兴趣。物联网是在计算机互联网的基础上,利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。物联网内每个产品都有一个唯一的产品电子码,叫做EPC(Electronic Product Code),通常EPC码被存入硅芯片做成的电子标签内,附在被标识产品上,被高层的信息处理软件识别、传递、查询,进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务,就是物联网。RFID即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备很多优点。特别是电子标签与产品电子编码EPC、互联网技术的融合,孕育出被称为下一代互联网的物联网。

1引言

本文主要介绍了物联网的研究背景和EPC的内容,然后讲述相关技术之一即EPC/无线射频技术的相关原理及其实际应用。

课题研究背景

21世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪的时代特征。随着信息技术的迅速发展,经济全球化不断加快。通过计算机技术、数据通讯和互联网技术实现现代物流和电子商务已经成为大势所趋。随着全球经济一体化,信息网络化进程的加快,在技术革新迅猛发展的背景下,为满足对单个产品的标识和高效识别,美国麻省理工学院的自动识别实验室在美国统一代码委员会(UCC)的支持下,提出:要在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信技术,构造一个覆盖世界万物的系统还提出了产品电子代码(EPC)的概念,随后由国际物品编码协会和美国统一代码委员会主导,实现了全球统一标识系统中的GTIN编码体系与EPC概念的完善结合,将EPC纳入了全球统一标识系统,从而确立了EPC在全球统一标识体系中的战略地位.。EPC标签是编号(每一个商品唯一的号码,“牌照”)的载体,当EPC标签贴在物品上或内嵌在物品中的时候,即将该物品与EPC标签中的产品电子码建立起了一对一的对应关系。EPC标签从本质上来说是一个电子标签,通过射频识别系统的电子标签读写器可以实现对EPC标签内存信息的读取。这个内存信息通常就是产品电子码,产品电子码经读写器上报给物联网中间件,经处理后存储在分布式数据库中。用户查询产品信息时只要在网络浏览器的地址栏输入产品名称、生产商、供货商等信息,就可以实时获悉产品在供应链中的状况。这整个系统我们目前把它称为物联网。物联网旨在提高现代物流、供应链管理水平,降低成本,被誉为是一项具有革命性意义的现代物流信息管理新技术。物联网的结构如图1.1所示:

图1.1 物联网的结构

由上图可以看出,物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。

2 EPC系统组成与特点

2.1 EPC系统的组成

(1)EPC编码标准

EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。

(2)EPC标签

EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。

(3)解读器

解读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。

(4)Savant(神经网络软件)

Savant是一个物联网系统的“中间件”,用来处理从一个或多个解读器发出的标签流或传感器数据,之后将处理过的数据发往特定的请求方。

(5)对象名解析服务(Object Naming Service: ONS)

EPC标签对于一个开放式的,全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码,计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务(Object Naming Service: ONS)担当,它是一个自动的网络服务系统,类似于域名解析服务(DNS),DNS是将一台计算机定位到万维网上的某一具体地点的服务。

(6)物理标记语言(Physical Markup Language PML)

实体标记语言(PML)通过一种通用的、标准的方法来描述我们所在的物理世界。PML的目标是为物理实体的远程监控和环境监控提供一种简单、通用的描述语言。可广泛应用在存货跟踪、自动处理事务、供应链管理、机器控制和物对物通讯等方面。

2.2 EPC系统的特点

(1)开放的体系结构

EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。

(2)独立的平台和高度的互动性

EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互操作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作

(3)灵活的可持续发展的体系

EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。

3 关键技术及其应用

3.1 EPC/无线射频识别技术(RFID)技术

无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它的工作原理如下:使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电磁场)在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物品(物品上附着有RFID标签)之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID是一种利用电磁能量实现自动识别和数据捕获技术,可以提供无人看管的自动监视与报告作业。

具体的工作原理如下:当装有电子标签的物体接近微波天线时,阅读器受控发出微波查询信号。安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后,根据查询信号中的命令要求,将标签中的数据信息反射回微波天线。微波天线接收到电子标签反射回的微波合成信号后,经阅读器内部微处理器处即可将电子标签中的识别代码等信息分离出来。这些识别信息作为物体的特征数据被传送到控制计算机作进一步处理,从而完成与物体有关的信息查询、统计、管理等应用。整个识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,并且阅读器能自行判断RFID标签是否被重复读取处理。RFID技术的这些功能特性很适合流水线上产品的控制,以实现流水作业管理,得以使整个流水线管理自动化。

图3.1 RFID的工作原理

如图3.1所示,RFID系统一般由RFID系统由阅读器、应答器(标签)和应用系统三部分组成,通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息。阅读器,一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读(有时还可以写入)设备,可设计为手持式或固定式;阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。应用系统,一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统。视不同应用要求,对于实时型的智能型控制器,不一定必须要有后台应用系统。标签,主要是射频标签,响应端内含天线,两者组成所谓的“雷达收发机”,以卡、标签等形式存在。

整体的EPC网络操作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。图3.2显示了EPC网络系统的结构。

图3.2 EPC网络系统的结构

在由EPC标签、识读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的实物互联网中,识读器读出的EPC只是一个信息参考(指针),由这个信息参考从INTERNET找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息,并采用分布式Savant软件系统处理和管理由识读器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC代码,计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息,这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务,Savant将EPC传给ONS,ONS指示Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找,该文件可由Savant复制,因而文件中的产品信息就能传到供应链上,相对应地,EPC系统的工作流程下图(图3.3)所示:

图3.3 EPC系统工作流程图

EPC系统是一个全球的大系统,供应链各个环节,各个节点,各个方面都可受益,但对低价值的识别对象来说,如:食品,消费品等,它们对EPC系统引起的附加价格十分敏感。EPC系统正在考虑通过本身技术的进步,进一步阳氏成本,同时通过系统的整体运作使供应链管理得到更好的运作,提高效益,以便抵消和降低附加价格。

EPC/RFID物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。它与传统条码技术相比有以下几方面的优点:

(1)唯一标识。条码只能识别一类产品, 而无法识别单品, 因此条码容易伪造。RFID却可以为单品提供唯一标识。

(2)读取方便。条码是可视传播技术。即扫描仪必须“看见”条码才能读取它, 这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反, 无线电识别并不需要可视传输技术, 射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了, 甚至可以穿过外包装进行识别。这大大减少了人的参与, 提高了识别效率。

