物联网技术及其工业应用的机遇与挑战

第一篇：物联网技术及其工业应用的机遇与挑战

物联网技术及其工业应用的机遇与挑战

摘要：当代物联网技术发展迅速，尤其在工业中的应用越发值得研究和关注。本文将简析物联网历史和关键技术，分析其在工业中的应用以及由此带来的机遇与挑战，为我们为了发展物联网事业，迎接物联网时代指明方向。

关键词：物联网技术（IOT），工业应用，信息，网络，无线网（WSNs）。

Abstract: the Internet of things technology developed rapidly,and in its application in industry is especially worthy of our attention and research.In this paper,the history of the Internet of things, its key technology , its application in industry which results in many opportunities and challenges to us,will be analyzed , so that we can greatly meet the development of the Internet of things industry and pick up the direction of the era of the Internet of things.Keywords:technology of IOT, industrial applications, information,Internet,Wireless Sensor Networks.物联网内涵的诠释以及其历史

物联网是继计算机与互联网技术之后，掀起世界信息产业风暴的关键技术。

物联网是在互联网基础上，将用户端扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，它的出现最早可追溯到1990年第一次出现的最初实践原型——施乐网络可乐贩售机（Networked Coke Machine）。1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议上，物联网被定义为：物与物进行互联通信的网络，其英文名称是“Internet of Things, IoT”。

在如今全球经济的快速发展的促进下，世界各国为谋求更多的经济利益，而近些年电子标签、嵌入式系统和中间件系统以及云计算等技术的日益发展完善，物联网的发展壮大将是不可估量的。

2物联网的体系架构

物联网是互联网向物理世界的延伸和拓展，互联网可以作为传输物联网信息的重要途径之一，而传感器网络基于自组织网络方式，属于物联网中一类重要的感知技术。从技术架构上分析，物联网可分为感知层、网络层和内容应用层。

感知层的石油温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、二维码标签等传感器或和传感器网构成的感知终端，其基本作用是感知，是物联网收集信息的执行者，也是物联网识别物体、采集信息的来源。

网络层顾名思义就是物联网的网络部分，负责传递和处理感知层获取的信息，将信息上传或者传递，是由互联网、各种私有网络、云计算平台和网络管理系统等组成的。

应用层是物联网同用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，处理各种用户需求，实现物联网的智能应用。

3物联网的关键技术

物联网是一种网络,就应该具有网络的一些特性。由网络理论中分层的概念分析概括,现阶段的物联网大致可以分成以下几个部分。

可见物联网是一个相当庞大的集合，囊括了因特网、EPC/RFID、传感器、嵌入式系统、无线组网等各行业的成熟技术。

ITU在2005年的物联网报告中重点描述了物联网的4个关键性应用技术——标签事物的RFID技术、感知事物的传感器技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术各项技术,它们虽然发展不统一，其中相辅相成，其中射频标签、条码与二维码等技术已经非常成熟，传感器网络相关技术尚有很大发展空间。

3.1 感知和标识技术

感知和标识技术是物联网的基础，主要应用与物联网感知层，其主要作用是采集物理世界中发生的物理事件和数据，实现外部世界信息的感知和识别，主要包括多种发展成熟度差异性很大的技术，如传感器、RFID、二维码等。传感技术利用传感器和多跳自组织传感器网络，协作感知、采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。识别技术涵盖物体识别、位置识别和地理识别，对物理世界的识别是实现全面感知的基础。物联网标识技术是以二维码、RFID标识为基础的，对象标识体系是物联网的一个重要技术点。

3.2 网络技术

物联网是网络的一种，因此网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施，通过泛在的互联功能，实现感知信息高可靠性、高安全性传送。网络技术的关键技术包括接入与组网、通信与频管。物联网的网络技术涵盖泛在接入和骨干传输等多个层面的内容。以互联网协议版本6(IPv6)为核心的下一代网络，为物联网的发展创造了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络在规模化应用后，面临与骨干网络的接人问题。

物联网需要综合各种有线及无线通信技术，其中近距离无线通信技术将是物联网的研究重点。为提升频谱资源的利用率，让更多物联网业务能实现空间并存，需切实提高物联网规模化应用的频谱保障能力，保证异种物联网的共存，并实现其互联互通互操作。

3.3计算与服务技术

计算与服务技术是物联网应用层的关键，海量感知信息的计算与处理是物联网的核心支撑。服务和应用则是物联网的最终价值体现，在这项技术中信息计算和服务计算是最重要的技术。

海量感知信息计算与处理技术是物联网应用大规模发展后，面临的重大挑战之一。需要研究海量感知信息的数据融合、高效存储、语义集成、并行处理、知识发现和数据挖掘等关键技术，而采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享，能为海量信息的高效利用提供支撑。物联网不断涌现的新型应用将使物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战，从适应未来应用环境变化和服务模式变化的角度出发，需要研究针对不同应用需求的规范化、通用化服务体系结构以及应用支撑环境、面向服务的计算技术等。

3.4 管理与支撑技术

管理与支撑技术贯穿了物联网所有层次，而随着物联网网络规模的扩大、承载业务的多元化和服务质量要求的提高以及影响网络正常运行因素的增多，管理与支撑技术是保证物联网实现“可运行，可管理，可控制”的关键，包括测量分析、网络管理和安全保障等方面。测量分析是解决网络可知性问题的基本方法，可测性是网络研究中的基本问题。

