物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2023年12月12日發(fā)(作者：賠償協(xié)議書)

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的，是個典型的交叉新領(lǐng)域，所涉及的技術(shù)很多, 其技術(shù)細節(jié)涉及很多方面，基礎(chǔ)前沿研究值得關(guān)注。就目前而言，物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)主要包括以下幾個方面：感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的這些關(guān)鍵技術(shù)是其最終實現(xiàn)并得以實施的重要保證。

1、感知技術(shù)

感知技術(shù)主要用于數(shù)據(jù)的采集，它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，是物聯(lián)網(wǎng)的觸覺和神經(jīng)，也是物聯(lián)網(wǎng)進一步研究的重點。目前，信息采集主要采用電子標簽和傳感器等方式完成。

（1）電子標簽

電子標簽用于對采集的信息進行標準化標識，數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。通過射頻識別讀寫器、二維碼識讀器等實現(xiàn)。

射頻識別技術(shù)RFID( Radio Frequency Identification )電子標簽是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，也是替代條形碼走進物件網(wǎng)時代的關(guān)鍵技術(shù)之一。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它的工作原理是：利用射頻電磁波通過空間耦合在閱讀器和進行識別、分類和跟蹤的移動物品之間實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的。RFID系統(tǒng)一般由閱讀器、標簽和天線三部分組成，閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號,當標簽進入磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后, 發(fā)送至電腦主機進行有關(guān)處理。

RFID通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別過程無須人工干預(yù) ，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

（2）傳感器

傳感器是機器感知物質(zhì)世界的 “感覺器官”，用來感知信息采集點的個各種環(huán)境參數(shù)；它可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。它是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息,，并能將檢測感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。我國對傳感器的定位是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置, 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感技術(shù)與RFID 技術(shù)一樣,是獲取物體信息的技術(shù),是物體具備智慧的前提。

隨著電子技術(shù)的不斷進步，傳統(tǒng)的傳感器正逐步實現(xiàn)微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化；同時，我們也正經(jīng)歷著一個從傳統(tǒng)傳感器到智能傳感器再到嵌入式Web傳感器不斷發(fā)展的過程。

2、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)

(1)物聯(lián)網(wǎng)中感知數(shù)據(jù)的傳遞主要依托網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，其中通信技術(shù)依據(jù)傳輸類型的不同分為短距離無線通信和廣域網(wǎng)通信。

目前主要的短距離無線通信技術(shù)包括：CDMA、GPRS、ZigBee、WiFi、WLAN以及藍牙技術(shù)等。

這里以常用的ZigBee標準為典型代表，詳細論述無線通信的工作情況。ZigBee這一傳輸標準可以工作在多個頻率段下，以其低功耗和低成本的特性而被廣泛應(yīng)用。由于采用了休眠模式，加上本身傳輸與發(fā)送功率低的特點，ZigBee 耗能極低。ZigBee 的協(xié)議是免費的，加之模塊成本費用低，所以其成本很低。又由于ZigBee安全性也較好，所以ZigBee在安全系統(tǒng)，傳感器網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。現(xiàn)今，ZigBee技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、精確農(nóng)業(yè) 、家庭和樓宇自動化、醫(yī)學(xué)、消費和家用自動化 、道路指示／安全行路等眾多領(lǐng)域。

廣域網(wǎng)通信技術(shù)主要有IP互聯(lián)技術(shù)、以太網(wǎng)、2G/3G移動通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等，廣域網(wǎng)通信技術(shù)負責(zé)底層感知數(shù)據(jù)的遠程傳輸,

通過不同類型網(wǎng)絡(luò)最終交付給用戶使用。物聯(lián)網(wǎng)需要整合上述不同的通信技術(shù)，實現(xiàn)一個多元化和交互式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 (2)

網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)充分利用了不同網(wǎng)絡(luò)的通信資源優(yōu)勢，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，因地制宜，通過靈活有效的組網(wǎng)方式，為用戶提供更豐富的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在各種網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)中，涉及到有線、無線、移動等多種方式的接入，以及交換技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)等。在物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)中，格外重要的是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

無線傳感網(wǎng)（WSN）是集分布式信息采集、傳輸和處理技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以其低成本、微型化、低功耗和靈活的組網(wǎng)方式、低成本、高密度、實時采集、全天候工作等特點受到廣泛重視。其工作原理為：它將一系列空間分散的傳感器節(jié)點通過自組織的無線網(wǎng)絡(luò)進行連接，從而將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸匯總，以實現(xiàn)對空間分散范圍內(nèi)的物理或環(huán)境狀況的協(xié)作監(jiān)控，并根據(jù)這些信息進行相應(yīng)的分析處理。傳感網(wǎng)技術(shù)是物體具備智慧的前提，無線傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)中的“神經(jīng)末梢”。

3、智能信息處理技術(shù)

智能信息處理技術(shù)融合了智能計算、數(shù)據(jù)挖掘、優(yōu)化算法、機器學(xué)習(xí)等，通過智能技術(shù)我們可以將物品“講話”的內(nèi)容進行智能處理和分析，最終將結(jié)果交付給用戶。隨著互聯(lián)網(wǎng)時代信息與數(shù)據(jù)的快速增長，有大規(guī)模海量的數(shù)據(jù)需要處理。為了節(jié)省成本和實現(xiàn)系統(tǒng)的可擴放性，云計算的概念應(yīng)運而生。

云計算最基本的概念是通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序分成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)進行處理。通過云計算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，提供與超級計算機同樣強大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計算作為一種能夠滿足海量數(shù)據(jù)處理需求的計算模型，將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石。