(3)长寿耐用。纸型条码容易破损和受到污染。而RFID电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。

(4)动态更改。条码信息一旦需要更改就必须重贴, 而RFID电子标签中的信息可以编辑, 便于更新。

(5)可扩展性。RFID电子标签存储的是电子数据, 在需要的时候可以改变其中的编码结构, 便于升级。

(6)RFID电子标签可以设置密码, 保密性强。

虽然EPC/RFID与条码技术相比有巨大的优势, 但是条码技术作为一项十分成熟的技术在物联网中仍然可以起到一定的作用。EPC代码实际上是种编码手段, EPC并没有对其信息载体进行任何限制, 我们现在有飞速发展起来的射频识别技术, 也有成熟的条码技术, EPC码可以储存在RFID芯片中, 同样可以储存在条码中。

电子标签广泛采用后的隐私间题和环保问题一直有争论。而EPC在某些产品上采用条码技术,可以有效的解决目前普遍关注的射频标签如何避免隐私的问题、磁污染问题和废弃标签中芯片的处理间题。

3.2 EPC/RFID技术应用

物联网技术的应用可以使电子商务变得更强大, 它使消费者可以在网上查到任何一家商店的任何一件商品, 选择起来得心应手。在物流领域,RFID电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。

2006年高科技项目申报国家共拨款1亿2800乃人民币用以支持20项课题研究,其中“RFID系统测试技术研究及开放平台建设”、“RFID应用方案公共测试系统建设”、“符合ISO 18000-6 Type B/C标准的(UHF)标签芯片研发和产业化”、“RFID标签集成技术研究及产业化”、“RFID公共服务体系架构设计及应用服务关键技术研究与开发”.“区域RFID信息公共服务平台关键技术研究与开发”、“RFID标准研究与制定”这七项课题约占全部经费的50%。由此可见,在前一次的项目攻坚中主抓公共项目的基础建设.RFID设备的生产以及产业链完善建设以及RFID使用规范标准化。这对于我国RFID技术及应用这座宏伟大厦来说无异于坚实的地基。目前,此番不少课题已经相继取得了进展,部分已得到业界的认可。如中科院自动化所承担的物流领域研究和贵州茅台酒股份有限公司的RFID技术在茅台酒防伪的应用等,特别是RFID技术在票务和食品安全领域中的成果更被及时应用到奥运会中。依据目前情况来看RFID的产业化发展在各个地区已经呈现出相对完整产业链,无论是封装.标签的印刷方的提供。

在此讲述一个RFID在图书馆中的应用例子。RFID对图书馆及读者来说,较之条码识别具有明显的优势。在图书馆管理中,利用RFID的无线传输能力和大容量的数据储存,可以极大地提高图书馆管理的效率。RFID优势具体表现为:①简化借还书服务工作。目前图书馆的借还书作业除了刷条形码外,还需做上磁及消磁的繁琐工作,以RFID卷标取代条形码、磁条,不用一本书一本书的用扫描仪扫描条形码,并且可以一次读取多笔资料,同时减少读者的等待时间及馆员的例行业务,提升了图书馆的服务品质及形象;②容易查找错架、乱架的图书。利用RFID无线电波感应技术。使放置错架的图书能很快被发现,提高图书馆馆员整架的工作效率;③加速盘点工作。目前图书馆盘点的方式一定要将书从书架上将每一本书取出,RFID Tag以无线电波传送信息,可以一次读取数个RFID卷标资料。简化盘点工作;④耐环境性。RFID对水、油和药品等物有强力的抗污性,且在黑暗及脏污的环境之中也可以读取数据;⑤可重复使用及穿透性。RFID卷标可以回收重复使用。并且若RFID被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆的话,也可以进行穿透性通讯;⑥读者自助借还书。图书馆提供自助借还书设备,则读者可以自行办理图书的借还。

总结:本文讲述了物联网研究的相关背景及其内容,然后介绍了产品电子代码(EPC)系统的相关知识,最后讲述相关技术之一即EPC/无线射频技术的相关原理及其在图书馆中的实际应用。

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物联网及应用技术篇4

摘 要:物联网是继互联网之后,又一个改变人类生活形态的重大产业革命,因其巨大的应用前景而受到广泛重视。本文在传统物联网概念的基础上,重点描述了物联网的体系构成及物联网的关键技术,结合在智能家居上的应用方案,介绍了物联网的典型应用,最后提出了物联网标准化的问题。

关键词:物联网; 智能家居; 关键技术; 标准化

0 引 言

物联网是在已有的互联网、电信网和广电网发展的前期基础上,将互联互通的网络概念进一步扩展到生活当中的各个实体物质当中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到日常生活设计的一切可能物体中,通过这些物体网络连接,形成物联网,从而使得人类社会真正步入智能化和统一化的时代,各种物品之间均可以实现自由的交流,形成一个完全拟人化的智能世界。

世界主要发达国家都从国家战略的高度来大力推动物联网的发展,我国政府也高度重视物联网的发展[1]。我国“十二五”规划中已明确将物联网作为战略性新兴产业来培育发展,将建设物联网应用示范工程列为战略性的新兴产业。

同时物联网为智能家居的发展提供了可靠的技术条件,使智能家居成为可能,表现在:物联网所包括的射频技术、计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、信息协议交换使得物品具有数据化的身份标识,借助家庭网关[2],数据可以在电信网、互联网、广电网上对内和对外流动。如今的智能家居集安全防护、方便时尚和健康生活三大生活家居产品为一体,早已打破仅局限于室内开关遥控的模式,让居室安全和家庭健康也智能起来,智能家居是物联网技术应用生活的具体表现,使一个抽象概念正逐步转变成现实应用。

1 物联网与智能家居

1.1 物联网

目前我国对物联网还没有一个统一的标准定义,但从物联网本质上看,物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力,其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一起,构成未来互联网。

物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:

(1) 互联网特征:对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;

(2) 识别与通信特征:纳入物联网的“物”要具备自动识别及物物通信(M2M)的功能[3];