随着网络复杂性的提高与新型业务的不断涌现，需研究高效的物联网测量分析关键技术，建立面向服务感知的物联网测量机制与方法。安全是基于网络的各种系统运行的重要基础之一，物联网的开放性、包容性和匿名性也决定了不可避免地存在信息安全隐患。需要研究物联网安全关键技术，满足机密性、真实性、完整性、抗抵赖性的四大要求，同时还需解决好物联网中的用户隐私保护与信任管理问题。

3.4 无线传感器网络的发展

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统，是物联网底层网络的重要技术形式。随着无线通信、传感器技术、嵌入式应用和微电子技术的日趋成熟，WSNs可以在任何时间、任何地点、任何环境条件下获取人们所需信息，为物联网的发展奠定基础。

WSNs作为当今信息科学与计算机网络领域的研究热点，其关键技术具有跨学科交叉、多技术融合等特点，每项关键技术都需要亟待突破。WSNs的关键技术主要体现在3个方面，即信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计。

ABI Research公司分析预测，作为WSNs完成数据无线传输的主要短距离无线通信形式，IEEE 802.15.4 集成电路市场出货量在未来将进一步加大。现阶段，面向物联网的WSNs还处于研究的探索阶段，在信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计等方面都面临一系列的挑战。

未来的WSNs的发展方向，将是适应人们的各种需求，充分利用物联网的技术优势，建立统一的满足多种需求的网络通信协议和网络服务支持策略，从而屏蔽应用相关带来的WSNs设计差异复杂性，在节能环保方面，WSNs将最大限度降得WSNs的功耗，并且最大限度利用基于IP的上下文网络，使基于IEEE 802.15.4通信协议的WSNs与基于IPv6协议的互联网的实现统一寻址，保证物联网时代网络层向传输层提供灵活简单、无连接、满足QoS需求的数据报服务，继续研究开发基于多宿主的网络传输，增强基于WSNs的物联网络可靠性和鲁棒性、实现负载均衡、减少传输延迟、降低用户开销的实际意义。

4.物联网在工业应用中的机遇与挑战

4.1物联网在工业应用遇到的应用机遇：

随着世界经济的一体化和世界经济的快速发展尤其是世界经济工业化的发展，物联网在工业方面的应用越发广泛，因此物联网越发需要快速发展并且尽可能适应客户需求，从全球经济和信息产业发展趋势来看，物联网时代即将来临。而由于物联网的发展，使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一步的高效、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业。物联网将依托物品识别、传感和传动、网络通信、数据存储和处理、智能物体等技术形成庞大的产业群。

这些都刺激了工业的发展，而在汽车、家电、工程机械、船舶等行业通过应用物联网技术，提高了产品的智能化水平，实现产品的信息化。物联网技术应用于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、材料消耗监测等，可以大幅度提高生产智能化水平。在企业管理方面，物联网技术主要应用于供应链管理、生产管理等领域。在供应链管理方面，物联网技术主要应用于运输、仓储等物流管理领域。而物在纺织、食品饮料、生产车间、化工等流程型行业的生产设备管理领域，物联网技术得到应用。

而利用物联网技术建立污染源自动监控系统，可以对工业生产过程中排放的污染物COD等关键指标进行实时监控，为优化工艺流程提供依据。通过建立基于物联网技术的矿山井下人、机、环监控及调度指挥综合信息系统，对采掘、提升、运输、通风等关键生产设备进行状态监测和故障诊断，监测温度、湿度、瓦斯浓度等为煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产。

在物联网技术逐步发展，应用越发广泛的今日，世界各国政府更加重视，相继制定了一系列的政策支持物联网的发展。而今全球环境恶劣能源危机、金融危机等要求经济增长，物联网能够改变目前的生产方式，减少环境污染与资源浪费，是经济增长的一个重要方面。

4.2 物联网在工业应用遇到的挑战

如今，物联网还面临着许多的挑战：

1)目前物联网的发展依然处于不完善的阶段，各项技术标准并不统一，终端厂商、应用厂商、集成商无法有效分工协作，产业分工不能细化，影响整个产业规模化的发展。2)各种终端的信息采集涉及大量的个人隐私以及商业机密，必须保证数据的安全性，信息安全与隐私问题一直是物联网的难点，许多安全隐私细节需要不断的细化，以保证信息不被泄露。

3)物联网应用层面的信息需要互联和融合，需要打破不同行业领域之间的行业壁垒，各行业之间相互合作，才能最好地发展物联网。

4)物联网将使IP 地址的需求呈指数级增长，许多地址资源无法支撑。

4.3 抓住机遇，迎接挑战

如今世界各国都在竞争国际标准制定的主导和控制，这将无疑促进物联网技术的发展。为解决物联网的研究和应用中遇到的问题，世界各国需要进一步制定相应政策适应物联网的发展，迎接物联网时代。当前物联网相关产业发展，有利于未来经济的可持续发展；物联网有些关键技术需要投入大量的人力、财力以及物力，以保证物联网的正常发展。物联网的发展应该注重于发挥内部优势、减少内部劣势、抓住外部机遇、减轻外部威胁。

