物联网关键技术及应用

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物联网关键技术及应用范文第1篇

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).

物联网关键技术及应用范文第2篇

关键词：物联网；云计算；内河航道；智能航道

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）04-0076-03

0 引 言

21世纪人类社会正步入信息时代。世界正处在一场新的技术革命之中，这场技术革命的中心就是物联网。物联网概念的本质就是将人类的经济生活与社会生活、生产活动与个人活动都放在一个智慧的物联网环境中运行。物联网为人们提供了感知中国与世界的能力，也为技术创新与产业发展提供了前所未有的机遇。

2011年1月21日国务院正式颁发《关于加快长江等内河水运发展的意见》，要求利用10年左右时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。为落实交通运输部“关于贯彻《国务院关于加快长江等内河水运发展的意见》的实施意见”，长江航道局2012年工作会议提出，加快数字航道和智能航道建设，到2015年基本建成长江干线数字航道，初步建成长江干线智能航道。随着长江“数字航道”建设的启动，长江航道信息化建设经历了一个快速的发展历程，在电子航道图建设、航道测量、信息基础设施建设等方面取得了一系列的成绩，已经初步具备由数字化向智能化转变的条件。要实现航道数字化向智能化的转变，就需要一系列诸如物联网、自动控制、人工智能等核心技术研究做支撑，其中物联网方面的部分关键技术尤为重要。

1 物联网的概念

物联网的概念产生于20世纪90年代，其英文名为Internet of Things（IOT），被视为互联网的应用扩展。应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。

物联网概念的兴起，很大程度上得益于ITU的年度互联网报告，但截至目前确切的说还没有形成一个公认准确的定义。根据目前对物联网技术特点的认知水平，在比较各种物联网定义的基础上，比较普遍的一种定义是：物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上，针对不同应用领域的需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体自动获取物理世界的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能分析处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统[1]。

2 物联网关键技术

物联网的多样化、规模化与行业化的特点，决定了物联网涉及的技术种类非常多，本文需要从物联网应用系统设计、组建、运行、应用与管理的角度，将多种技术归纳为几项共性的关键技术。

2.1 智能感知技术

智能感知首先是RFID无线射频识别技术。RFID无线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。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。其关键技术主要包括产业化和应用两个方面。其中，RFID产业化关键技术主要包括标签芯片设计与制造、天线设计与制造、RFID标签封装技术与装备、RFID标签集成、读写器设计等；RFID应用关键技术主要包括RFID应用体系架构、RFID系统集成与数据管理、RFID公共服务体系、RFID检测技术与规范等。

其次是传感器与无线传感器网络技术。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器技术的发展主要表现在智能传感器与无线传感器两个方向。智能传感器的关键技术主要表现在传感器的系统结构设计方面。结构设计上除了需要具备自学习、自诊断与自补偿能力、复合感知的能力，还要具有灵活的通信能力。无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，有很多的关键技术有待发现和探索。从目前国内外研究现状来看，主要集中在以下几个方面：介质访问控制协议、网络拓扑控制与路由协议、节点定位、时钟同步、数据管理与数据融合、嵌入式操作系统和网络安全等。

2.2 嵌入式技术

嵌入式系统是一种专用的计算机技术，常作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术的关键研究点主要有专用芯片设计制造、嵌入式硬件结构设计与实现、嵌入式操作系统研究、嵌入式应用软件编程技术、微机电（MEMS）技术与应用等。RFID读写器、无线传感器网络节点就是目前比较流行的微小型嵌入式智能设备。随着信息技术的快速发展，嵌入式的尖端科技比如可穿戴计算机、智能机器人等应用将会为人类社会带来更大的便利。

2.3 移动通信技术

移动通信是指通信的双方至少有一方是在移动中进行的通信，包括固定点与移动点、移动点与移动点之间的通信。例如，人们平时常见的一个用户在行进着的火车、汽车上用手机与一个固定电话或另一个手机通信，或者是两个移动的手机之间的通信都属于移动通信。移动通信系统的关键技术主要包括以下方面：宽带数字通信基础理论研究、宽带调制和多址技术、频谱利用率提升技术、无线资源管理、无线电技术、网络安全和QoS、基于Mesh自组织网络的接入网络架构体系、基于智能重叠网的核心网体系、移动通信网络协议、射频电路和电磁兼容等。4G通信技术是继3G之后的又一次无线通信技术演进，我国的自主知识产权的移动通信标准TD-LTE正式成为4G的两大国际标准之一，标志着我国首次在移动通信标准上实现从“追赶”到“引领”的重大跨越。移动通信的另一发展方向就是机器到机器（M2M）的终端通信，M2M的潜在市场不仅限于通信业，由于M2M是无线通信和信息技术的整合，它可用于双向通信，如远距离收集信息、设置参数和发送指令，因此M2M技术可以有不同的应用方案，如安全监测、自动售货机、货物跟踪等。在M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，还有一些其他技术，如XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术。