(3) 智能化特征:网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

1.2 物联网参考架构模型

中国移动在物联网组网方面的工作进展较快,提出的感知层、网络层和应用层的物联网三层体系架构模型,是构建多应用互联互通、信息共享的基础。在这个体系架构模型中,提出了物联网信息中心和管理中心的概念[4]。

从技术架构上来看,物联网三层结构的组成和功能如下:

(1) 感知层:由各种传感器以及传感器网关构成,包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢,它是物联网获取识别物体、采集信息的来源,负责完成感知、识别物体,采集、捕获信息。

(2) 网络层:由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息,具备网络运营和信息运营的能力。

(3) 应用层:物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用[5],将物联网技术与行业应用相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集。

1.3 智能家居应用方案

如今,家庭内部里的许多家用设备形式越来越多样,有些设备本身就具备遥控能力,比如空调、电视机等,有些则不具备这方面能力,比如热水器、微波炉、电饭煲、冰箱等。而这些设备即使可以遥控,对其控制能力、控制范围都是非常有限的。并且这些设备之间都是相互孤立存在的,不能有效实现资源与信息的共享。随着物联网技术的发展,特别是物联网网关技术的日益成熟,智能家居中各家用设备间互联互通的问题也将得到解决[6],如图1所示。

智能家居集安全防护、方便时尚和健康生活三大生活家居产品为一体,集中在以下应用:

(1) 家庭安防中心:家庭安防设备,如摄像头、红外探测器、烟雾探测器等,一旦接入物联网,主人就可以在任何时刻任何地点了解家里的安全动态。

(2) 家庭医疗中心:家庭若有老人和小孩,可在合适位置安放摄像头,了解他们的状况。家用医疗器械,如血压计等连接物联网,与社区医院联网,方便医生实时了解病人的身体状况,及时做出治疗。

(3) 家庭数据中心:家庭里的大量数据资料,如电影、音乐、游戏等,可以通过物联网,海量存储到网络数据服务器上,方便随时查看。

(4) 常用的家庭信息,如天气预报、咨询信息等可以通过连接入网的家庭终端设备及时了解到。

(5) 家庭商务中心:商务中心可以完成一系列的,如缴费、支付、购物的任务,让主人可以足不出户完成各种琐碎的日常生活。

智能M2M家用网关负责家用设备的各类信息的采集,同时通过无线网络和Internet把信息上行传送到物联网管理中心,各类用户可以通过物联网管理中心的Web应用服务访问到各自关心的家用设备信息。另一方面,用户可以借助物联网管理中心的设备访问应用服务,实现对各类设备进行远程控制的目的,这些控制包括简单的设备开、关、模式及参数调整等,同时还包括了终端设备嵌入式应用的版本升级、设备远程诊断等[7]。

2 关键技术与待解决问题

综合物联网参考模型[4]和智能家居结构(见图2)可以看出,物联网应用的开展需要解决以下技术及问题:

(1) 物体属性标识:属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要由传感器实时探测;

(2) 物体属性识别:需要识别设备实现对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;

(3) 物体信息的传输与处理:将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可能是分布式的,如家里的电脑或者手机,也可能是集中式的,如中国移动的IDC),由处理中心完成物体通信的相关计算。

2.1 感知层技术

数据采集是物联网实现“物物相联,人物互动”的基础。采集设备一般采用嵌入式系统,为了获得各种客观世界的物理量,如温度、湿度、光照度等等,传感器技术也是数据采集技术中的重要一支。因此,物联网的数据采集技术包括传感器技术、嵌入式系统技术、采集设备以及核心芯片。

ECP提供了一套较完善的产品电子代码编码方法,实现对物理对象的惟一标识。RFID作为一种射频自动识别技术[8],通过物品标签与阅读器之间的配合,可以基于计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享,为物联网中物品的身份标识提供技术支持。ECP标签中存储着数据格式规范的信息即对物品静态信息的描述,通过RFID阅读器将物品的属性信息自动采集到系统中,实现对物品的自动识别并按照一定的要求完成数据格式转换通过无线数据通信网络传递到数据处理中心,便于后续的管理和使用。

智能信号处理将对采集设备获得的各种原始数据进行必要的处理,以获得与目标事物相关的信息。首先获得各种物理量的量测值,即原始信号。之后通过信号提取技术筛选有用信号,通过调理提高信号的信噪比;高信噪比的信号通过各类信号变换,在映射空间上可以进行信号的特征提取。借助于信号分析技术,如特征对比、分类技术,可以将各种特征信号对应到某一类的物理事件。在物联网的信号处理技术中,以多物理量检测、信号提取、信号调理、信号变换、信号分析为核心关键技术。

2.2 网络层技术

为了实现物联网的普适性,终端感知网络需要具有多样性,而这种多样性是通过通用物体通信协议来保证的。由于终端感知节点并不是固定组网,为了完成不同的感知任务,实现各种目标,节点组网技术必不可少。终端感知设备之间的通信不能采用传统设备的通信协议,因此需要自适应优化网络协议。同时终端设备的低处理能力、低功耗等特性,决定了必须采用轻量级和高能效的协议。

智能家居系统的终端网络通信的数据传输量小,无需太大的传输速度,但是要求信息交换实时性强,延时段,同时还要求网络的容量大,以满足家庭中的各种家电设备。ZigBee的技术特点决定了其能很好地满足智能家居网络的上述需求[9],特别是具备自组织、自愈能力,这样的无线通信技术是智能家居系统理想的通信方式。

物联网以终端感知网络为触角,以运行在大型服务器上的程序为大脑,实现对客观世界的有效感知以及有利控制。其中连接终端感知网络与服务器的桥梁便是各类网络接入技术,包括 GSM、TDSCDMA等蜂窝网络,WLAN、WPAN等专用无线网络,Internet等各种网络。物联网的网络接入是通过网关来完成的。

物联网是在现有计算机互联网的基础上,利用RFID技术实现对物品的电子标识,然后再利用无线通信等技术接人互联网,构造一个覆盖世界上万事万物的网络,并实现网络中物品与物品或人与物品之间的“交流”。因此,因特网技术是物联网的技术基础,或者说,物联网是因特网技术在应用范围上的一个由人及物的拓展,因特网主要解决物联网中传感器节点感知信息的传输与共享问题。