当前我们唯有于抓住机遇，物联网产业环境分析与发展预测

物联网产业环境复杂多样，可采用PEST分析法，总结当前世界物联网的产业环境。可知当今世界各国对物联网产业的重视程度加深，而物联网刺激经济法发展，反之也为发展的经济刺激其发展要求，从而为进一步发展奠定基础，而如今的信息和隐私安全是物联网发展中需要攻克的难题，最终物联网因为其本身涉及技术领域的广泛注定其一定的产业环境适应其研究开发要求。

物联网产业的预测有利于国家更好的把握物联网产业发展节奏，对各地区物联网发展的规划有借鉴意义。

分析部分资料可以做出结论，如今的物联网已过了探索性，而正处于快速发展期，在这段时期，物联网标准形成，各种产业融合发展，未来的五年将会呈稳定增长的状态，各种产业深度融合，大约五年后物联网技术和产业成熟，并对传统产业的改造和提升，将物联网技术和理念融入到各行各业中，并成为其发展的推动力量。我国团队在工业物联网方面的技术和产品以及产业化

我国是世界是最早研究物联网的国家之一，物联网的研究时间长，因此物联网事业处于世界领先位置。

2006 年，我国制定了2006 年-2020 年的信息化的发展战略，其中介绍了全球信息化和我国信息化的发展趋势，我国的战略思想以及战略目标我国具有代表性的研究机构都已经并将继续实施对物联网各个方面的研究。目前大多数的高校将物联网作为一个重要的研究方向。

物联网产业涉及的技术相对比较多，主要包括RFID 技术、传感器技术、云计算技术、网络与通信技术、中间件技术等。我国关于RFID 技术的企业大多数都集中在低频与高频领域，具体超过100 多家，超高频和微波RFID技术的企业比较少，缺乏一些关键技术。2010 年3 月25 日，“传感网络信息处理服务和接口规范”国际标准的提案通过，标志着我国具有了本土化的国际协议，在传感网领域成为了国际标准主导国之一。而在其他方面的技术上，我国也相对发呆，在世界领先水平中占据一席之地。结论

物联网技术飞速，未来是物联网的时代,是个高度感知和信息控制的时代, 是个虚拟和现实逐渐融合的时代, 技术和市场相互依存。我们应抓住战略机遇，紧紧围绕转变经济发展方式，综合使用各种资源，调动各方面力量，在物联网应用上加大研究，尽最大努力夺取物联网国际标准制定的主导和控制，才能在物联网领域立于不败之地。

参考文献：

《物联网:概念、架构与关键技术研究综述》——孙其博，刘杰，黎羴，范春晓，孙娟娟； 《物联网的研究现状及其产业化》——李昆仑，缪泽峰，章剑雄； 《物联网技术浅析》——赵富安，赵宇；

《面向物联网的无线传感器网络综述》——钱志红，王义军； 《物联网产业机遇与挑战》——王金宝；

《中国发展物联网面临的机遇与挑战》——谢新梅； 《物联网在工业中的应用》——陶冶，殷振华； 《物联网技术的发展及其工业应用的方向》——彭宇；

《基于神经网络组合模型的物联网产业发展预测研究》——张亚斌，侯思华； 《物联网关键技术与应用》——刘强，崔莉，陈海明； 《物联网感知技术探讨》——马海晶；

《我国物联网的产业环境分析》——刘文昌，吕红霞，李晓楠；

第二篇：物联网技术及应用

电子商务前沿讲座 物联网技术及应用

姓名 王丹 学号 2008012849 班级 08电子商务 完成时间 2011-12-9

物联网技术及其应用

摘要：近来，物联网屡被提及，各种迹象已经很明确的说明：在未来10-15年内我们将见证新一轮信息技术产业革命的巨大变革。本文重点介绍了物联网技术的发展以及其在相应行业的典型应用，并列举了世界重点国家的物联网发展战略，对物联网知识提供较为详尽的描述。

关键词：物联网；组网；网络架构

一、物联网概念的提出

物联网(the Internet of things)这一概念于1999年正式提出，但是最早出现在贝尔·盖茨1995年所著的《未来之路》中，当时Bill Gates 已经率先提及internet of things 这一概念，只是限于当时无线网络、硬件和传感技术的限制，并未得到广泛认同和发展。1998年，美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时称作EPC系统的“物联网”的构想；1999年，美国 Auto-ID首先提出“物联网”的概念，称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上；2005 年，ITU发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，综 合二者内容，正式提出“物联网”的概念，包括了所有 物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是： 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。

二、主要国家的物联网发展战略

2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会（UbiquitousNetworkSociety国际专家工作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个工作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始“无处不在物联网”的发展战略，包括日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”以及美国“智能电网”、“智慧地球”等登。此外，物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。2009年包括Google在内的互 联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Veri-zon、中移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局，以期在未来的物联网领域取得先发优势。

（一）、美国的物联网战略

美国非常重视物联网的战略地位，在国家情报委员会（NIC）发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为六种关键技术之一。美 国国防部在2005年将“智能微尘”（SMARTDUST）列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”（GENI）把在下一代互联网上组建 传感器子网作为其中重要一项内容。2009年2月17日，奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应 用和教育信息技术进行大量投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。物联网与新能源一道，成为美国摆脱金融危机振兴经济的两大核心武器。