2.4 海量数据处理与融合技术[2]

面对物联网数据海量、多态、动态与关联的特征，物联网数据处理需要重点解决以下几个关键技术，分别是数据格式与标准化、信息融合技术、中间件与应用软件编程技术、海量数据存储与搜索技术、数据挖掘与知识发现算法。物联网的海量数据除了来自传感器节点、RFID节点以及其他各种智能终端设备全天候产生的数据外，各种物理对象在参与物联网事务处理的过程中也会产生大量数据，在进行海量数据存储时需要数据库、数据仓库、网络存储、数据中心和云存储技术的支撑。数据融合中心对来自多个传感器的信息进行融合，也可以将来自多个传感器的信息和人机界面的观测事实进行信息融合（通常是决策级融合）。提取征兆信息，在推理机作用下，将征兆与知识库中的知识匹配，做出故障诊断决策，提供给用户。在基于信息融合的故障诊断系统中可以加入自学习模块，故障决策经自学习模块反馈给知识库，并对相应的置信度因子进行修改，更新知识库。

同时，自学习模块能根据知识库中的知识和用户对系统提问的动态应答进行推理，以获得新知识。总结新经验，不断扩充知识库，实现专家系统的自学习功能。

2.5位置服务技术

位置服务（Location Based Services，LBS）又称定位服务，是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动终端的位置信息（如经纬度坐标数据），提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。位置服务实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。位置服务关键技术主要涉及位置信息的获取方法，GPS、GIS和网络地图应用技术，以及位置服务的方法。位置信息获取目前比较主流的方法有移动移动通信定位、基于无线局域网定位、基于RFID的定位、无线传感器网络定位等。

2.6 信息安全技术

物联网信息安全技术研究目的是保证物联网环境中数据传输、存储、处理与访问的安全性。主要关键技术有以下方面：物联网安全体系结构研究、网络安全防护技术、密码学及在物联网中的应用、网络安全协议等。

物联网安全体系结构的研究主要包括网络安全威胁分析、网络安全模型与确定网络安全体系，以及对网络安全评价标准和方法的研究；网络安全防护技术的研究主要包括防火墙技术、入侵检测与防护技术、安全审计技术、网络攻击取证技术、防病毒技术以及业务持续性规划技术；密码应用技术的研究包括对称密码体制与公钥密码体制的密码体系，以及在此基础上研究消息认证与数字签名技术、信息隐藏技术、公钥基础设施PKI技术、隐私保护技术等；物联网的网络安全协议研究主要包括网络层的IP安全协议、传输层的安全套接层协议（SSL）、应用层的安全电子交易协议（SET），以及它们在物联网环境中应用的技术。

3 物联网关键技术在内河航道的应用探讨

首先，应用RFID技术可以进行通航船舶流量的统计[3]。内河航道尤其是长江中下游，船舶运量非常繁忙，如何有效地分析统计某时段通过的船舶数量、船型、吨位和实际载货量，成为一个重要课题。运用智能感知技术，在通航船舶上安装RFID电子标签，在航道上安装读卡器，RFID电子标签内记载船舶的基本信息数据，以此建立一个基于RFID射频技术的船舶状态信息采集平台，就可以很好地解决船舶流量统计问题。若将其与电子航道图系统集成，应用效果会更好。

其次，应用ZigBee无线传感器网络技术可以开展航道数据的采集，构建“感知航道”[3]。 利用航道沿线的固定监控点作为基干，建立一个有线光纤基干网络，供视频数据传输。以基干网络的各监控点为中心，在每个监控点的航道沿岸周边，建立起由ZigBee技术构成的近地、自组织、低功耗的无线自组织网络（即无线传感网）。将各种传感设备（水位、值守传感器等）通过无线传感网络以无线方式进行连接，实现航段的无线覆盖和传感器热插拔。无线传感数据通过无线传感网络由最近的监控点传入有线基干光纤网络汇聚至设在指挥中心的传感前端服务器。这样，通过感知数据的自动采集和传输，就可以在航段构建一个航道感知网络，实现自动航道感知。

