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物联网的关键技术及计算机物联网的应用

木马童年 2019-6-9 21:45 7 0

  【关键词】计算机 物联网 关键技术 应用 中国论文网 https://www.xzbu.com/1/view-7834716.htm  1 物联网的相关介绍 1.1 物联网的概念 物联网(Internet of things)是科技高速发展的产物,也是信息时代发展的 ...

  【关键词】计算机 物联网 关键技术 应用 中国论文网 https://www.xzbu.com/1/view-7834716.htm  1 物联网的相关介绍

1.1 物联网的概念

物联网(Internet of things)是科技高速发展的产物,也是信息时代发展的象征。从字面意思来看,物联网就是通过互联网将相同的或者不同的物体连接起来。从中,可以了解到物联网是建立在互联网的基础上发展的,它是互联网功能的一次延伸,应用创新是其发展的关键因素。从深层次来说,物联网就是通过局域网或者互联网等通信技术,并运用一定的手段将传感器以及控制器、各类设备、物资等以一种全新的方式联系到一起,为人与物、物与物之间的联系搭建平台,实现信息智能化以及远程控制的网络,但需要注意的是物联网上所包含的机器设备、资源以及通信等元素都具有个性化以及私有化的特征。

1.2 物联网的基本属性及特征

物联网以其特殊的方式突破了时间、空间的限制,实现了人与人、人与物、物与物之间通过网络或者其他的一些路径的联系。因此,物联网的属性有集中、内容、收集以及情景的连接。物联网中的物体包含以下几个特征:首先,物体既可以是实物,也可以是虚拟物品。物体能够通过使用一些标识来识别。同时,物体通过互联网能够在现实的物理世界与虚拟的数字世界进行信息的交换;其次,物体能够利用传感器与周边的环境进行交互。物体能够在资源以及服务等方面与其他物体进行竞争;最后,物体具有社会、自控、自我复制的特征。

2 物联网的体系结构

物联网的体系结构可以分为感知、接入、网络、服务管理、应用等几个层次。

2.1 感知

通过使用不同类型的传感器对物质的相关属性、周边环境、活动趋势等静态或者动态的信息进行收集与分析,并依据具体的目标任务,采用协同方式从不同角度对信息进行全面的控制,进而将所获得的信息传入网络,实现资源的共享。

2.2 接入

利用现有的网络设施,如无线网、局域网、卫星以及移动通信网等,将感知获得的信息传入网络。

2.3 网络

建立无线网络平台,并把传入的信息进行科学合理的整合,构建超大规模的智能网,为大行业提供高效、可靠的网络平台。

2.4 服务管理

通过大型的计算机系统,对现有的网络信息进行及时的管理控制,为上层应用提供优质服务。

2.5 应用

这是物联网的基本设施,它根据不同行业的实际需求,为他们提供个性化应用,如自然灾害的预测以及监测、智能电网、远程医疗以及实时健康监测等。

3 物联网的关键技术分析

3.1 射频识别技术

射频识别技术,又叫做电子标签,是物联网能够顺利运行的核心技术。它使用射频信号并通过交变磁场或者电磁场,进行信息传递,同时利用所传递的信息来识别物体。该技术由标签、阅读器以及天线构成。其中,标签是在放在物体之上的,起分辨物体的作用;阅读器是用来读取或者输入标签上所包含的信息;天线介于标签与阅读器之间,作为一种传播介质,起传递信号的作用。该技术的应用思路为:通过利用现如今的科学信息技术,实现对不同物体(设备、信息、人员等资源)在移动或者动态等状态下的识别管理。

射频识别技术因其抗干扰性以及高适用性,能够对各种物体进行追踪管理,因此深受各行各业人员的喜爱。其应用的成功典范就是高速公路的自动收费系统。目前,该技术在碰撞、信息物品安全以及用户隐私、射频天线等方面还存在不足。

3.2 传感器技术

因为物联网需要与自然环境进行长时间的接触,因此,传感器有时会在极端恶劣的环境中工作,这对传感器的技术设计以及应用提出了巨大的挑战。传感器的核心功能是采集信息。如果将计算机看做一个能够收集、汇总、分析信息的人脑,把计算机网络的通信系统看做人脑的神经系统,那么,传感器就是我们对周围环境进行感知的器官。总之,传感器就是将感知到的信息利用一定的手段,并按照一定的规律转变为能够传输的信号的设备装置。传感器技术在现代社会中具有十分重要的地位,如果没有传感器技术,那么感知到的信息就不能够准确的转换,这就会导致物联网信息的失真。

目前,传感器技术主要从两方面进行研究,即信息的感知、传感器自己的智能化以及网络化的管理。其未来的发展方向为功能多样化、传输智能化、材料新型化,与前沿科技相结合(如生物科学技术)等。