（二）、欧盟的物联网战略

欧洲在信息化发展中落后美国一步，但欧洲始终不甘落后。2005年4月，欧盟执委会正式公布了未来5年欧盟信息通信政策框架“i2010”，提出，为迎 接数字融合时代的来临，必须整合不同的通信网络、内容服务、终端设备，以提供一致性的管理架构来适应全球化的数字经济，发展更具市场导向、弹性及面向未来 的技术。

2006年9月，当值欧盟理事会主席国芬兰和欧盟委员会共同发起举办了欧洲信息社会大会，主题为“i2010-创建一个无处不在的欧洲信息社会”。

自2007年至2013年，欧盟预计投入研发经费共计532亿欧元，推动欧洲最重要的

（四）、我国的物联网战略

随着物联网迅速发展及欧美各国相应的制定出符合本身物联网发展的国家战略，2009年，温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求：一是把传感系统和3G中的TD-SCDMA技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网的发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国” 中心。我国开始把物联网作为我国未来重要的发展战略。

在2009年12月的国务院经济工作会议上，明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳,中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。我国的物联网战略实施主要分三个阶段：关键应用阶段、规模应用阶段和普遍应用阶段。

我国物联网战略规划图

关键应用阶段：以相关行业的领先企业为龙头，探索工业信息化、农业信息化和社会信息化中的关键应用，以应用创新拉动技术创新，初步形成合理的产业格局和产业价值链。领先企业引领关键应用的产业化突破是这个阶段的关键，这个阶段的成功与否对产业发展的前途至关重要。

规模应用阶段：随着技术的演进，进一步扩大物联网信息化应用的深度、范围和规模，显著提升物联网应用的信息化份额，形成物联网产业与传统产业融合互动的发展格局。

普遍应用阶段：在全国城乡建立与经济和社会发展需求相适应的普遍信息服务体系，建成完善的物联网产业链和产业布局，确立中国在全球物联网产业发展中的核心地位。

三、物联网架构

物联网经典架构主要由四层组成，自下而上分别为：感知层，传送层，运营层和应用层。如果拿人来做比喻的话，感知层就如同皮肤和五官这些视觉、触觉和嗅觉器官，主要用来识别物体，采集相关信息；经过感知层采集到的信息，途径人体神经网络（传送层）迅速传递到大脑，经过人体脑部（运营层）的汇总分析，作出应对各种复杂的情况的具体反应（应用层）。

感知层：包括传感器等数据采集设备以及相应的传感器网络。该层的主要任务是将现实社会的各种物理量通过诸多手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可以处理的数字化信

息。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术，其中又包括芯片研发、通信协议研究、RFID材料、智能节电供电等细分领域。

传送层：该层的主要任务是将感知层采集到的信息，通过传感器网、通信网、互联网等各种网络进行汇总传输，从而将大范围内的信息加以整合，以备处理。该层设计的典型技术如Ad-Hoc(无线自组网)、Wi-Fi、GSM、TCP/IP技术等。

运营层：该层的主要任务是将经过传输层整合汇总的信息进行分析和处理，并在必要时，将各种信息按照应用途径进行分类管理，形成新的信息基础架构，为各种应用提供信息支撑平台。该层涉及的典型技术如GIS(地理信息系统)、ERP(企业资源计划),此外，还涉及到API接口，专家系统等应用模块。

应用层：利用分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可以分为监控型(物流监控、污染监控等)、查询型(智能检索、远程抄表等),控制型(智能交通、智能家居、路灯监控等)、扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等。应用层是物联网研究和发展的目的。

四、物联网实现关键技术

要实现上述的物联网架构，单一的技术是难以胜任的。物联网是一系列技术以及管理有机结合的产物。下面，简要介绍支撑物联网实现的几项关键技术。

（一）、RFID技术

无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

射频识别系统的基本模型如下图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标 签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

电感耦合模型的读写器

电磁反向散射耦合型的RFID读写器

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，如右图所示。

(2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

（二）、传感技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，它是现代科学技术发展的基础条件，遵循信息论和系统论原理。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，包括传感器设计、信息处理、信息识别、遥感观测等。

网络节点作为无线传感网的主要组成，首先是一个传感器，主要实现物联网中物物、物人之间信息交换的必要部分。目前无线传感网更加关注各种信息的采集和处理，利用压缩、识别、融合和重建的方法处理采集的信息，以满足网络多元化的应用需求。

（三）、EPC系统

1999年美国Auto-ID Center 将RFID技术与Internet结合,提出了EPC(Electronic Product Code)概念。产品电子代码是物联网的主要支撑，它的载体是RFID电子标签，传递介质是互联网。电子标签、产品电子码、互联网构成了物联网的基本构想。RFID中存储的EPC,通过传感器网络识别并自动采集到中央处理系统，利用开发的计算机网络进行信息交换、处理与共享，实现物品的透明化管理。

EPC系统充分利用了RFID和网络技术的优点，很好的解决了产品的唯一标示、同时识别多个物品和“非可视化识别”问题，其最终目标是为全球的每一个物体建立全球的、开

放的标示标准。该系统由全球电子代码体系、RFID系统以及信息网络系统3部分组成，主要包括EPC编码标准，EPC电子标签，射频识别器，神经网络软件，对象名解析服务以及实体标记语言6方面。

（四）、地理信息系统(GIS)地理信息系统(GEO-information system),是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机软硬件支持下，对整个或局部空间中的有关地理信息分布的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

GIS所处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其相互关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感数据、属性数据等，用于分析和处理一定地理区域内分布的现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。