第三，应用位置服务技术可以实现航道维护船舶的动态监控。将GIS地图显示技术和GPS定位技术结合，利用位置服务技术对船舶当前所在的位置数据进行采集，通过GPRS/CDMA无线通信技术采集的数据发送到航道管理中心服务器，管理中心的航道船舶监控系统实时调用位置数据对航道船舶进行远程监控，在地图上实时了解辖区维护船舶的工作动态，可以达到很好的监管效果。

另外，应用云计算技术可以实现航道数据的分析和处理。随着物联网广泛应用于航道方方面面，各种传感器、船舶终端之间不可避免会产生大量动态数据。位于终端的数据处理单元配置相对较低，处理大量数据必然会力不从心，可能会达不到要求的时效性。通过应用云计算技术，让云端处理数据并将结果回传或直接传至航道数据中心，就可以快速准确地解决航道终端数据分析和处理的问题。

4 结 语

物联网的发展具有深厚的信息技术及相关专业的技术基础，有着强烈的社会需求，是社会信息化的深化和发展，是我国两化融合的切入点。随着物联网技术在内河航道应用的逐步深入，必将为推动数字航道向智能航道的转变提供强大的技术支撑，必将加快实现我国智能水运交通事业的发展进程，必将为内河流域百姓的生产生活带来更大的便利。

参 考 文 献

[1] 吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2] 刘仰华.物联网数据处理技术[J].信息与电脑，2012（7）：93-94.

[3] 王迅，丰玮，胡铮.物联网在航道管理中的应用[J].中国水运，2011（12）：28-29.

物联网关键技术及应用范文第3篇

关键词：物联网；关键技术；应用前景

0 引言

物联网是世界范围内的第三次信息产业浪潮，前两次分别是计算机和互联网。在全世界范围引起了不小的轰动，因为它对于世界各国来说既是机遇也是挑战。只有合理的利用好了才能造福社会造福人类。物联网思想的基本成型是在上世纪末期，现在的思想和技术已经得以应用到实践中了，并且日趋成熟与完善。在世界范围内的各个领域都有所推广，一定程度上提高了工作效率，降低了工作成本，满足了市场的智能化、便捷高效环保的诸多需求。本文将主要物联网作用巨大得以实现的一些核心技术，和根据这些优势，可能的市场拓宽领域，及未来的发展方向还有存在的一些问题的解决对策进行深入的探讨和分析，做出比较合理有价值的评价。

1 物联网的关键技术分析

1.1 传感器的技术应用

传感器，顾名思义，就是根据接收到的外界感受（光、热等）传达信息的设备。在物联网中，传感器可以说是核心设备，它的主要作用就是能够感受出物联网的内部和外部的运行环境如何，是否安全或者满足处罚条件等[1]。它基本保证了在物联网中能够进行信息的传递与交流，信息的采集识别与分析以及在分析后通过系统进行及时性的反馈从而做出正确的判断与抉择。随着时代的发展与科技的进步，对传感器的要求已经越来越高和严格。传统的传感器往往是机械式和需要人工不断配置的，很繁琐根本无法满足现在市场的需要，新型传感器对此加以改进，形成了自动化和网络化。更有甚者已经达到了嵌入式网站工程式的传感器要求。这些传感器的所有节点都是细小的，并被合理有序的安排在监管区的各个部分，通过无线的方法传输信号，把所有的节点有效的组织在一起，彼此之间能很好的交流信息，构建成了一张网络[2]。所以通常称之为无线式的传感器网络结构。传感器实现了网络化的功能，标志着物联网的发展，具有里程碑意义。目前我国技术研究所对传感器的研究和发展主要包括了传感器的底层部分的协议控制和网络组成方法的研究，以及传感器存在的安全方面的研究和应用网络化技术加以管控等方面的探究性技术研究。