物联网的最终发展形态一定具有“泛在网络 ”的特点,方便人们随时、随地与目标对象进行通信,因此,无线通信技术的应用是必不可少的一种通信技术手段。事实上,目前物联网所涉及的RFID或传感器网络等核心技术中都融合了无线通信技术,也只有无线通信技术的应用,才能将物联网的构想变为现实,同时达到其低成本和易于实现的目标。

2.3 应用层技术

物联网以终端感知网络为触角,深入物理世界的每一个角落,获得客观世界的各种测量数据。同时物联网战略最终是为人服务的,它将获得的各种物理量进行综合、分析,并根据自身智能合理优化人类的生产生活活动。

物联网的支撑设备包括高性能计算平台、海量存储以及管理系统及数据库等。通过这些设施,能够支撑物联网海量信息的处理、存储、管理等工作。

物联网的应用需要智能化信息处理技术的支撑,主要需要针对大量的数据通过深层次的数据挖掘,并结合特定行业的知识和前期科学成果,建立针对各种应用的专家系统、预测模型、内容和人机交互服务。专家系统利用业已成熟的某领域专家知识库,从终端获得数据,比对专家知识,从而解决某类特定的专业问题。预测模型和内容服务等基于物联网提供的对物理世界精确、全面的信息,可以对物理世界的规律(如洪水、地震、蓝藻)进行更加深入的认识和掌握,以做出准确的预测预警,以及应急联动管理。人机交互与服务也体现了物联网 “为人类服务”的宗旨。人机交互提供了人与物理世界的互动接口[10]。物联网能够为人类提供的各种便利也体现在服务之中。

数据智能处理是实现以数据为中心的物联网的核心技术。包括数据汇聚、 存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。数据汇聚包括实时、非实时物联网业务数据汇总后存放到数据库中,方便后续数据挖掘、专家分析、决策支持和智能处理。

2.4 数据安全与运营管理

由于物联网终端感知网络的私有特性,因此安全也是一个必须面对的问题。物联网中的传感节点通常需要部署在无人值守、不可控制的环境中,除了受到一般无线网络所面临的信息泄露、信息篡改、重放攻击、拒绝服务等多种威胁外,还面临传感节点容易被攻击者获取,通过物理手段获取存储在节点中的所有信息,从而侵入网络、控制网络的威胁。涉及到安全的主要有程序内容、运行使用、信息传输等方面[11]。

从安全技术角度来看,相关技术包括以确保使用者身份安全为核心的认证技术,确保安全传输的密钥建立及分发机制,以及确保数据自身安全的数据加密、数据安全协议等数据安全技术。因此在物联网安全领域,数据安全协议、密钥建立及分发机制、数据加密算法设计以及认证技术是关键部分。

由于终端感知网络的节点众多,因此必须引入节点管理对多个节点进行操作。其中包括以使终端感知网络寿命最大化为目标的能量管理,以确保覆盖性及连通性为目标的拓扑管理,以保证网络服务质量为目标的QoS管理及移动控制,以实现异地管理为目标的远程管理技术,同时包括存储配置参数的数据库管理等。

作为物联网应用不可或缺的组成部分,数据库负责存储由WSN或RFID收集到的感知数据,所用到的数据库管理系统可选择大型分布式数据库管理系统。管理系统能够将已存储的数据进行可视化显示、数据管理(包括数据的添加、修改、删除和查询操作)以及进一步分析和处理(生成决策和数据挖掘等)。

2.5 物联网标准问题

物联网是一个新颖的概念,所涉及的技术和包罗的对象十分丰富。虽然,当前世界上有相当数量的国家和技术力量正在积极地从事着物联网方面的研究工作,但物联网本身还存在着待解决的缺乏完整的标准体系问题,如国内物联网存在的主要问题就包括“关键技术有待突破、研发力量比较分散、体系架构尚未建立、标准不统一”等。只有标准化问题解决好了, 便捷而高效的互

联互通才有可能实现。

3 结 语

目前我国的物联网智能家居并没有完全的实现,也没有大规模的应用到家居的各个环节中,究其原因不但和产品成本较高有关,也和互联网的安全性有关。

物联网的技术推广成为推动智能家居发展的催化剂,智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化方向发展,智能终端设备的产品也逐步走向成熟,尤其以ZigBee为代表的先进技术应用,使得物联网通信技术往无线方向发展,也从一定程度上降低了产品的成本,更容易推广和接受。同时加强网络安全机制,保护个人信息,才能真正让互联网技术造福于人类。

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物联网及应用技术篇5

【关键词】物联网;关键技术;应用前景;建议

1.物联网概念及其重要特征阐述

1.1 物联网概念:物联网(The Inter-net of Things)广义而言之,把各种信息传感设备同互联网相结合而形成的巨大网络,通过人与物以及物与物间的信息交互,达到信息网络同物理空间的融合。具体而言之,物联网通过信息传感设备,诸如:激光扫描器、全球定位系统(Global Positioning System)、红外感应器以及射频识别(RFID)等,根据约定的网络协议,将物品同互联网相连接,实施信息交换与通讯,从而实现一系列管理工作,如对物品的智能化识别、监控和跟踪以及定位。

1.2 物联网的重要特征:

①智能化。网络系统具有智能控制、自我反馈以及自动化的特点;

②互联网特征。物联网是基于互联网的拓展和延伸的一种网络,旨在解决与处理人和物、物和物间通信的网络形态,虽然其终端具有多样化,然而,互联网仍是其核心与基础;

③识别与通信。只有具备物物通信以及自动识别功能的“物”才能够纳入物联网。可将微型感应芯片植入物体上,使其变为有“知觉和感受”的物品,这是互联网无法比拟的,物联网的此种特征功能的实现主要借助于射频识别技术(RFID)。

2.物联网的关键技术分析

2.1 传感器技术(Transducer Techno-logy)

传感器技术可谓一项高新、前沿技术,主要研究从自然界提取信息并识别和处理这些信息,实现在物联网中人和物之间的信息交换。传感技术的核心是传感器。传感器是对各种装置和信息系统进行信息采集的关键器件。其是一种可感知被测指标的某一确定信息(红外线、磁场大小和温度等),并根据特定的规律转为同其相对应的可输出信号的设备。传感器一般由转换元件与敏感元件构成,其类型多样化,具有广泛的应用领域,包括航空航天技术、环境保护以及工业生产自动化等领域。而现阶段,传感器技术也面临着一些困难和挑战,诸如:在自适应性和智能性方面,传感器网络突显出不足以及单个节点信息不完全性或不准确性;在能量处理与传感能力方面,传感器也表现出一定的限制性。因此,传感器技术的发展和突破主要体现在:其一,加强传感器自身网络化、智能化;其二,感知信息方面。