典型的GIS系统结构如下：

物理网技术是构建“智慧地球”、“智慧城市”、“智慧物流”、“智慧能源”、“智慧电力”等基础，其技术的发挥，必须将每个传感器和动态信息进行空间定位，摆脱单点应用的限制。而地理信息系统正好为物联网技术的发展提供了所需的空间基础，还可以进行空间处理、空间分析、建模等功能，并且有利于跨行业、跨地区的数据共享及相互操作，是物联网发展的强劲动力和重要支撑。

（五）、智能技术

智能技术是为了有效的达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段，它是一些列技术的统称和综合应用。目前较为成熟的智能技术主要有：机器学习、数据挖掘、语言网格、知识网格、自主计算、神经计算、内容计算和专家系统等。智能技术的发展很大程度上促进了人们所处的物质世界的数字化、网络化和智能化。

物联网的重要价值之一在于它试图将世界中的物体以传感和智能的方式关联起来，因而智能技术也是物联网成功实现的关键技术之一。通过将智能系统植入物体，如嵌入式芯片等，使物体能够主动或被动的与用户进行沟通和交流，从而具备一定的智能性。

五、物联网技术的应用

物联网应用领域非常广泛，大到国际性军事反恐、区域性的城市交通，小到家庭、个人。当物联网与互联网、移动通讯网相联时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”过渡到“感知”阶段，并进一步过渡到“控制”阶段，应用前景十分广泛，正如IBM所描述的“智慧地球”理念一样：

“我们把智慧系统嵌入系统和流程当中，使服务的交付、产品开发、制造、采购和销售得以实现，使从人、资金到石油、水资源乃至电子的运动方式都更加智慧，使亿万人生活和工作方式都变得更加智慧。”

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体的说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种设备中，然后将物联网与互联网整合起来，实现信息的共享，是物体达到智慧状态，并且使人类能够随时捕捉物体的动态信息，从而提高资源利用率、生产力水平，改善人与自然之间的关系。

（一）、车辆定位与监控

该类应用是将GIS系统与物联网技术充分结合，从而实现车辆的准确定位以及跟踪其实时的运转情况，如机器部件是否正常运转，汽车油耗程度等等。该类应用典型的系统拓扑结构如下：

系统描述：

 油箱传感器安装在油箱内部采集油箱液位数据；  采集和传输设备安装在驾驶室内；  中国移动GPRS覆盖整个中国地区；

 油量监控应用系统PC服务器部署在运营商IDC机房；

 企业办公网络可以通过internet,通过浏览器访问油量监控系统web获得服务；  管理人员手机访问GPRS服务，无线访问油量监系统Wap服务。

（二）、无线医疗

很难想象病人无需住在拥挤的病房就能享受到同等医疗服务，然而随着物联网技术的 快速发展，它正逐渐成为现实。通过将相应的无线监测设备与人体绑定，或者人体直接带上无线设备，或者将其植入人体的某个器官，远程的医疗服务中心就能够随时捕捉到人体的生理和病例变化，既能够提高疾病的预防能力，同时还能及时追踪疾病的监控和治疗情况，得到病人的病人的及时反馈，而且大大节省了病人的看病时间和成本，医院的病房安排。

戴着“多功能手表”

（三）、智能电网

优化电力工业的结构和布局，减轻电力发展对资源和环境的依赖，是我国电力工业当前和今后一个时期必须给与高度重视的一个重要问题。物理网技术的成熟为解决这一难题提供了可行的解决方案。在当期整个电力系统的生产、储存、配送、输送和消费的各个环节，存在着生产效率低下、传输浪费严重、配送安排不合理以及消费不能及时反馈的诸多问题。智能电网则通过终端遥感器在客户之间、客户和电网公司之间形成及时链接的网络互动，实现数据的实时、高效、双向的效果，从而提高电网的综合效率。在智能电网的指导下，电力资源将在充分满足用户需求的情况下，实现合理的生产、科学合理的配送计划、以最低的成本进行电力传输；而不再是由供向需的单方向流动。

（四）、智能物流

物联网最重要的应用是现代物流领域，该领域明确提出要把物联网最为发展的重点。目前我国物流领域成本偏高，占总成本的18%-20%。物联网在物流管理中的应用目标是通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化。具体来说，可利用物联网相关技术对包裹进行统一编码，嵌入EPC标签，这样在物流途中就可以实施监控，有利于及时发现物品运输过程中出现的问题；另外，通过RFID技术读取EPC编码，并将其传输到数据处理中心，可供企业和消费者实时查询，切实增强用户满意度，有效提高物流服务质量。

（五）、农业生产

物联网在农业生产上的应用同样广泛，主要体现在远程控制和实时采集方面。智能农业可以通过无线信号收发模块传输数据，实时监控大棚的温湿度、光照、土壤酸碱性、CO2浓度等影响农作物生长的重要因子，并随时进行科学处理，从而确保农产品的正常生长，提高农作物产量和质量。另外，在农作物的销售环节，可以运用成熟的物联网技术在农产品基地与消费者之间搭建网络消费平台，这样可以让消费者了解农作物的生长过程，从而在最为需要的时候购买到最为舒心的产品。