1.2 新一代网络协议IPV6的应用取代以前的IPV4

在IPV6出现之前，IPV4已经使用的相当广泛了，随着网络的迅速发展，IPV4有限的地址已经满足不了越来越多网民的需要，为此，IPV6开始被提出和应用到当前网络中。IPV6拥有着更多的网络地址，可以源源不断的使用，很好的满足了市场的需要，供物联网的终端使用。同时IPV6在安全方面，其自带的安全体系比IPV4复杂和有效的多，是IPV4无法比拟的，可以很好的阻挡一些网络黑客的攻击。主要是IPV6的协议堆中自带了IP Sec协议，这个协议很好的保证了两头的数据在交流通信前经过了严格的安全加密措施，给黑客的查询和捕获制造了难度，这也是IPV4没有的。所以总的来说，IPV6比IPV4在安全方面做得更好。另外，IPV6的数据还使用了一个二十位（数据段）的流动标记字段和一个八位的类（class）字段进行识别后再传送[3]，传送的质量因此远大于IPV4。这就是当前的物联网采用的大多是IPV6而摈弃了IPV4的原因。IPV6自身还带有很多优越的特性，比如网络地址的智能化分配和管理、非静态性的主机地址等等。从以上诸多优势来看，IPV6是决定了物联网能否实现的根本原因之一。

1.3 自动识别和监控技术

目前，对物联网使用的人工自动技术的主要用途和目的，在于能够自动识别出计算机。主要是依靠人体大脑的感觉，包括冷、热、光等，进行收集和分析。做出与之相类似的行为。简单的来说就像是小孩学走路一样，根据大人做出的动作进行简单的模仿。从而就能够对它进行控制和管理，以及做出下一步我们对其要求的指示。和人类不同的是，它不需要消耗很大的能量（化学能和物理能等），而且所需的空间往往不会很大。这就是它的一些主要优点所在了[4]。在物联网的发展步骤和变化过程中，只有能够通过环境，根据一定的模仿完成相类似的动作行为，才能够去加以进行管控，达到我们所要求的目的，并给以分配下一个行为的指令，完成其连贯性，和加强相互之间的信息的交流与沟通。这是物联网进行判断和分析的主要参照面。

1.4 云计算技术和射频识别技术

云计算技术的定义是在互联网的基础上添加和运用及交付相关的服务的一种模式，也是借助互联网来获得变化性的可以扩展的虚拟化的资源信息。它拥有很强大的运算和处理数据和信息的能力，很好的满足了日益扩张的市场需求。而伴随着物联网的兴起和发展，越来越多的终端诞生并添加精确了，这个数量是庞大的，普通的数据库根本无法存储和处理。只有借助云计算，它能很好的容纳和处理这些海量的终端数据，给物联网带来了一种高效快捷的保存和计算的技能，同时提供了互联网供物联网使用。射频识别技术，能够完成不接触性而达到传送信息的目的[5]，并且可以利用传送的这些信息进行辨别和判断。它的主要机制原理是，在物联网中发射射频类型号，这些信号会经过电磁场或者空间耦合磁场，从而把信息不相接触的传送出去了。现在已经被广泛的应用到了人们的生活和生产中，例如便利店，快递公司等等。

2 物联网的应用前景

2.1 应用到我国的医疗事业中

我国的医疗事业是庞大的，有着纵横交错的部门和体系。如何进一步提高其工作效率是当前任务之急。通过物联网，可以有效快捷的分类出各药品的详细信息，并通过物联网的云计算，纳入到云数据库中，通过互联网，可以在线咨询和购买，还有云计算自身带有的强大计算功能，可以把每天的生产数量、交易数量、金额结算等都有详细的账本记录，供国家相关部门及时的查阅和管控，促进了我国的医疗事业走向健康的发展道路。记录的详细信息主要包括了药品的具体生产所在地、规格、名称、运输和使用过程等等。这些数据都使用电子数据进行存储，方便整个流程的全部合法有效的监督，还可以利用互联网的射频识别技术构建完整的医院卫生的监督管理体制，这样就可以对社会的检疫过程中检测出的病毒，进行全程性的定位和跟踪到个人，并进行有效的管控，防止疫情的扩张。

2.2 应用到国家电网中

我们国家的电网已经有很广阔的覆盖范围，从城市到乡村，每家每户每天都离不开电，如何进行有效的管控是个存在的重要问题。运用物理网，可以构建起一张智能电网。通过加入计算机技术和数字化信息技术还有传感器及嵌入式处理器等等，形成的是一种自动化的网络型体系。该体系融入了所有的能源，并加入进互联网，且由于运用了传感器可以进行分布点式管控，任何时刻都能够有效和及时性的监控电网中所有用户的用电情况，并进行相关的数据记录。它的形成和搭建的根本目标不仅是能让我国居民能够安全的用电，更能够保护生态，避免不必要的浪费和污染。更能有效的带动物联网技术在其他领域的推广。

