物联网的技术与应用.docx

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物联网的技术与应用

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一从传感网到物联网

物理对象（不论是智能的或非智能的物体）数量非常巨大，需要联网互动、通信、控制以便参与业务流程或管理。

1.RFID

欧盟在推动物联网发展系列白皮书[1]中定义RFID是一种集数据存储、自动识别和数据交换为一体的技术，它采用无线射频为其数据读取方式。RFID（射频标签）嵌入一个芯片，该芯片用于存储识别号（ID），使得贴上该RFID的物件有了身份标记。通常，无源的RFID还需要有天线，当RFID靠近读写器时，将接收读写器发出的电磁波并转为电能使芯片激活，同时读写器通过电磁波读取芯片的ID号。RFID的ID号可以是一个简单的身份或许可证信息，也可以是上千字节的数据。不过RFID所对应很丰富的信息并不一定需要在RFID芯片内储存，通过网络连到数据库便可获得与此ID号关联的信息。

RFID目前已广泛应用于供应链，这是物联网最早的应用，RFID在凡是需要身份识别的场合都能发挥作用。Gartner公司报告显示，2009年RFID系统的全球供应链市场规模达到100亿美元。

RFID常用的频率有以下几类：低频（低于135KHz），采用电感耦合方式，可穿透大多数材料，但数据传输率极低，读取范围小于10cm，常用于动物身份识别和工厂数据采集；高频（13.56MHz），采用电感耦合方式，可穿透金属与液体，读取范围1cm～1.5m，数据传输率低，较常用；超高频（0.3G～1.2GHz），采用电磁耦合方式，穿透力弱，读取范围2～3m，但数据传输率高，适用于物流行业；微波（2.45G～5.8GHz），采用电磁耦合方式，穿透力极弱，读取范围2～15m，数据传输率极高，适于自动化生产线。

RFID已从第一代被动式基本功能RFID、第二代被动式增强功能RFID（抗碰撞、可重写、外天线和识别功能）、第三代半主动式RFID（自带电源但仅供标签电路使用和存储数据而不支持传播信号、传感、监控、数据处理、通信、功率管理功能）发展到第四代主动式RFID（有源设备、监控、传感器、数据处理、通信、功率管理、本地化功能），还将发展到第五代交互式RFID（智能设备、无源-有源、监控、传感器、数据处理、网络通信、功率管理、本地化定位、与用户交互功能），到那时，RFID与传感器的界限已很难区分。

身份标记除了RFID外，还有红外标记、全息光学条码等。

2.传感器节点与传感器网

传感器是物联网的重要感知器件，在ITU-TY.2221[2]建议中，传感器被定义为敏感物理条件或化学成分并且传递与被观察的特性成比例的电信号的电子设备。物理量有压力、温度、湿度与流量等，运动特性有位置、速率、角速度、加速度等，接触特性有形变、力、力矩、滑动、振动等，存在特性有触觉、接近度、距离/范围、移动等，生化特性的种类更多，个人特性有话音、视像、指纹、虹膜、热场等。

传感器在应用上以传感器节点形式出现，传感器节点将传感器获得的模拟电量数字化以便存储后要求发送时才发送，有些情况下原始感知的数据需要按照预置的判据规则进行处理，例如超过某一限度才报出，在报出时还需要附带时间标签与位置标签，因此传感器节点需要有定位功能，传感器节点还有电源或能量转换与存储功能。在ITU-TY.2221建议中，传感器节点被定义为由传感器和可选的能够检测数据处理及联网的执行元件组成的设备。

传感器节点通常在比较恶劣的环境下工作，也会因电能不足而失效，因此对单个传感器节点的可靠性无法期望过高，解决的办法是使用多个传感器节点并互联成网络，既有多数判决的用意也可扩大覆盖范围。在ITU-TY.2221建议中，传感器网被定义为包含互联的传感器节点的网络，这些节点通过有线或无线通信交换传感数据。

3.物联网

物联网（InternetofThings）的概念最早在1998年由美国MIT大学的KevinAshton教授提出，把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成物联网，着重的是物品的标记。2005年ITU以InternetofThings为题发布互联网报告[3]，强调物品联网。近年来物联网再度受到关注，但聚焦点是它的智能服务特性。

欧盟关于物联网的定义[4]：物联网是未来互联网的一部分，能够被定义为基于标准和交互通信协议、具有自配置能力的动态全球网络设施，在物联网内物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性，是拟人化的，使用智能接口并且无缝综合到信息网络中。2010年我国的中央政府工作报告所附的注释对物联网有如下的说明：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

传感