2.2 网络通信技术(Network Commun-ication Technology,NCT)

不管物联网概念怎样延伸与拓展,其不可取代的关键技术仍是最基础的物与物间的感知与通信。NCT主要包括网关技术、组网技术、交换技术以及(有)无线传输技术等。实现物联网的关键是M2M(Machine to Machine)技术。M2M技术有广泛的使用范围,能够结合远距离连接技术,诸如GSM(全球移动通信系统)/GPRS(通用分组无线服务技术)/UMTS(通用移动通信系统)等,亦能够结合近距离连接技术,诸如:UWB、RFID、WIFI等。现阶段,M2M技术侧重于Machine to Machine(机器对机器)的无线通信,今后会在工控、水利、气象、军事等各领域应用。而通信网络技术作为为物联网数据提供服务支持与信息传送的基础通道,怎样基于现有网络增强通信网络技术的专业性,以适应物联网低数据性和低移动性等业务需求,是当前需要研究的重点。

2.3 射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)

RFID系统由信息处理系统、读写器以及RFID电子标签构成,RFID为物品贴上电子标签,在带有电子标签的物体上通过读写器时,无线电波会把标签中所带有的信息数据传递给特定的信息读写器,再通过读写器传递给信息处理系统,信息处理系统按照需求进行相应的数据控制以及处理工作,从而达到高效管理物品的目的。因此,RFID技术是一种非接触式自动识别技术。现阶段,RFID技术在物流管理等方面都有应用,极大程度上提高了该行业的管理效率,而RFID在发展中也存在着诸如产品测试、安全隐私、芯片成本等诸多问题,有待相关人员做进一步解决和处理。

3.物联网技术的应用前景研究

目前,物联网技术已经应用在我国诸多领域,这些成功的应用案例不仅是物联网取得更大发展的先决条件,而且也为今后深层次研究物联网的应用前景指明了方向。

①智能交通。通过传感器、自动控制和计算机等先进技术,实现交通事故检测和道路联网监控,从而智能化地调配与管理交通车辆。此外,各地区也加大了路网检测信息采集装置的设置密度,部分道路已实现全程监控。交通智能化能够提高行车安全,解决交通堵塞,对确保司乘人员生命财产安全,提高交通运行效率有着重要的现实意义。

②智能电网。通过IT技术、数字化通信、嵌入式处理器和传感器构建一种智能化网络系统,该系统将各能源统一入网且进行分布式管理,实时监控与采集电网和客户用电信息。电网智能化旨在持续安全的供电的同时保护环境,具有广泛的影响力,势必会推进物联网技术在其他行业的应用。

③医疗卫生管理。借助物联网技术,把药品的产地、名称、规格、运输、销售等一系列环节上的信息数据储存在电子标签中,可实现全过程的追溯;同时,通过RFID技术建立医疗卫生监督体系,不仅能够在检验检疫中追踪病源,而且可以有效管理病菌携带人员。

4.发展物联网技术的建议探讨

综上所述,物联网具有巨大的发展空间,我国物联网产业虽已有一定的应用基础,而相比于发达国家仍有差距,需在以下几方面重视和努力。其一,进一步完善个人隐私保护和信息安全等相关法律法规,切实增强物联网的安全性;其二,政府相关部门应注重政策引导,建设物联网应用的典型示范工程,带动物联网产业的发展;其三,我国应抓住机遇,增强和促进同国际间的合作与交流,积极参与国际物联网标准的制定;最后,在数据处理、芯片和传感器等核心技术方面,加大研发投入,集多方资源,协同研究,攻克物联网关键技术难关。

参考文献

物联网及应用技术篇6

关键词:物联网;关键技术;智能化

物联网(Internet of Things,IOT)被称为继计算机、互联网之后的信息技术革命的第三次浪潮。顾名思义,物联网是可以实现物物相连的新型网络,是在互联网的基础上,将“物”加入到信息系统,将RFDI、无线传感技术等应用于“物”的感知、监控、管理的技术系统。物联网利用各种感知技术及信息传感设备,如射频识别技术(RFID)、红外感应技术、激光扫描器、全球定位系统等对现实世界中的物品进行智能感知和识别,将采集的信息通过互联网进行有效的信息交换和通信,从而将“物”加入到网络互联中,将人与人之间的沟通和交流拓展到人与物及物与物之间,即物联网将其用户端拓展和延伸到了任何物和物之间。物联网的基本特征有物联化、智能化、互联化、自动化、网络化、感知化。

1物联网的发展历程

物联网技术早在1995年就被比尔盖茨提出。1999年,麻省理工学院给出了他们的物联网的定义:物联网就是将所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的网络。2005年ITU在其名为“物的互联网”的年终报告中以新的通信维度来定义物联网,并预见物联网关键技术如传感器技术、射频识别技术、嵌入式技术等将得到更加广泛的应用。基于对物联网关键的研究,即通过传感器感知“物”的状态,我国中科院认为物联网是感知网。目前,韩国、日本均提出了本国物联网发展战略,美国更是将物联网列为振兴经济的有力武器,我国也高度重视物联网技术的开发、应用。现在物联网技术已经被广泛应用于生活的各个方面,如智能家居、智能交通、智能图书馆、产品溯源等,给人们的生活带来了翻天覆地的变化。

2物联网的体系结构

物联网的体系结构可分为感知层、网络层和应用层。

(1)感知层。

感知层主要完成大规模、分布式的信息感知与信息采集。通过各种类型的传感器感知设备,提取设备的属性、状态及行为态势等有用信息,从而感知、识别目标。并将信息提供给网络层的其他设备以实现交流互通及资源共享。RFID标签和读写器、全球定位系统、各种传感器和M2M终端、摄像头等是感知层的重要组成部分。