2.3 应用到国家交通管理中

我们国家的交通一直存在着很多问题和缺陷，不仅是由于我国人口多，出行工具多式多样，在不断的增加。尤其是大城市例如：北京、上海。存在着很严重的交通堵塞情况，尤其是在早晚的上下班高峰期。更多的还是有很多人缺乏交通安全意识，每天的交通事故数量也很庞大，不仅是资源的浪费更有严重的人员伤亡。把物理网应用到我国的交通管制中，可以起到很好的改善作用。可以加强对各个路段和事故的及时性网络检测与跟踪。各区域的信息采集设备也能够增加，有些路段已经实现了全程性管控，有效的缓解了交通拥挤现象并很大程度保护了司机的安全，提高了交通的管理效率。

3 结语

综上所述，近几年，国内的物联网的发展速度相当迅速，它拥有着自身的无可比拟的巨大优势，所以拥有着很广阔的应用前景，目前已经有了一定的推广，必须扬长避短，进行更大范围的普及，让物联网造福人类造福社会，进一步促进我国的发展。

参考文献：

[1]海客.物联网：不谈概念只谈应用[J].创新科技，2010（05）.

[2]阳奇.我国环保物联网发展面临问题初探[J].中国科技信息，2013（18）.

[3]赵惠怡.试论云计算在智慧物联网中的渗透[J].科技致富向导，2011（03）.

[4]蒲红梅.浅谈物联网技术[J].科技资讯，2010（02）.

物联网关键技术及应用范文第4篇

关键词：起重机；物联网；动态监管；监控系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）01-0054-03

0 引 言

起重机是一种广泛应用于冶金、交通、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口等工业生产的特种设备。目前，起重机不仅使用数量在不断扩大，同时也正在向大型化、高速化、自动化和多功能复杂化方向发展。国内外每年都因起重设备、起重作业造成大量的财产损失以及人身伤害事故。随着国民经济的发展，随之而来的起重机事故也越来越多，在全部产业部门的事故中，起重机械伤害事故约占总数的20%左右。我国随着起重机械使用数量的增多，起重机械伤害事故占全部工业企业伤亡事故的比例也呈逐年上升的趋势，近年已经达到15%左右。

为此，国家出台了一系列有关起重机安全管理的法律、法规、规范和标准文件，其中都要求加强对起重机运行的日常维护和监控，确保设备安全运行。在国家质检总局的《“十二五”特种设备安全与节能发展规划》的第一大类“信息化工程”中明确提到：“在电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、移动式特种设备等领域，鼓励和支持生产、使用、维保单位对设备实施基于物联网的远程动态监测、诊断和监控”。在国质检特联[2011]137号文（即《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》）中明确规定：“2012年，对大型起重机械，所有生产和使用单位要在本单位内对应每个品种（至少一台大型起重机械）要安装一套安全监控管理系统，以巩固和推广前期试点成果。2013年，要逐步在所有新制造的大型起重机械中全部安装安全监控管理系统。全面推进、取得实效。从2014年开始，在所有在用的大型起重机械上全部安装安全监控管理系统。2015年底，尚未安装安全监控管理系统的大型起重机械，将不准使用。”

由此可见，对起重机的动态监管已经越来越受到重视。目前，动态监管在制度上已经得到保证，而在技术层面上，为了实现起重机的动态监管，则必须依靠物联网技术等先进手段。

1 物联网技术

物联网的最初概念是在1999年提出的，其被视为互联网的应用扩展。2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式提出了“物联网”的概念。把物联网定义为：通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，以方便识别、管理和控制。

物联网包括RFID、传感网、M2M和两化融合四大关键领域。其中，RFID是指射频识别技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。传感网是指一种随机分布的、集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器的对话。从广义上讲，M2M可代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。两化融合是指电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节，信息化成为工业企业经营管理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割，而这将催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业的发展。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID　标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体和采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，主要实现物联网的智能应用。物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前，绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累了一些成功的案例。

2 起重机动态监管

起重机的动态监管是指在起重机整个运行寿命周期中，为准确掌握起重机的使用状态，由各级安全监察部门和监督检验单位通过现场安全监察和强制检验，采用现代化科技手段和管理手段，依法对特种设备安全状况进行实时跟踪管理的全过程。这一过程中主要应用的物联网技术手段包括RFID技术、GIS技术、传感器技术、M2M技术以及智能处理技术等。动态监管技术在起重机中的应用主要体现在四个方面。