六、结语

继计算机、互联网两次浪潮之后，物联网技术定义应用和普及必将带来新一轮信息产业浪潮。事实证明，这一趋势已经不可阻挡。它不仅会带来产业的变革，还会对管理模式、人们的生活方式产生深远影响。随着物联化与智能化技术的不断提高，智慧将充斥在地球的每一个角落，我们将享受到最新的科技文明成果，并依靠这一成果科学合理的规划、指导工业生产、农业安排、医疗卫生、城市交通、能源开发、自然保护等等，我们期待这一天的早日到来，并为之而不懈努力。

参考文献：

[1] 呈

曼 王让会，《物联网技术与应用》，《物联网与地理信息系统》，2010。[2] 甘志祥，《物联网的起源和发展背景的研究》，《现代经济信息》，2009。[3] 百度百科，www.xiexiebang.com。[4] 《物联网周刊》，2010年03月

第三篇：物联网技术实际应用

物联网技术实际应用

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。简单一句话就是：把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，以实现智能化识别和管理。

物联网的应用其实不仅仅是一个概念而已，它已经在很多领域有运用。

应用领域：

智能家居：智能家居是利用先进的计算机技术，物联网技术，通讯技术，将与家具生活的各种子系统有机的结合起来，通过统筹管理，让家具生活更舒适，方便，有效，与安全。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能。帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

智能电网：智能电网是在传统电网的基础上构建起来的集传感、通信、计算、决策与控制为一体的综合数物复合系统，通过获取电网各层节点资源和设备的运行状态，进行分层次的控制管理和电力调配，实现能量流、信息流和业务流的高度一体化，提高电力系统运行稳定性，以达到最大限度地提高设备效利用率，提高安全可靠性，节能减排，提高用户供电质量，提高可再生能源的利用效率。智能电网由很多部分组成，可分为：智能变电站，智能配电网，智能电能表，智能交互终端，智能调度，智能家电，智能用电楼宇，智能城市用电网，智能发电系统，新型储能系统。

智能工业：智能工业是物理设备、电脑网络、人脑智慧相互融合、三位一体的新型工业体系。是将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能化的新阶段。智能工业主要应用在：生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测，以促进安全生产和节能减排。

物联网的应用绝不局限在上面三个方面，随着物联网技术的发展，现在很多领域都引入了物联网技术，物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用，它已经融入了我们的生活。

第四篇：物联网技术及应用总结

第一章 物联网概述

 物联网是一个信息承载体，让物理对象实现互联互通网络。

 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，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话、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。 物联网分四层：感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层。

感知识别层 RFID、传感器等智能电子产品。

网络构建层：无线城域网 WIMAX，无线局域网WI-FI，无线个域网蓝牙 Zig bee，无线广域网 移动通信及其技术，互联网  主要特点：

网络终端层面 联网终端规模化、感知识别普适化 通信层面

异构设备互联化 数据层面

管理处理智能化 应用层面

应用服务链条化 第二章 自动识别技术与RFID  自动识别技术：光符号识别技术

语音识别技术：语音拨号、语音导航、室内设备控制等。生物计量识别技术：虹膜、指纹识别技术

IC卡技术：集成电路卡，通过嵌入卡中的电擦除式可编程只

读存储器（EEPROM）集成电路芯片来存储信息。

按是否有微处理器：存储卡、CPU卡

按与读卡器通信方式：接触式、非接触式IC卡 存储容量大、安全保密好、CPU卡数据处理能力

条形码技术：扫描和译码

信息密度低、容量小

二维码技术：阅读器（扫描装置和译码装置）

存储量大、抗损性强、安全性高、可传真影印、印刷多样性、抗干扰能力强

 射频识别技术：利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过传递信息达到识别的目的。

应用：工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、高速 公路自动收费、物品管理、门禁系统 五个组件构成：阅读器（传送器、接收器、微处理器）、天

线、标签

标签的数据存储方式主要采用EEPROM 标签分类：被动式、主动式、半主动式 频率：低频LF 30-300k高频HF 3-30mhz 超高频 UHF300mhz-3ghz 应用：门禁、公交卡、邮包跟踪、道路收费、跑步计时、商品防伪 第三章

 传感器：能够被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置  传感器组成：敏感元件、转换元件、基本电路

 传感器分类：热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏等  传感器设计需求：低成本与微型、低功耗、灵活性与扩展性、鲁棒性  传感器应用：小区安防、夜间作战、红外温度计、酒精检测、空调、洗衣机、手机、汽车、家居