(2)网络层。

网络层是由互联网与各种通信网络(电信网、广电网、移动通信网及其他专业网络)等基础网络设施组成的融合网络。主要负责接入、传送和管控来自感知层的信息,完成物联网应用层与感知层之间的数据传输、信息通信。

(3)应用层。

应用层主要是行业专业技术与物联网技术相结合,为行业的智能化应用提供实用的解决方案,由支持物联网技术运行的各行各业的应用系统组成,为用户实现使用物联网的应用接口,为各种终端及用户设备提供应用服务。

3物联网核心技术

3.1RFID

RFID(radio frequency identification,射频识别)是一种可工作于各种环境、无须人工干预的非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取对象的各种数据。RFID可实现多个标签的同时识别,并能对高速运动的物体进行识别。RFID由标签、阅读器和天线3个部分组成。其技术标准有ISO/IEC10536,IS0/IEC 14443,IS0/IEC15693和ISO/IEC18000。应用最多的是ISO/IEC 14443和ISO/IEC15693。RFID具有识别穿透能力强、无线无源、安全防伪等特点,RFID技术与通讯、互联网等技术相结合,可实现全-球范围内物体的自动识别、定位、监控、追踪,因而成为物联网实现的关键技术之一。

3.2无线传感网技术

无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)是高效、高稳定性的自组织的无线网络信息系统,具有分布式信息采集、信息传输和处理技术。无线传感器网内部署了大量的传感器节点,物联网正是通过遍布在监控区域内的无数传感器及由它们通过自组织方式形成的无线传感网络,监测光、声音、温度、压力、运动等数据以感知物体的。传感器各节点相互协作,实现对监控区域内任意时间及地点的信息进行感知、数据采集和分析处理,并通过网关连接到公用Internet网络,将信息给监测者。在无线传感器网络中数据传输技术主要有WLAN技术、UWB技术、Zigbee技术、RFID等。

3.3云计算技术

云计算是利用远程服务器或非本地的服务器的分布式计算机为网络用户提供计算、存储、软硬件等服务,具有大规模的并行计算能力和弹性增长的存储资源。云计算将海量数据的计算程序通过网络自动拆分成无数小的子程序,再交由多部服务器同时完成,因而能够在数秒之内发挥与超级计算机同样的强大效能,处理数以千万计甚至亿计的信息。物联网中的传感设备时刻在采集海量数据,这些数据的存储和计算、处理,需要云计算能够实现海量数据处理需求的计算模型来支撑。为使用户有效使用数据,云计算通过灵活、协同、安全的资源共享将信息孤岛构造成一个大规模的、异构的资源池,从而为海量数据的高效利用提供支撑。

4物联网技术的应用

4.1智能家居

智能家居是指为提高居住的舒适性、安全性和便利性,将物联网技术中的智能控制技术应用于家庭的各种设备及家电的控制与管理,实现家居功能全智能自动化。目前已实现的功能包括自动灯光控制系统、安防控制系统、环境监控系统、自动家电控制系统等。

4.2智能图书馆

随着物联网技术的不断成熟和发展,RFID(射频识别技术)被广泛应用于新加坡、印度、等10多个国家的智能图书馆管理系统。为图书管理及用户服务的发展提供了新的契机。在图书管理方面,实现了图书溯源,保证图书质量。在新书上架及图书典藏时,更易于对图书进行感知和定位。为用户提供智能身份识别、智能图书定位、智能图书导读等个性化服务。近年来更是与高校学科建设相结合,为高校的科研提供学科服务。

4.3食品溯源

随着人们生活水平的提高,食品健康问题成为人们关注的焦点,建立食品可追溯系统成为人们的迫切需求,物联网技术特别是RFID技术的发展使其成为可能。利用RFID标签采集食品从养殖场到屠宰场最后到销售环节的数据,通过网络上传至中央服务器,以供消费者查询验证,实现从农场到餐桌的信息透明,从而保证食品安全,增强消费者的信心。

4.4智能交通

智能交通系统主要是将物联网技术中的RFID技术、智能感知技术、无线通信技术应用于城市交通管理。通过对车辆、天气、路况、交通事故的实时感知与监控,实现智能交通监控、智能交通管理(实时、动态协调交通情况)、智能停车管理及不停车收费系统等。为解决城市交通拥堵问题提供新的解决方案。

物联网及应用技术篇7

关键词:物联网 RFID WSN 食品安全

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1007—3973(2012)009—081—02

1 引言

近年来,我国发生的食品安全事故层出不穷,从“苏丹红”到“三聚氰胺奶粉”、“瘦肉精”、“地沟油”,以及最近发生的“工业盐水酱油”事件,食品安全问题已经引起了全社会的关注,人们对食品安全的担忧与日俱增。如何解决食品安全问题,成为了当前亟待解决的重大民生问题。

虽然我国的监管机构加大了对食品安全的监管,但是仍无法杜绝从“源头到餐桌”的食品安全问题。物联网技术的发展为食品安全监管提供了技术手段,该技术应用于食品安全追溯体系中,已经得到了一些应用。比如在2008年北京奥运会期间,物联网技术就已经应用于奥运的食品安全中去了。

2 物联网概述

2.1 物联网的定义

物联网(The Internet of Things)是通过射频识别、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。物联网的核心和基础仍然是互联网,它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。物联网技术被称为是计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮,是下一个万亿级的通信产业。

2.2 物联网的发展

物联网的概念早在1999年就提出来了,2005年在国际电信联盟(ITU)的《ITU互联网报告2005:物联网》年度报告里正式提出了物联网的概念,2009年IBM首席执行官提出了“智慧地球”的构想,其中物联网是“智慧地球”不可或缺的一部分。日本和韩国也相继提出了“u—Japan”和“u—Korea”战略,将物联网上升为国家信息化战略。我国自2009年8月同志在无锡考察期间提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家七大战略性新兴产业之一,写入“政府工作报告”,工业和信息化部也于2012年2月14日正式了《物联网“十二五”发展规划》。物联网产业将成为信息产业重要的新增长点,对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。

2.3 物联网的特征和体系架构

物联网应该具备三个特征:(1)全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息;(2)可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;(3)智能处理,利用云计算、模糊识别等智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。