2.1 运行状态监控

对于起重机运行状态量的监控主要依靠物联网技术中的传感器技术和GIS技术等，监控的起重机主要运行状态量包括起重量、起重力矩、起升高度、大小车运行位置以及各种安全保护装置工作情况等。

国家标准GB/T　28264—2012《起重机械安全监控管理系统》中规定了起重机运行状态安全监控管理系统的构成、性能要求、试验方法和系统的检验等。该系统作为起重机电控系统的一种功能要求，大部分状态量的获取都需要依靠传感器等物联网技术。

上海交通大学对塔式起重机远程虚拟监控建模与运行进行了可视化研究，其利用虚拟现实技术开发塔式起重机远程监控系统，基于DirectX技术构架虚拟化场景，实现了一个三维、高度逼真、实时交互的监控系统。太原科技大学研发了一种多台塔式起重机远程动态监控系统，该系统基于WEB实现多台塔式起重机的远程动态监控，通过该系统可实现多台塔式起重机网络化动态监控，然后通过无线通信技术、信源压缩编码、信源编码技术的应用，可有效实现多台塔式起重机的集中管理。西南交通大学设计的桥门式起重机智能监控系统，是一种基于AT89C5131的智能监控系统，该系统能实时测量和记录起重机的作业参数，对起重机运动部件的位置和钢丝绳倾摆角进行监控。浙江省特种设备检验研究院研制了一种桥门式起重机智能控制及GPRS监控系统，该系统可记录起重机的运行状态，同时具有设置检查项功能、黑匣子功能和GPRS远程数据传输功能。

2.2 金属结构状态监控

金属结构作为起重机工作时的承载结构，其受力状态和损伤程度关系着整机的使用安全。对于起重机金属结构的状态监控，主要依靠物联网技术中的传感器技术，同时结合了传统压电传感器、光纤光栅传感器以及声发射等无损检测方法。

中国特种设备检测研究院设计并开发了一种大型起重机健康监测系统，该系统主要包括光纤传感子系统、解调子系统、健康监测诊断与管理子系统。通过该系统可以可靠、安全、方便地对起重机的结构应力数据进行采集，实现在各种环境下的起重机结构长期实时监测。天津港进行了基于虚拟仪器技术的岸桥应力监控系统设计，该系统以Labview软件为开发平台，是结合数据采集卡进行的一种岸桥金属结构应力监控系统，能够实现岸桥钢结构重点部位应力应变信号的高速同步采集和实时监测与分析等功能。

2.3 人机互认管理系统

起重机的人机互认管理系统主要依靠物联网技术中的RFID技术和传感器技术来实现人与机器之间的智能识别，可从技术上保证操作人员与起重机的一一对应关系。

南京市特种设备安全监督检验研究院研发的基于物联网的起重机人机互认监控系统，利用RFID自动识别技术来对起重机作业人员实施身份识别，并根据人员身份对起重机进行控制，从而实现起重机的正常作业、检修运行的监控管理。管理员、点检员和操作工进入起重机后，首先要通过RFID身份识别装置进行身份权限识别，不同的身份权限可以进行不同的起重机操作，在起重机作业人员通过身份识别后才可开启起重机，实现正常的起重机作业。当管理人员登陆锁定起重机后，其他人员均不可再登陆，直到管理人员解除锁定。管理人员可以授予不同作业人员的起重机操作权限。上海智大电子有限公司研制了一种基于AVR单片机的起重机操作检测装置，其利用AVR单片机ATmega16为处理器进行起重机操作的规范监测，可实时监测起重机的操作规范，并记录违规操作的类型和发生的时间。

2.4 故障识别诊断技术

对起重机的故障识别诊断，首先需要利用物联网技术中的传感器技术获得起重机的状态量，再依靠神经网络、专家系统等智能技术对获取的状态量数据进行处理，从而实现故障的预期识别与诊断。

Sparrows集团开发的“MIPEG起重机监控系统”不仅能监测和记录起重机的负荷数据，还可以对数据进行分析，并在出现故障时发出警告，同时还具有3D限制回转操作显示器。韩军等人利用神经网络技术诊断桥式起重机轴承故障，其根据BP神经网络的滚动轴承故障振动诊断技术，并利用信号的时域特征参数和频域特征参数作为神经网络的输入信号，从而建立了一种故障诊断系统并进行试验。

