浅析物联网关键技术及其应用

时间：2024-05-04

姜新彤初钰凤(并列第一作者) 山东农业大学信息科学与工程学院

浅析物联网关键技术及其应用

姜新彤初钰凤(并列第一作者) 山东农业大学信息科学与工程学院

物联网自诞生以来，就引起各行各业的广泛关注，被公认为继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。本文主要介绍了物联网的概念及其体系结构，分析了物联网的关键技术及其典型应用。

物联网关键技术体系结构

1 物联网及其体系结构

1.1 物联网概念

物联网在狭义上泛指“物物相连网络”，在广义上指信息空间与物理空间的有效融合。ITU对互联网的定义为：通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品和互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

1.2 物联网的体系结构

物联网在整体上分为软件、硬件两大部分，软件即为物联网的应用服务层，硬件部分为网络传输层和感知控制层。

感知控制层：由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。利用RFID、二维码、传感器等随时随地的获取物体信息，并将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以提高信息的精度。

网络传输层：将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层；

应用服务层：对来自感知层的信息进行加工处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监督等实际应用。

2 物联网的关键技术

物联网，正如其发展趋势那样，是一场技术造就的魔术。那么，物联网究竟是依托于哪些关键技术呢？

2.1 射频识别技术

RFID由标签、阅读器、天线三部分组成，是物联网中让物品“开口说话”的关键技术，体现了物联网的基础和核心。RFID可以对目标对象进行自动识别，进而获取对象的详细信息。因其不受环境约束、同时识别多个标签的特性被广泛用于大型超市、门禁和物流等领域。

2.2 网络通信技术

在物联网中，要实现物品与人无障碍的交流自然离不开高效和稳定的网络信息系统。其主要包括信号传输、信息交换、组网和网关等技术。其中较为关注的是M2M技术，即机器与机器之间的通信，可与WIFI、蓝牙、RFID等段距离通信技术较好结合，其重点在于无线通信，给物联网中信息的传递提供了技术上的保障。

2.3 云计算技术

物联网的目标是实现“万物互联”，所需存储的数据量是十分巨大的，这就需要借助强大的信息处理中心，云计算由此应运而生，主要是将计算分布在不同的计算机中，这里的计算机不能是本地的计算机。这样一来，使用者就可以根据具体的需求对资源进行切换，访问其他计算系统。云计算因其大容量的存储和高效的数据处理能力，大大减少了用户端的负担。

2.4 嵌入式系统技术

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体，被广泛应用于工业控制、信息家电、通信设备、医疗仪器等众多领域。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感觉器官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则相当于人的大脑，对接收到的信息进行分类处理，正是各种“器官”之间的协同合作，才使物联网得以实现。

3 物联网的应用

物联网自经出现就受到了广泛的关注，现已应用到了智能家居、智能交通、精细农牧业等众多领域，给人们的生活带来了更加便利高端的享受。

3.1 智能家居

现代人生活工作压力普遍较大，一整天的辛苦工作让自己疲惫不堪。试想一下，当你每天拖着疲惫的身子回到家时，你的智能管家已经为你打开空调调试到令你舒服的温度，并且按你的喜好放好热水供你洗去一天的疲劳，是不是感觉很心动，这就是智能家居的魅力。它能够实现对诸如照明、采暖和空调、电器、门锁、窗帘、家庭安防系统的集中控制，并通过一些自动化的基本操作，让用户随时随地的对自己的家居进行监控和管理，从而使生活变得简单、直接，更舒适化。

3.2 智能交通

汽车作为代步工具给我们的出行带来方便的同时，交通堵塞、能源消耗、环境污染等随之而来的一系列问题也给居民的生活带来不良影响。城市智能交通利用射频技术、传感器技术、GPS等信息传感设备能够将车辆与互联网进行智能连接，实现了交通信息采集、车辆环境监控、汽车导航驾驶、不停车收费等智能化功能，有利于提高道路利用率、减少车辆拥堵、实现节能减排，同时也有利于提高出行效率，促进和谐交通的发展。

3.3 精细农牧业

我国虽是一个农业大国，但很多地区农业生产技术比较落后，农民依然“靠天吃饭”。而智慧农业集互联网、移动通信、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种感知节点，通过对温湿度、光照、土壤水分、二氧化碳浓度等信息的采集，为有效的农田管理提供科学的依据。同时利用无线通信网络实现农业生产环境的智能预警、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供智能化的决策和可视化的管理。

畜牧养殖方面，在牲畜出生饲养的时候，在其身上安装RFID标签，通过手持设备不断采集、存储它成长过程中的信息，从源头上对其生产安全进行控制，真正实现来源可追溯、去向可查证，为消费者提供健康绿色的放心肉。