3.3 网络通信技术

尽管物联网的功能多样、概念外延较为广泛,其仍是建立在网络通信技术的基础之上的。网络通信技术并不是一个单一的技术,而是一个技术集合体,它包括有限传输以及无线传输、网关以及交换等技术。其中,M2M技术是物联网网络通信的核心技术,是机器与机器之间(machine to machine)、人与机器之间(man to machine)、机器与移动网络之间(machine to mobile)以及人与人之间(man to man)的联系。该技术应用范围十分广泛,它能够实现远距离的连接技术(如GSM或者GPRS、UMTS)以及近距离的连接技术(如wife、ZigBee、 以及蓝牙等)的有效结合,同时,它能够结合XML以及网络位置服务等技术,进行安全隐私的保护、货物位置的追踪等。现如今,该技术的研究方面侧重于机器与机器之间的无线连接,为物联网提供一个安全可靠的信息传输通道。

4 物联网的应用分析

物联网被广泛应用于各行各业,包括交通、环境保护、办公环境、公共安全、家居生活、风险监测、健康实时管理以及老人、儿童护理等多个方面。它的出现,将线下的各种资源通过互联网联系在一起,促进了产业的转型升级,便利了人们的生活,为社会的发展提供了新的推动力。其在现实生活中的成功应用主要在以下几个方面:

4.1 物联化身份控制器   目前,研究院以及高校实验室都会配置一些贵重的精密仪器设备,但人工的管理对于这些仪器设备的使用以及保养等不能做到面面俱到。而物联化身份控制器很好的解决了这一问题。

实验室中的所有设备无论是否联网,都能通过该控制器实现设备的使用权限控制、对使用者进行身份识别以及使用的时间、时长记录等。

4.2 智能电网

智能电网利用一系列技术以及设备,如计算机网络技术、通信技术、传感器、处理器等,构建一个能够自动判断、自动调节以及自动监测的多能源统一接入电网,并进行分布式管理的智能网络。该网络能够对电网运行状态以及用户实时用电信息进行收集以及汇总,通过全面分析,选择最合适的配电方案,将电能安全送到最终的用户家中。智能电网的运用能够提高电能输送的安全性以及可靠性,有助于实现电能的优化配置。

4.3 智能交通

智能交通就是充分利用网络通信、传感器技术以及自控技术、计算机系统等,对道路交通进行实时监控以及管理等,它能够及时发现道路堵塞、交通事故发生等现象,并及时的进行交通疏导,有助于缓解道路交通压力。同时,它能够将道路前面发生的交通事故及时的告知车辆驾驶员,避免二次事故的发生。当然,在恶劣天气中,它还能够对道路情况进行监测,并反馈给驾驶员,提高其行车安全。

4.4 物流管理

物流管理是物联网最初的应用领域,它将传感器技术引入物流管理的每一个环节,包括商品的生产、出产、包装、销售、物流派送以及服务等环节,使管理者能够对物流进行智能化、信息化管理,可以实现每一环节时间、资金的最优配置,从而使总成本得到节省,提高物流管理的效率。物联网的关键技术,即标识追踪、定位技术,能够实现物流管理的智能调配,提高物流管理的科学性。

4.5 医疗管理

将物联网引入医疗领域,能够实现医疗数据的科学管理,如能够实现病人身份扫码验证、病例录入查询、药品采购以及使用信息查询、病人身体特征实时监控等方面的管理。同时,还可将药品的验证信息传到相关网站,便于医生以及病人对所用药品进行真伪查询等。

5 物联网未来发展建议

物联网作为一个刚刚起步的行业,其有很大的发展潜力。我国的物联网在众多人员的共同努力下,拥有了长足的进步,但和西方发达国家相比,仍存在较大差距。因此,在未来,我国的物联网产业应做到:首先,要加大科技以及资金的投入,积极研发该产业的核心技术,提高专利数量;其次,应制定或者完善关于物联网的相关制度,规范其产业发展行为,同时,加强国际间的合作与交流,积极借鉴国外优秀制度;最后,国家应加强对物联网的政策支持,发挥物联网成功典范的带动作用。

6 小结

物联网是集多种技术于一身的新型技术,它的出现是时代发展的需要,也是科技发展的必然结果。我们应深入发展物联网的几个关键技术,扩大其应用领域。

参考文献

[1]金海,刘文超,韩建亭,丁英丽.家庭物联网应用研究[J].电信科学,2010(02).

[2]郎为民,王逢东.全球物联网的发展现状[J].电信快报,2011(04).

[3]邱向雪.物联网的发展及其在城市管理中的应用研究[J].数字技术与应用,2010(09).

[4]李航,陈后金.物联网的关键技术及其应用前景[J].中国科技论坛,2011(01).

[5]刘滕.物联网关键技术及应用分析[J].计算机光盘软件与应用,2012(11).

[6]任钢,张宇波.基于物联网技术的重大危险源监管系统的设计[J].智能建筑与城市信息,2013(02).

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