 ETX 无线传感网中路径选择指标（选择最小代价的路径） CTP 数据收集协议  Drip 数据分发协议

 无线传感网应用：救援、军事、环境监测 第四章

 定位系统是感知识别层

 位置信息三大要素：时间、空间、人物

所在地理位置时间、所在地理位置、所在地理位置对象  GPS系统三大组成部分：宇宙部分（24颗工作卫星）

地面监控部分

用户设备部分（三点定位）

定位原理：三点定位

典型应用：空间位置服务（汽车防盗紧急救生定位、交通导弹导航）

时间服务（CDMA通信系统、电力系统）优点：精度高、全球覆盖

缺点：定位速度、启动慢，室内效果差、需GPS接收机  蜂窝基站定位（移动通信）

定位方法：（单基站）COO 优点：简单快速、适用紧急情况 缺点：不精确

（多基站）TOA、TDOA需三个基站（AOA需两个基站）优点：不需接收机、启动快、室内可接受 缺点：精度低、造价高  无线室内环境定位

多径效应、阻碍作用（波长长，传播距离长，穿透力弱）

RSS技术 利用信号强度，利用已有无线设备（蓝牙、WIFI）

 WI-FI基站定位

无线AP定位

AP三参数：MAC地址、SSID名称、RSSI信号强度  定位技术

基于距离TOA

需参考点和测量目标时钟同步

基于距离差TDOA 参考点和目标不用同步，参考点之间需时钟同步

基于信号强度RSS  新型定位技术：网络定位（适用于无线传感网、自组织网络）

通过少量位置已知节点定位出全网络节点 挑战：保证信息精度又保护个人隐私

大规模应用（庞大的数量增长、为RFID所用）

第五章

 1G 模拟通信

AMPS系统

2G 数字通信

CDMA、GSM系统

3G IMT-2000系统（W_CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）4G LTE 5G 超低时延、低成本、低功耗、超可靠、全球覆盖 第六章

 无线网络的基本组成：无线网络用户

无线连接 基站

 无线网络分为四类：

无线广域网 覆盖整个城市甚至国家

1.通过多个地面相邻基站接力传播 2.通过通信卫星系统传播 1G模拟信号

2G数字信号 GSM（全球移动通信系统）、CDMA（码分多址）

带宽10Kbps 3G CDMA2000、TD-SCDMA 带宽2Mbps 无线城域网 覆盖整个城市 WIMAX

带宽75Mbps 无线局域网 WI-FI 无线个域网 蓝牙 30m 1Mbps

红外线 1m 100Kbps  无线宽带网络 带宽超过1.54Mbps（WIMAX、WI-FI、3G） 无线连接特点：

1.信号强度衰减 2.非视线传播 3.同频信号干扰 4.多径传播干扰 5.隐藏终端问题  WI-FI的IE802.11协议

最大带宽 100Mbps（600Mbps）

架构 1.基站模式

基本服务组：一个基站和多个无线网络用户组成

被动扫描 接入点周期性广播识别帧 用户收集帧并发送请

求建立连接

主动扫面 无线网络用户主动广播探测帧

2.自组织网络 没有基站

无线设备相对集中且有限WI-FI接入点无法覆盖

介质访问控制协议CSMA（用户先监听信道，占用则不发送数据）

CSMA／CA 冲突避免（802.11使用）即使信道为空，也为

避免冲突等待一小段时间再发送数据

CSMA／CD 冲突检测（以太网使用）

使用CA原因：1.CD需全双工，硬件代价高

2.无线信号衰减 隐藏终端使信号难以检测

隐藏终端问题解决：RTS、CTS预留信道（CA向接入点发送RTS，接入点广播CTS，RTS发送者发送数据）

 WIMAX的IEEE802.16协议

架构 基站模式 介质访问控制

全双工信道传输、可扩展性、QoS（时分多址转换）

第七章

 物联网对海量信息存储的需求

 大数据：数量大、种类多、速度快、价值高  网络存储体系：DAS直接附加存储

将存储设备和主机通过缆线直接与服务器或工作站相连

优点 好管理、成本低、结构简单

缺点 信息孤岛，对存储资源利用低、资源共享能力缺失

NAS网络附加存储

计算机连接到一个仅为其他设备提供基于文件级数据存

储服务的网络

优点 网络的存储实体实现文件级别共享、性能增强但依

赖于网络流量 SAN存储区域网路

通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构

优点 支持服务器从SAN启动、存储共享、存储管理简

化、提高存储空间利用率

 数据中心：计算机系统及其配套设备、数据通信连接、环境控制设备、监控

设备、安全装置

Google数据中心

软件技术 GFS、MapReduce（针对超大规模数据集的编

程模型和系统）、Big Table（分布式存储系统）降低数据中心成本：服务器成本（及时应对需求的动态变化）、网络设备成 本、能源成本（减少能耗）云计算

 云计算对服务器要求：稳定性、可用性、安全性

对操作系统要求：Linnux  虚拟化方式

应用层虚拟化（效率低）、内核层虚拟化（方便学习扩展，效

率较高）、半虚拟化（最高效）、硬件辅助虚拟化、沙盒（消耗

资源少，安全性高）、Docker 第十一章

 RFID安全隐患：窃听、中间人攻击、欺骗重放克隆、拒绝服务攻击、物理破

解、篡改信息、病毒

RFID隐私问题：信息泄漏、跟踪

保护机制：早期物理安全机制、基于密码学的安全机制（哈希锁、树形协议）

第五篇：物联网技术

 1.关于我国的产业结构的下列说法中，错误的是（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.部分传统行业集中度相对偏低 B.具有较强国际竞争力的大企业偏少 C.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高 D.加工工业和资源密集型产业比重过大

 2.根据世界银行的统计数据，2009年全球制造业第一大国是（）。（单选题3分）o o o o 得分：3分

A.日本 B.德国 C.美国 D.中国

 3.世界上首次证明工业控制系统本身也有漏洞的事件是（）。（单选题3分）得分：3分

o o o o A.2007年，俄罗斯黑客成功劫持Windows Update下载器 B.2010年，黑客袭击全球最大中文搜索引擎“百度” C.2010年，黑客攻击了伊朗核电站的离心机工业控制系统 D.1999年，黑客入侵美国国防威胁降低局的军用电脑

