物联网基本内涵诠释
物联网基本内涵诠释
一、诞生发展
物联网(InternetofThings)这个词,国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。1999年诞生,2005年普及,2009年大发展。在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID 技术的物联网。
物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”(简称物联网),这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。
自2009年8月总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。
物联网的概念与其说是一个外来概念,不如说它已经是一个“中国制造”的概念,他的覆盖范围与时俱进,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU 报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。
二、什么是物联网?
物联网即通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术。
这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网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品与物品之间,进行信息交换和通讯。
简而言之,物联网就是“物物相连的互联网”,被视为互联网的应用拓展,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
用通俗的话来讲,物联网就是让所有的东西都“连”起来,关键要有三件东西:感应处理终端,传输通道,控制处理平台。这样就可以让本来没有生命的东西能“感应”并“处理”信息,通过传输的网络传送到指定的地方或人那里,反过来还可以进行控制和指挥。
物联网是人与物、物与物之间相互通信的网络,是智慧城市的感知技术。在两化融合领域,物联网技术已在产品信息化、生产制造、经营管理、节能减排、安全生产等领域等到了应用。在电子政务领域,物联网技术在公安、国土、环保、交通、海关、海关、质检、安监、林业等政府主管部门得到初步应用。
三、物联网的特征及分类
1、和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征
首先,它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。
还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。
2、“物”的涵义
这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:
1)要有数据传输通路;
2)要有一定的存储功能;
3)要有CPU;
4)要有操作系统;
5)要有专门的应用程序;
6)遵循物联网的通信协议;
7)在世界网络中有可被识别的唯一编号。
3、物联网分类
1)私有物联网(Private IoT):一般面向单一机构内部提供服务;
2)公有物联网(Public IoT):基于互联网(Internet)向公众或大型用户体提供服务;
3)社区物联网(Community IoT):向一个关联的“社区”或机构体(如一个城市政府下属的各委办局:如公安局、交通局、环保局、城管局等)提供服务;
4)混合物联网(Hybrid IoT):是上述的两种或以上的物联网的组合,但后台有统一运维实体。
四、物联网的技术架构:
物联网主要由感知层、网络层、应用层组成。
1)感知层。由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端,感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
2)网络层。由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。
3)应用层。是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
五、物联网的关键技术:
物联网的核心技术主要包括射频识别技术,传感技术,网络与通信技术和数据的挖掘与融合技术等。
1)射频识别技术。
RFID技术是一种无接触的自动识别技术,利用射频信号及其空间耦合传输特性,实现对静态或移动待识别物体的自动识别,用于对采集点的信息进行“标准化”标识。鉴于RFID技术可实现无接触的自动识别,全天候、识别穿透能力强、无接触磨损,可同时实现对多个物品的自动识别等诸多特点,将这一技术应用到物联网领域,使其与互联网、通信技术相结合,可实现全球范围内物品的
跟踪与信息的共享,在物联网“识别”信息和近程通讯的层面中,起着至关重要的作用。另一方面,产品电子代码(EPC)采用RFID电子标签技术作为载体,大大推动了物联网发展和应用。
从分类上看,RFID技术根据电子标签工作频率的不同通常可分为低频系统(125kHz、134.2kHz),高频系统(13.56MHz),超高频(860MHz-960MHz)和微波系统(2.45GHz、5.8GHz)等。低频和高频系统的特点是阅读距离短、阅读天线方向性不强等,其中,高频系统的通讯速度也较慢。两种不同频率的系统均采用电感耦合原理实现能量传递和数据交换,主要用于短距离、低成本的应用中。超高频、微波系统的标签采用电磁后向散射耦合原理进行数据交换,阅读距离较远(可达十几米),适应物体高速运动,性能好;阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性,但该系统标签和读写器成本都比较高。
根据电子标签供电方式的不同,电子标签又可分为无源标签(PassiveTag)、半有源标签(Semi-Pas
siveTag)和有源标签(ActiveTag)三种。
无源电子标签不含电池,它接收到读写器发出的微波信号后,利用读写器发射的电磁波提供能量,无源标签一般免维护,重量轻、体积小、寿命长、较便宜,但其阅读距离受到读写器发射能量和标签芯片功能等因素限制;
半有源标签内带有电池,但电池仅为标签内需维持数据的电路或远距离工作时供电,电池能量消耗很少;有源标签工作所需的能量全部由标签内部电池供应,且它可用自身的射频能量主动发送数据给读写器,阅读距离很远(可达30米),但寿命有限,价格昂贵。
在未来的几年中,RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着关键技术的不断进步,RFID产品的种类将越来越丰富,应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。
RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低,作用距离更远,读写速度与可靠性更高,成本不断降低。芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。
标签封装技术将和印刷、造纸、包装等技术结合,导电油墨印制的低成本标签天线、低成本封装技术将促进RFID标签的大规模生产,并成为未来一段时间
内决定产业发展速度的关键因素之一。读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能、多接口、多制式、并向模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展。同时,多读写器协调与组网技术将成为未来发展方向之一。
RFID技术与条码、生物识别等自动识别技术,以及与互联网、通信、传感网络等信息技术融合,构筑一个无所不在的网络环境。海量RFID信息处理、传输和安全对RFID的系统集成和应用技术提出了新的挑战。RFID系统集成软件将向嵌入式、智能化、可重组方向发展,通过构建RFID公共服务体系,将使RFID 信息资源的组织、管理和利用更为深入和广泛。
2)传感器技术
信息采集是物联网的基础,而目前的信息采集主要是通过传感器、传感节点和电子标签等方式完成的。传感器作为一种检测装置,作为摄取信息的关键器件,由于其所在的环境通常比较恶劣,因此物联网对传感器技术提出了较高的要求。一是其感受信息的能力,二是传感器自身的智能化和网络化,传感器技术在这两方面应当实现发展与突破。
将传感器应用于物联网中可以构成无线自治网络,这种传感器网络技术综合了传感器技术、纳米嵌入技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术等,使各类能够嵌入到任何物体的集成化微型传感器协作进行待测数据的实时监测、采集,并将这些信息以无线的方式发送给观测者,从而实现“泛在”传感。
在传感器网络中,传感节点具有端节点和路由的功能:首先是实现数据的采集和处理,其次是实现数据的融合和路由,综合本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据,转发到其他网关节点。传感节点的好坏会直接影响到整个传感器网络的正常运转和功能健全。
3)网络和通信技术什么是物联网的基础
物联网的实现涉及到近程通讯技术和远程运输技术。近程通讯技术涉及RFID,蓝牙等,远程运输技术涉及互联网的组网、网关等技术。
作为为物联网提供信息传递和服务支撑的基础通道,通过增强现有网络通信技术的专业性与互联功能,以适应物联网低移动性、低数据率的业务需求,实现信息安全且可靠的传送,是当前物联网研究的一个重点。传感器网络通讯技术主要包括广域网络通信和近距离通信等两个方面,广域方面主要包括IP互联网、

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