物联网技术及其应用研究进展

【摘要】本文综述了近几年物联网技术的最新研究进展和应用领域，总结了物联网遇到的问题，并对其发展前景进行了展望。

【关键词】物联网；智能技术；云计算

1.前言

随着计算机技术、网络技术、通信技术和传感器技术的发展，人们的生活水平不断提高，人类通过改造物质世界来满足自身需求的能力也相应的提高，因此“物联网”的概念也呼之欲出了，本质上来说物联网是基于原有的通信网、互联网“物物相连”。然而物联网技术不是所谓的计算机网络技术、通信技术、传感技术的简单叠加，而是更深层次的将上述技术有机交融，并且添加了更多人性化的设计与配合[1]。

2.物联网技术和研究

2.1 RFID

信息采集是物联网的基础。目前的信息釆集主要是通过传感器和电子标签等方式完成。RFID是一种非接触的自动识别技术，它通过射频信号进行全双工数据通信，从而自动识别对目标对象并获取相关的数据，识别过程无需人工干预，适用于各种恶劣的环境。RFID突出的优点是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。将RFID技术与互联网，通信等技术有机的结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。

2.2 无线传感网络

无线传感网络是将分布式信息釆集、信息传输和信息处理技术融合的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗、自组织等特点受到广泛的重视，是推动经济发展和维护国家安全的重要的技术。物联网可以通过遍布各处的无线传感器网络来感知整个物质世界。物联网丰富的应用和庞大的节点规模既带来了商业上巨大潜力的同时，也带来了技术上的挑战，物联网由众多的节点连接构成，无论是釆用自组织方式，还是采用现有的公众网进行连接，这些节点之间的通信必然牵涉到寻址问题。

2.3 智能技术

智能技术是将一个智能化的系统植入物体中，使物体具备一定的“主观能动性”即智能性，能够与用户进行沟通，是物联网的关键技术之一。目前的智能技术研究包括人工智能的理论的研究、虚拟现实及各种语言处理的入机交互技术与系统、可准确性定位跟踪的智能技术与系统、智能化的信号处理。

2.4 纳米技术

纳米技术，是研究结构尺寸在0.1nm-100nm范围内材料的性质和应用，主要包括纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。纳米技术能使微小的物体也能进入物物相关的网络，进行信息的交互，这使物联网真正意义上做到了万物的互联。可见纳米技术必然在物联网中扮演着重要的角色。

2.5 GPS

目前最成熟的全球定位系统给物联网提供了强大的技术支撑，使物与物之间的准确定位成为可能。GPS技术以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简单、应用广泛等特点为物联网中的定位追踪提供了便捷的服务，使物联网功能更加完备。

2.6 云计算技术

云计算是分布式计算技术的一种，是当前计算机应用的技术，其基本工作流程如下：通过网络将庞大的需求分析处理程序自动拆分成无数个小的子程序，再经众多服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析，最后将处理结果返回给用户。当物联网具备一定的规模后，如何处理庞大的数据量是一个关键的问题，如果数据得不到及时的处理，便有丢失的可能；而如果暂存未处理的数据，那么海量的数据所需的更大的存储空间也是无法预知的。因此，云计算便成为物联网中处理数据的强大的工具，于是可视之为物联网的“大脑”。

3.物联网的应用

物联网能满足我们对生产过程、家居生活监控、指挥调度、远程数据釆集和测量、远程诊断等方面的信息化需求及机器设备的智能报警和控制。随着物联网规模的不断的扩大，它在各行业将可以被广泛应用。

3.1 建筑消防

消防安全系统由感知层、网络层、应用层组成，感知层由各种具有感知能力的设备组成，这一部分主要实现感知和识别物体，釆集和捕获各种使用场景产生的相关信息，同时执行接受的各项命令。网络则是通过有线和无线网络将感知层的险情隐患传递到应用层，并将应用层的消防指令传回感知层。应用层则是包含消防部门、防火重点部门、管理人员及火灾相关人员的信息系统。应用层信息丰富[2]。

3.2 军事应用

美军近几年来连续启动一系列的研究计划，探索无线传感器网络在未来战争中的应用。美国国防部高级研究计划局自组的SensIT项目，通过部署在战场上的不同类型传感器组成的传感器网络，使士兵可迅速、全面的获得战场实况信息。在实际的应用中应该采用协同感知的方法，融合不同位置、不同传感器数据分析应用场景[3]。

3.3 智能电网

智能电网之所以能够实现电网的智能化，其关键意义在于对整个电网信息的充分和及时的掌握。而电网信息的充分掌握，则需要良好的通信线路和大量的终端信息采集应用，使数据安全稳定传输，提升数据交换的可靠性，为智能应用提供全面、及时、准确、一致的信息。智能电网将会连接更多的设备包括各种智能的传感器、控制原件、地理设备等[4]。

3.4 农业

物联网在土、水资源可持续利用、生态环境监测、农业生产过程精细管理、农产品与食物安全可追溯系统等方面都有较好的发展前景。针对中国现代农业发展的实际需求来看，当今最主要的问题就是如何实时的釆集和处理农业现场和养殖业及其相应病虫害的各种信息。物联网在现代农业领域的应用包括：监视农作物灌溉情况、牲畜的环境状况、土壤气候变更以及大面积的地表监测，收集温度、风力、湿度、大气、降雨量等，从而进行科学预测，帮助农民减灾预灾[5]。

4.物联网遇到的问题

由于物联网的技术覆盖特性，其带来的社会问题比互联网更多、更广，后果更加严重。一是由于釆用了RFID、无线数据通信技术，通过单一的商品就可获得全部的商业信息，使得信息窃取手段更加方便，更为隐蔽。二是物联网的目的是整合全球的商品供应链，因此其出现问题时所造成的经济损失更为巨大。三是由于物联网涵盖范围更为广泛，信息窃取手段更为方便，从而对社会国家安全威胁更加巨大。

5.建议和展望

物联网固然给我们构建了一个十分美好的蓝图，我国无论是政府层面还是相关的企业和研究领域机构在物联网的研究和发展上也取得了很大的进展，但物联网的实现还面临着诸多问题。首先资金和成本的问题是阻碍物联网发展最直接的因素，其次包括通信的距离、外部环境指标及网络安全在内的应用技术问题、标准的制定也是急迫需要解决的。此外物联网的发展必然要经过产业化的历程，物联网的产业链机制的研究和完善有待时日，物联网的发展还需要考虑隐私保护、云计算、环境保护等等若干问题的影响。

参考文献

[1]吴乐南.从采集型多媒体通信定义物联网[C].第六届和谐人机环境联合学术会议（HHME2010），2010.

[2]沈阳，吴菲菲.物联网在建筑物消防安全中的应用[C].2011中国消防协会科学技术年会论文集，2011.

[3]王培国，林红卫.物联网技术及其军事应用探析[C].四川省通信学会2010年学术年会论文集，2010.

[4]周逢权，李瑞生，陈辉，等.面向智能电网的物联网应用分析[C].中国智能电网学术研讨会论文集，2011.

[5]潘明，钟锋.物联网在现代农业上的应用研究[J].现代农业装备，2011（7）.