3 结 语

目前，利用物联网技术的起重机动态监管主要集中应用在运行状态监控、金属结构状态监控、人机互认管理以及故障识别诊断等四个方面，而物联网技术包含的内容十分广泛，并在不断的发展之中。随着物联网技术的日益发展，今后可以从以下几个方面进行更加完善的起重机动态监控：

（1） 云计算、云存储技术的使用。云计算和云存储是一种通过互联网方式提供的动态可伸缩虚拟化资源的计算和存储模式。通过该模式在起重机动态监控中的应用，可以节省起重机的本地资源，实现各台起重机之间的数据交换和对比，防止本地数据丢失，保证动态监控数据的安全和长期性。

（2） 多网融合技术的使用。目前，起重机的动态监控多使用ZigBee等低速短距离无线传输方式，而包括电信网、广播电视网、互联网、电网在内的相互渗透和兼容的多网融合技术，则可形成统一的信息通信网络，该网络与物联网的互相结合，将使动态监控更加快捷和便利。

（3） 人工智能的使用。人工智能是使用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为，主要包括计算机实现智能的原理来制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。在起重机动态故障诊断中，采用人工智能，可以使故障预判行为更加合理和科学。

参 考 文 献

[1]　国家质量监督检验检疫总局.“十二五”特种设备安全与节能发展规划[R].2012.

[2]　国家质量监督检验检疫总局.大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案[R].　2011.

[3]　许成.基于AVR单片机的起重机操作监测装置[J].中国高新技术企业，2001（7）：64-65.

[4]　徐谦，张洁，文璧.桥门式起重机智能监控系统设计[J].中国测试，2009，35（5）：122-124.

[5]　丁克勤，李娜，王志杰，等.大型起重机械健康监测系统开发与应用[J].无损检测，2011，33（9）：20-22.

[6]　张驰.基于虚拟仪器技术的岸桥应力监控系统设计[J].科技信息，2010（28）：214.

物联网关键技术及应用范文第5篇

关键词：RFID；ZigBee；Web服务器；食品溯源；物联网

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)08-0066-03

Study and application of key technologies of IOT in food traceability

WANG Cheng-rui, DUAN Fu-hai

(School of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Materials and Energy, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

Abstract: The key technologies of internet of things (IOT), such as RFID, ZigBee, and web server, are proposed to be applied in the food traceability. RFID technology can generate unique ID used to identify the food production object; ZigBee wireless network sensors can transmit the temperature, humidity, pressure, ID and other necessary parameters during the production process to the embedded gateway where SQLite database is established. The web server function is achieved in the gateway. The food safety managerial personnel and consumer can monitor and obtain the information including food production, process and storage at any place and at any time as long as they type the IP address in the browser. The research and application results show that the key technologies of IOT applied in the food traceability can improve personnel’s working efficiency, and help to find out the illegal process, and ensure the food safety and reliability.

Keywords: RFID; ZigBee; Web server; food traceability; internet of things

0 引 言

食品是人类赖以生存和发展的物质基础，食品安全关系到每一个人的身体健康，是追求社会稳定的一个重大社会问题。然而，近些年，“毒奶粉”，“地沟油”等食品安全问题频频发生，如何对食品生产、销售等环节进行有效地监督和控制，保证食品安全，已经成为整个社会共同面临的重大课题。

物联网是Internet的进一步发展，可以把各种物品通过网络连接起来，以方便人们随时随地查看物品的各种信息，也可以对物品的来源、流通环节进行监督。因此，本文将物联网中的RFID、ZigBee无线传感器网络和Web服务器等关键技术运用到食品的采购、生产、加工、存储和销售等环节，从而建立一个食品安全回溯系统，为食品安全信息回溯和食品确证提供最佳的解决方案。

1 食品安全和物联网

1.1 食品的溯源与确证

所谓食品溯源，是指在食品链的所有阶段追溯食品信息和记录、跟踪、定位一种食品、饲料、食用动物或物质的能力[1]。食品链又称饲料和食品链，ISO22000定义为：从初级生产到消费的各个环节和流程的顺序，涉及食品辅料的生产、加工、分销、储存和处理[2]。食品确证就是消费者购买的食品与其商标或生产说明的一致性，可用于证明食品的安全性[3]。

1.2 物联网