物联网的结构非常复杂,其体系架构一般可分为应用层、网络层和感知层。其中感知层用于识别物体,采集信息,利用传感器、摄像头、RFID、二维码标签、实时定位技术等进行数据的采集和传输。网络层负责传递和处理感知层获取的信息,将来自于感知层的各类信息通过移动通信网、互联网、卫星网、广电网等传输到应用层。应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用,包括物流监控、智能交通、环境监测、智能家居、智慧农业、城市管理等。

3 物联网的关键技术

物联网是跨学科的综合应用,其核心的技术主要有射频识别技术、无线传感网络技术、移动通信网络技术等。

3.1 射频识别技术(RFID)

RFID(Radio Frequency Identification),即射频识别技术,俗称电子标签,它是通过射频信号自动识别目标对象,并对其信息进行标识、登记、存储和管理,是一种非接触式的自动识别技术。

RFID的基本组成部分包括电子标签,阅读器和天线。电子标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在待识别的物品上;阅读器是用来读取或写入标签信息的设备;天线是在标签和阅读器之间传递射频信号,也可以内置在阅读器中。在实际工作中,阅读器通过天线发送一定频率的射频信号,当电子标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,向阅读器发送自身编码等信息,阅读器采集信息并解码,然后将信息、数据传送至计算机系统进行处理。

3.2 无线传感网络技术

无线传感网络(WSN)是由大量传感器节点构成的多个无线网络系统,它能够实时检测、感知和采集网络覆盖区域的感知对象的各种信息,并对这些信息进行处理后通过无线网络传送给计算机系统进行处理。物联网的基础是信息采集,信息采集的主要方式是通过传感器和电子标签来完成的。物联网正是通过各种各样的传感器以及由它们组成的无线传感网络来感知整个物质世界的。

物联网的关键技术还包括智能技术、纳米技术、M2M技术、云计算、中间件技术以及通信网络技术等,现在有些技术还不够成熟,还未形成统一的国际标准,需进一步的研究。

4 物联网技术在食品安全领域的应用

现在的物联网技术方兴未艾,正逐步广泛应用于智能交通、环境保护、精细农业、城市规划以及食品安全等领域。在食品安全领域,食品安全涉及很多环节,监管存在困难,我们利用物联网技术可以较好地实现食品种植、养殖、加工、包装、贮藏、运输、销售、消费等环节的数据采集和有效监管。

把物联网技术应用于食品安全,建立食品安全监管追溯系统,具体地说,就是在食品生产的源头为食品提供一个RFID标签,对食品供应链中的食品原料、加工、包装、储存、运输和销售等环节进行全程的质量控制和跟踪,食品安全监管部门可以进行有效的监管,消费者也可以根据电子标签了解到所购食品的生产到销售等所有环节的动态信息,一旦出现食品安全问题,根据生产和销售各个环节所记载的信息,追踪朔源,及时对产品进行召回,并找到生产、流通或加工过程中出现问题的环节,对责任单位和责任人进行处理。至2012年8月底前,无锡将利用物联网先建成运行肉类追溯管理系统,2013年12月之前,全面建成和运行肉类蔬菜流通追溯管理体系。

5 结语

物联网作为国家战略性新兴产业,将会得到快速的发展和广泛的应用。针对近年来频发的食品安全事件,将物联网技术引入食品安全领域,实现食品从农田到餐桌的全过程监控,可以有效地提高食品安全,最大限度的保障食品安全。目前,由于技术、成本等因素,物联网在食品安全中的应用还未得到广泛推广,还处在探索阶段,但随着物联网技术的不断发展和政府的大力支持,物联网技术将会广泛应用于食品安全监管等领域,我国的食品安全状况也将会得到根本的改善。

参考文献:

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[4] 胡一凡.RFID射频识别技术综述[J].计算机时代,2006(12).

物联网及应用技术篇8

1.物联网定义

物联网(Internet of Things,IOT)又称传感网,是指将各种信息传感设备,比如射频识别(RFID)装置、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网相结合所形成的网络,其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制,并与互联网结合成一个更加智慧的生产生活体系。1999年美国麻省理工学院(MIT)首次提出物联网的概念,是指把所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的网络。2005年国际电信联盟(ITU)在年度报告中指出,信息与通信技术的目标己经从任何时间、任何地点连接任何人,发展到连接任何物品的阶段,而万物的连接就形成了物联网。2009年通过对物联网的跟踪研究,中国移动提出的物联网定义是:对物体具有全面感知能力,对信息具有可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。物联网所涉及的关键技术,比如射频技术、分布式计算、传感器、嵌入式智能、无线传输及实时数据交换和互联网都是目前较为成熟的技术,并在相关领域己得到广泛的应用。物联网的新颖之处在于利用这些技术的交叉与融合,建立一个“物物”相连的网络,从而完成远程实时数据交换与控制,方便人们生产生活。

2.物联网的发展历程

物联网也是先在军事领域得到应用然后再向民用领域转移。物联网最初的应用可以追溯到上世纪六十年代,当时为了应对来自苏联的水下威胁,美国和加拿大建成了声音监测体系(Sound Surveillance system,SOSUS),由分布在大洋深处的潜水微音器及相关网络组成。随后,美国为了应对华约组织的空中威胁,在北美大陆建立了由防空雷达及相关网络组成的防空网。后来该系统功能得到增强,在航空预警及控制(Airborne Warning and Control system,AWACS)和预防走私领域发挥积极作用。

1980年,美国一个名为国防先进项目研究处(Defense Advanced Research Projects Agency ,DARPA)的机构开始对分布式传感网进行(Distributed Sensor Networks,DNS)研究,当时R. Kahnl是研究处的负责人之一,他试图将传感网与互联网连接起来,从而达到远程监控、远程控制的目的。受困于当时的技术环境,DNS项目将注意力集中在分布式计算、信号处理、追踪等领域。在多所大学的配合下,项目各领域很快取得了进展,并在80年代初进行了实验,实验的内容是通过声波感应器组成的网络去探测低空飞行器。80年代后期及90年代,美国军方陆续建立了多个局域传感网,包括海军的CEC项目、FDS项目和陆军的远程战场感应系统(Remote Battlefield Sensor System,REMBASS)等。

