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物联网及应用

木马童年 2019-6-10 18:35 16 0

  【摘要】每一次危机,都会催生一些新技术,而新技术也是使经济,特别是工业走出危机的巨大推动力。2008年度,席卷全球的金融危机也在催生新的经济驱动力诞生,物联网就是众人最为推崇的动力。它被众人认为是继计 ...

  【摘要】每一次危机,都会催生一些新技术,而新技术也是使经济,特别是工业走出危机的巨大推动力。2008年度,席卷全球的金融危机也在催生新的经济驱动力诞生,物联网就是众人最为推崇的动力。它被众人认为是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。我们现在就来大概了解一下the Internet Of Things-----物联网。本文主要介绍了物联网的研究背景、历史溯源、发展阶段,物联网原理、应用及使用的关键技术,物联网的DCM架构、支撑网络及支柱业务群,物联网的应用案例与发展前景。针对物联网传感器产品在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用、ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园以及智能交通系统(ITS)等实例对物联网的网络体系与服务体系进行了阐述;分析了物联网研究中的关键技术,包括RFID技术、传感器网络与检测技术、智能技术和纳米技术;最后,展望了物联网技术对人类生活、工业发展、科技进步的促进作用。 中国论文网 https://www.xzbu.com/8/view-9048524.htm  【关键词】物联网;传感网;DCM;RFID;M2M

0.前言

本文主要介绍了物联网的研究背景、历史溯源、发展阶段,物联网原理、应用及使用的关键技术,物联网的DCM架构、支撑网络及支柱业务群,物联网的应用案例与发展前景。

三层框架及发展阶段,物联网使用的关键技术,物联网的安全问题、支撑网络及支柱业务群,物联网的应用案例与发展前景。

物联网(The Internet of things)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。国际电信联盟2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。

“物联网前景非常广阔,它将极大地改变我们目前的生活方式。”物联网利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。可以说,物联网描绘的是充满智能化的世界。在物联网的世界里,物物相联、天罗地网。

据悉,物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节,每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测,未来物联网的发展将经历四个阶段,2010年前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域,2010-2015年物体互联,2015-2020年物体进入半智能化,2020年之后物体进入全智能化。

人们正走向“物联网”的时代。毫无疑问,如果“物联网”时代来临,人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。

1.物联网的原理、应用与关键技术

1.1 物联网的原理

物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放新的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。

“物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开:一方面是机场、公路、建筑物,而令一方面是数据中心,个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,在此意义上,基础设施更像是一块新的地球工地,世界的运转就在它上面进行,其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

1.2 应用与关键技术

物联网可以以以电子标签和EPC(Electronic Product Code,产品电子代码)码为基础,建立在计算机互联网基础上形成实物互联网络,其宗旨是实现全球物品信息的实时共享和互通。物联网的系统结构由信息采集系统、PML信息服务器、产品命名服务器(ONS)和应用管理系统四部分组成。它们的功能如下:

信息采集系统。信息采集系统包括产品电子标签、读写器、驻留有信息采集软件的上位机组成,主要完成产品的识别和产品EPC码的采集和处理。存储有EPC码的电子标签在经过读写器的感应区域时,产品EPC码会自动被读写器捕获,从而实现自动化EPC信息采集,采集的数据将交由上位机信息采集软件进行进一步的处理,如数据校对、数据过滤、数据完整性检查等,这些经过整理的数据可以为上层应用管理系统使用。

PML信息服务器。PML(Physical Markup Language,实体描述语言)信息服务器由产品生产商建立并维护,他们根据事先 规定的原则对产品进行编码,并利用标准的XML对产品的详细信息进行描述。PML服务器在物联网中的作用在于以通用的格式提供对产品原始信息的描述,便于其他节点的访问。

产品命名服务器(ONS)。产品命名服务器ONS (Object Name Service)在各信息采集节点与PML信息服务器之间建立联系,实现从产品EPC码到产品PML描述信息之间的映射。

应用管理系统。应用管理系统通过和信息采集软件(如 Savant)之间的接口获取产品EPC信息,并通过ONS找到产品的PML信息服务器,从而获取产品详细信息 以实现诸如入库管理、产品路径跟踪等应用功能。

物联网通过Internet信息世界 的互联实现物理世界任何产品的互联,实现在任何地方、任何时间可识别任何产品,使产品成为附有动态信息的“智能产品”,并使产品信息流和物流完全同步,从而为产品信息共享提供了一个高效、快捷的网络平台。

2.物联网的DCM架构、支撑网络及业务群

2.1物联网的DCM架构

Devices―末端设备,资产,或子系统

Connect―有线或无线通讯连接系统

Manage ―总控管理和应用系统

2.2物联网的支撑网络

因“物”的所有权特性,物联网应用在相当一段时间内都将主要在内网(Intranet)和专网(Extranet)中运行,形成分散的众多“物连网”,但最终会走向互联网(Internet),形成真正的“物联网”,如Google PowerMeter。

物联网4大网络群:

(1)短距离无线通讯网:包括10多种已存在的短距离无线通讯(如Zigbee、蓝牙、RFID等) 标准网络以及组合形成的无线网状网(Mesh Networks)。

(2)长距离无线通讯网:包括GPRS/CDMA、3G, 4G,5G等蜂窝(伪长距离通讯)网以及真正的长距离GPS卫星移动通信网。

(3)短距离有线通讯网:主要依赖10多种现场总线(如ModBus、DeviceNet等)标准,以及PLC电力线载波等网络。

(4)长距离有线通讯网:支持IP协议的网络,包括计算机网,广电网,和电信网(三网融合)以及国家电网的通讯网。

2.3 物联网四大支柱业务群

(1)RFID: 电子标签属于智能卡的一类,物联网概念是1998年MIT Auto-ID中心主任Ashton教授提出来物联网4大业务群的,RFID技术在物联网中重要起“使能”(Enable)作用。

(2)传感网:借助于各种传感器,探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络,也是温总理“感知中国”提法的主要依据之一。

(3)M2M:这个词国外用得较多,侧重于末端设备的互联和集控管理,X-Internet,中国三大通讯营运商在推M2M这个理念。

(4)两化融合:工业信息化也是物联网产业主要推动力之一,自动化和控制行业是主力,但目前来自这个行业的声音相对较少。

3.结束语

本文主要讲述了物联网的研究背景、历史溯源、发展阶段,其次是物联网原理、应用及使用的关键技术,再次是物联网的DCM架构、支撑网络及支柱业务群。■

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