物联网技术与应用

摘 要：随近几年来着发展的要求，物联网技术受到了人们的广泛关注，逐渐成为当今世界IT领域的三大热点技术之一。如果说连上互联网，我就是世界的中心，那么接入物联网，我就是世界的眼睛，给我一个RFIO，我能掌握世界。本文介绍了物联网的定义，对国内外的物联网的发展现状进行分析，阐述了物联网的体系架构、物联网的产业链及物联网的应用等。这篇文章将带领大家走进物联网的世界。

关键字：物联网；RFID技术；传感技术；应用实例

1 物联网的概述

1.物联网的定义

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。

物联网的英文名字是“The Internet of things”顾名思义，物联网就是“物体相连的互联网”这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是物联网，是在互联网的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体与物体之间，进行信息交换和通信。

因此，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，把任何物体与物联网相连，进行信息交换和通信，以实现对物体的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。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。其核心是将互联网扩展应用于我们所生活的各个领域。

2.基本特点

1.全面感知：利用RFID、传感器、二维码、卫星、微波，及其他各种感知设备随时随地采集各种动态对象，全面感知世界。

2.可靠地传送：利用以太网、无限网、移动网将感知的信息及时传送。

3.智能控制：对物体实现智能化控制和管理，真正达到人与物的沟通。

3.基于物联网的研究热点

1.标准化的制定（设备、接入、管理、通信、输出）

2.传感器的应用（制造、感应、编码写入、数据传输）

3.安全技术（设备自身安全、网络安全、传输安全、隐私保护）

4.数据存储（海量数据存储、快速查询、保密）……

2 关键技术

1.RFID技术

RFID（Radio Frequency Identification，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，可工作于各种恶劣环境。

基本组成部分：

1）标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；

2）阅读器（Reader）：读取（有时也可以写入）标签信息的设备，可设计为移动式或固定式；

3）天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。

工作原理：标签进入磁场后，接收到阅读器发出的射频信号，无源标签或被动标签凭借射频电磁波束中所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，有源标签或主动标签则主动发送某一频率的信号；阅读器读取信息并解码后，将信息送至中央信息系统进行相关数据处理。

关键技术如下：

1）标签的能量供应 ：有源标签自带电池，用于给数据载体供电。而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。

2）标签到阅读器的数据传输标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类：

（a）利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；

（b）利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍））；

（c）其它形式。

3）数据传输的完整性与安全性 。

4）由于数字信号在传输的过程中会受到干扰，故其传输至接收端可能发生误判，为保证数据的完整性，可以使用校验法和法来识别传输错误并进行校正，最常用的是奇偶校验法以及冗余校验法。在与安全相关的领域，例如出入系统、售票系统越来越多地应用射频识别系统，在数据传输的过程中难免不受到攻击，因此必须采取一定的防范措施保证数据安全，例如可以通过在阅读器与标签之间建立密钥来对要传输的数据进行加密，以达到安全的目的。

2.传感器技术

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其它装置或器官。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。根据传感器工作原理，可将其分为三大类：

（1）物理传感器

物理传感器应用某些物理效应，如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应，将被测信号量的物理量转换成便于处理的电信号。

（2）化学传感器

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

（3）其它 几种常见的传感器如下：

电阻式传感器、电阻应变式传感器、压阻式传感器、热电阻传感器、 温度传感器、光敏传感器等等

3.无线传感器网络WSN

无线传感网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作感知，采集和处理网络覆盖区域中感知对象信息，它能够实现数据的采集的量化，处理融合和传输应用。

3 物联网的应用实例

a）城市市政管理：城市地图导航，市政交通管理，环保监察，公共设施信息，租赁通等；

b）农业园林：精细农业，将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区域，网络节点大量实时的收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准的获取土壤水分、养分程度、电导率、PH值、氮素等土壤信息。无限电将有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。有效促进农业的发展：增产增收、节约能源，相当于露地栽培产量的10倍以上。

c）基于物联网的医疗保健信息交换平台：通过建立医疗保健信息交换平台，实现医疗保健信息资源共享，降低药品库和成本并提高效率。增加医生对患者以往病史和治疗记录的了解，提高诊断质量和服务质量；推动各医院之间的服务共享和灵活转帐，形成一种新的管理系统，使开支更加透明化。

d）智能楼宇：智能家居，大型建筑复杂环境室内定位系统，联网的水电煤表。