 4.对于现有的重大工程和生产装备，节能减排最有效的办法是（）。（单选题3分）o o o o 得分：0分

A.使用清洁能源 B.排污收费 C.加强法律监督 D.先进控制与优化  5.国家的地位首先是由它的经济实力决定的，而大国的经济实力主要由（）决定。（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.农牧业 B.金融业 C.建筑业 D.制造业

 6.工业软件指专门为工业部门使用的软件，下列软件中属于工业软件的是（）。（单选题3分）o o o o

得分：0分

A.照相机内的嵌入软件 B.计算机操作系统 C.微软的办公软件 D.通用数据库系统

 7.“两化深度融合”是我国新型工业化、从“制造大国”走向“制造强国”的必由之路，“两化”是指（）。（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.城镇化和信息化 B.工业化和信息化 C.工业化和城镇化 D.农业化和工业化

 8.下列选项中，不属于华盛顿邮报所列的驱动未来经济的颠覆性技术的是（）。（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.高级机器人 B.云计算 C.移动互联网 D.核动力航母  9.工业软件指专门为工业部门使用的软件，下列软件中属于工业软件的是（）。（单选题3分）o o o o

得分：0分

A.微软的办公软件 B.计算机操作系统 C.照相机内的嵌入软件 D.通用数据库系统

 10.按照德国“第四次工业革命”概念，工业4.0是基于（）。（单选题3分）得分：3分

o o o o A.物联网和务联网的智能环境 B.第三次工业革命 C.第四道蜂窝移动通信技术 D.国家的巨额资金支持

得分：4 11.我国的自主创新能力不强，这主要表现在（）。（多选题4分）分

o o A.核心技术对外依存度较高

B.产业发展需要的高端设备、关键零部件和元器件、关键材料等大多依赖进口

o o

 C.外向型企业的数量越来越少，国家免除部分产品的出口退税 D.具有自主知识产权的产品少

12.美国国家基金委员会2006年提出CPS的概念，CPS是一类将数字化、网络化系统与物理过程密切整合的设备系统,下列选项中属于这一范畴的有（）。（多选题4分）o o o 得分：0分

A.智能机器人技术 B.节约灌溉技术 C.智能电网 o

 D.汽车电子控制系统

13.在工业信息化中应用M2M技术可以实现的基本功能有（）。（多选题4分）得分：4分

o o o o A.资产跟踪、供应链管理 B.远程监视、控制、诊断 C.产品技术方案的优化 D.故障设备的自动修复

得分：0分  14.当前，我国的产业结构不合理主要表现为（）。（多选题4分）o o A.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高

B.空间布局与资源分布不协调，地区产业结构趋同，部分行业重复建设和产能过剩严重

o o C.部分传统行业集中度相对偏低，产业集聚和集群发展水平不高 D.一般加工工业和资源密集型产业比重过大

得分：0分  15.嵌入式系统的主要应用领域有（）。（多选题4分）o o o o A.数据应用 B.消费电子 C.移动通信 D.工业控制

得分：0分  16.下列产品中，应用了嵌入式系统的有（）。（多选题4分）o o o o A.汽车电子

B.MP3/MP4等消费电子 C.公共交通无接触智能卡 D.移动通信设备  17.根据美国国家情报委员会的“全球趋势2030 ”，未来一段时间内在信息技术方面需要重点发展的技术有（）。（多选题4分）o o o o

得分：0分

A.转基因技术 B.数据技术 C.智慧城市技术 D.社交网络技术

得分：4分  18.在重大工程中实现节能减排的途径有（）（多选题4分）o o o o A.采用先进控制和优化技术 B.通过生产工艺的技术改造 C.采用绿色化的工艺设计技术 D.对工程成本进行严格控制

得分：4分  19.下列事例中能说明我国是制造大国的有（）。（多选题4分）o o o o A.蛟龙潜水器下水 B.北斗导航系统的成功开发 C.神舟飞船上天 D.高铁设备的制造

 20.从经济、社会发展角度来看，未来社会的重要技术有（）。（多选题4分）得分：0分

o o o o A.健康技术 B.自动化技术 C.信息技术 D.资源技术  21.我国主要资源产出率、能源产出率、水资源产出率、矿产资源回收率、工业固体废弃物综合利用率、工业用水重复利用率等指标与发达国家相比有较大差距。（判断题3分）o o 得分：3分

正确 错误

 22.“颠覆性技术”是其出现能对原有产业产生颠覆性影响的技术。（判断题3分）得分：3分

o o 正确 错误

得分：3分  23.美国了提出“第四次工业革命”。（判断题3分）o o 正确 错误

 24.工业软件及其应用技术是现代企业核心竞争力，是“两化”深度融合的标志。（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

 25.对中国制造企业而言，国内外市场远未饱和，这使我国依靠产品产量翻番来实现GDP翻番成为可能（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

得分：3分  26.物联网和务联网将人、对象和系统联系起来。（判断题3分）o o 正确 错误

得 27.当前，围绕产品的服务所产生的利润远远低于制造产品。（判断题3分）分：0分

o 正确 o

 错误

28.从技术带动分，产业革命的阶段经历了三个阶段，“第三次工业革命”是电气技术带动的。（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

 29.在全球制造业第一次大分工中，我国在国际分工中处于开发设计和市场销售环节。（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

得 30.当前，我国产品的单位能耗居高不下，减排任务更为严重。（判断题3分）分：3分

o 正确