同互联网类似,传感网最初的应用也是在军事领域。军方之所以对此感兴趣是因为传感网将之前以平台为中心的观念转变为以网络为中心。有了传感网,传感设备与武器设备便可以有不同的平立操作,而不必每件武器装备一台传感器,及时的网络沟通使得信息能够准确传递到武器平台,从而增强了追踪能力和反应速度。分布式的信息处理架构增强了军方的抗打击能力,能在遭受敌人重创之后迅速组织力量进行反击。民用传感网起步较晚,但发展较快。集成电路的出现、计算机性能的飞速提升为传感网提供了硬件支持,MIT的Auto-ID项目以及其他科研机构为传感网提供了必要的技术支持,再加上互联网的广泛应用、无线传输技术的进一步成熟都为传感网的快速发展打下基础。移动计算和网络国际会议在1999年就将传感网视为21世纪人类又一个发展机遇;2005年,国际电信联盟(ITU)了《ITU互联网报告2005:物联网》,从此“物联网”的概念日渐深入人心。加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本和韩国等国纷纷加强对传感网研究的投入,“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”等项目陆续提出。

我国在此领域布局较早,中科院10年前就启动了传感网研究,传感网标准体系已形成初步框架,目前我国与德国、美国等国一起,成为国际标准制定的主要国家之一。中国电信的M2M(Machine to Machine)平台从07年就开始搭建,建立在其基础上的系统应用横跨物流、交通、节能、环保、消防、车辆跟踪等多个行业。今年8月9日,总理在无锡视察的时候视察了中科院相应的技术研发中心,对于“物联网”应用提出了三点要求:一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来;二是在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展;三是尽快建立中国的传感信息中心。9月11日,北京举行“传感器网络标准工作组成立大会暨‘感知中国’高峰论坛”,会上成立了传感器网络标准工作组,为我国将来开展传感网标准制订工作,参与国际标准化、把握信息化浪潮奠定了基础。

3.物联网的基本功能

物联网的基本功能在于人与人、人与物、物与物之间在任何时间和任何地点都能够通过任何的网络获取任何的服务,物体也赋予了智能化。大体分为三类:信息识别及位置监控、(环境、物品属性)动态监测类、智能控制类。这三大类的区分依据在于工作原理的不同。

在实际应用中,经常存在多种功能同时实现,比如动态监测物体变化,并实时进行智能控制。

4.物联网技术在物流产业中的应用状况分析

4.1 感知技术应用状况

在中国物流信息化领域,应用最普遍的物联网感知技术首先是RFID技术。RFID标签及智能手持RF终端产品有比较广泛的应用,RFID技术主要用来感知定位、过程追溯、信息采集、物品分类拣选等。其次是GPS/GIS技术。物流信息系统采用GPS/GIS感知技术,用于对物流运输与配送环节的车辆或物品进行定位、追踪、监控与管理;尤其在具有运输环节的物流信息系统,大部分均采用这一感知技术。视频与图像感知技术居第三位。该技术目前还停留在监控阶段,需要人来对图像分析,不具备自动感知与识别的功能,在物流系统中主要作为其他感知的辅助手段,也常用来对物流系统进行安防监控,用于物流运输中的安全防盗等,这一系统往往会与RFID、GPS等技术结合应用。传感器的感知技术居于第四位。传感器感知技术及传感网技术是近两年才在物流领域得到重视与应用的技术。目前,传感器感知技术也是与GPS、RFID等技术结合应用,主要用于对危险物流系统、粮食物流系统、冷链物流系统的物品状况及环境进行感知。传感技术丰富了物联网系统中的感知技术手段,在食品、冷链物流和危险品物流具有广泛应用前景。扫描、红外、激光、蓝牙等其他感知技术在物流领域也有少量应用,主要用在自动化物流中心自动输送分拣系统,用于对物品编码自动扫描、计数、分拣等方面,激光和红外也应用于物流系统中智能搬运机器人的导引。(注:上述扫描指自动输送分拣机上的条码扫描,不包括手持终端的条码扫描)。根据对相关资料的统计分析,多项感知技术集成应用的情况也较多,如RFID技术与传感器技术结合、GPS技术与RFID技术结合、车载视频与GPS技术结合等。

4.2 网络与通信技术应用状况

现代物流的特点是系统化和网络化,目前,物流系统全部是网络化的运作,很少有物流系统是点对点的单线管理与优化。因此,物流信息化的最大趋势是网络化与智能化。在物流系统中,企业内部的生产物流管理系统往往是与企业生产系统的运作与管理相融合,物流系统作为生产系统的一部分,在企业生产管理中起着非常重要的作用。企业内部物流系统的网络架构,往往都是以企业内部局域网为主体建设的独立的网络系统。在物流公司,面对大范围的物流作业,由于货物分布在全国各地,并且货物在实时移动过程中,因此,物流的网络化信息管理往往借助于互联网系统与企业局域网相结合应用,但也有企业全部采用局域网技术。在物流中心,物流网络往往基于局域网技术,也采用无线局域网技术,组建物流信息网络系统。在数据通信方面,往往是采用无线通信与有线通信相结合,新的物流信息系统还大量采用了3G通信技术等先进的技术手段。根据对物流信息化案例的不完全统计,采用互联网技术的占68%,采用局域网技术的占63%,采用无线局域网技术的占24%,有的系统采用多种网络技术。

4.3 智能管理技术应用状况

根据对相关资料的统计分析,目前,物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多,物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用,专家系统、数据挖掘、网络融合与信息共享优化、智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距。只是在企业物流系统中,部分物流系统可以做到与企业生产管理系统无缝结合,智能运作;部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统,可以做到全自动化与智能化物流作业。

我国的物流业作为唯一的生产业被列入十大产业振兴规划,新的发展机遇期为我国物流产业的发展提供了更为广阔的发展空间,它是国民经济发展的“助推器”和“加速器”,但物流业的发展需要大量新技术的应用作为支撑,特别是物联网技术的出现,使得物流产业的加速发展出现了新的契机。

5.结束语

物联网的发展带给各个产业和众多企业的不仅仅是一次成本的降低和效益的提升,它将会给电信运营商、产品制造商、物流行业和零售商以及供应链上的各个节点企业带来令人激动的机遇,从更深层意义上来讲,它将使各个行业和企业进入一个新的通信时代,进入一个企业运营模式和经营方式大变革的时代。

参考文献:

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