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序論:在您撰寫與物聯網相關的技術時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)16-0006-01
在當前信息技術不斷發展過程中,物聯網是其重要的組成部分,發揮著極為關鍵的功能。利用物聯網,可以將全世界各個行業、各個領域經過一些相似特性而緊密聯系起來。
1 物聯網的定義與發展
開始于20世紀末期,美國于網絡會議中第一次點明了物聯網的定義,延續至今,相關物聯網的內容已遍布全世界,同時受到人們的廣泛關注與好評。根據商品的傳輸特性分析發現,物聯網能夠被劃分為4方面內容,即表示、感知、處理及信息傳遞。至今,物聯網在物流行業、藥品制造行業、銷售行業等都表現出了良好的作用,例如:如今形成的在高速公路不需要停車就能夠收取資費、利用手機進行消費等功能都是通過物聯網實現的。依據世界有關人員猜測,在21世紀末,因為智能化水平的飛速提升,物聯網必將更大范圍的應用。
2 物聯網的體系結構
盡管物聯網的定義還沒有被統一,但其體系結構已經得到了人們一致的認識,可以劃分為感知層、網絡層及應用層三類,具體內容詳見圖1。
2.1 物聯網的感知層
對于整體的物聯網體系結構來講,感知層是其基礎,具備十分關鍵的功能。感知層是整體物聯網體系結構的起始,主要從事數據的收集及傳遞工作。利用GPS、攝像頭、識讀器等進行數據收集,然后經過藍牙、射頻識別、ZigBee等無線技術或現場總線等技術把收集的數據進行短途的傳遞,使其到達相應的設備中,從而為后續數據處理工作奠定基礎。
2.2 物聯網的網絡層
在物聯網的整體體系結構中,網絡層是基于現今的互聯網體系為基礎創建而成的。網絡層一般從事傳遞收集到的數據的工作,在整體物聯網系統中發揮十分重要的功能,將感知層收集及短距離傳遞到設備里的信息資料,利用長距離的傳遞方法傳遞到數控中心。物聯網的網絡層需要性能良好的互聯網為基礎,但是,就如今的互聯網情況來看,無法滿足數據傳遞的需求,所以,在一定程度上禁錮了物聯網的發展。因此,想要促進物聯網更深層次、更長遠的發展,就需要對當前的互聯網進行重新整合,提升性能。
2.3 物聯網的應用層
促進物聯網飛速發展的意義就在于應用。因此,物聯網整體的體系結構核心內容就是應用層。應用層主要把感知層收集及網絡層傳遞的資料接收過來,再經過一系列的數據處理與技術分析,從而對整體結構系統進行控制與判定,進而推動企業物聯網的發展。對于物聯網的應用層來講,其能夠劃分成以下幾部分內容,即應用程序及終端設備。他們一起肩負著物聯網在不同領域、不同行業中的功能。
3 物聯網的相關技術
3.1 識別
在整體的物聯網發展中,識別技術是進行數據收集的核心,負責整體數據的收集工作。識別技術進行收集數據一般是利用遠程微電子技術,進而能夠對電、光、聲、力、熱等信息進行收集,把收集到的資料傳遞給物聯網進行數據分析、處理。
3.2 感知
3.2.1 ZigBee技術
ZigBee技術作為一種無線傳遞技術,主要進行調頻及分組交換數據。該技術的優點在于其安全性強、價格較低、穩定性良好、適應性高,容量較大,耗能較少等。如今,ZigBee技術的應用范圍十分廣泛,并且在物聯網中也發揮出了良好的效用。其技術的缺點在于承載數據的性能較低,傳遞數據的距離較短,范圍較小。
3.2.2 藍牙技術
無線傳遞技術不僅包含ZigBee技術,同時還包含藍牙技術,其利用時分多址、高度調頻燈光方法進行數據傳遞。當前,藍牙技術的發展方向重點在于移動設備方面,能夠有效的簡化移動設備同計算機之間的數據傳遞過程,同時具備較強的工作效率,是一項應用廣泛、性能較好的數據傳遞方式。
3.2.3 射頻識別技術
射頻識別技術一般多應用于物聯網的感知層。這項技術是利用有線傳遞方式或無線傳遞方式把感知層收集的數據傳遞到數據庫里,同時利用互聯網實現數據的交換及共享。射頻識別技術一般由3方面內容組成,即電子標簽、讀寫器及天線。在這3方面內容里,天線用于進行信號的發送與接收,讀寫器用于數據的輸入與讀取,電子標簽用于數據的儲存與總結。射頻識別技術具備良好的環境適應性能,可以在每個行業及領域中進行使用。同時,射頻識別技術基本上完成了自動化運轉,并且工作效率也較高。在今天,安防行業、監控行業、文檔管理行業都廣泛應用射頻識別技術。所以,有理由相信,伴隨著物聯網的不斷發展,這項技術一定會得到更全面的使用。
3.3 信息的處理
在物聯網的相關技術使用過程中,信息的處理技術能夠實現人與電子計算機間的溝通。信息的處理技術一般是利用深入挖掘及計算數據的方法,進而高效處理數據信息,最后通過簡潔、清晰的界面方式把數據呈現在人們眼前,實現物聯網的全面應用。
4 總結
總而言之,對物聯網的體系結構及相關技術進行探討有助于推動物聯網技術的進一步發展,在現實生活中實現物聯網的廣泛應用,使人們的生活更加方便、快捷。因此,對物聯網的體系結構與相關技術進行探討是值得相關工作人員深入思考的事情。
【關鍵詞】 物聯網 EPC技術 RFID技術
引言:隨著經濟的快速發展,促進了信息技術的發展與應用,打破了地域的限制,消費者可以根據自己的需求,從不同的地區購買產品,增加了需求的不確定性,而商品購買也對物流、產品生產等提出了更高的要求。因此,EPC與RFID技g應運而生,讓人們可以在物聯網中查閱物流信息。
一、物聯網與EPC/RFID技術的概述
物聯網和EPC/RFID技術緊密結合。EPC/RFID技術必須以網絡為基礎,建立網絡體系,它會利用網絡現有的資源,并與世界各個地區建立連接,把各個點連在一其,變成一個大的實物互聯網。在物聯網中,包括數個組成部分,包括RFID電子標簽、識別設備、Savant服務器等,識別設備對商品EPC碼識別后,會變成一個指針,然后這個指針會在整個網絡資源中找到其所屬述的IP地址,得到商品的信息,再把信息交給軟件系統進行處理,并按照順序存放。因為每個商品的EPC碼都是獨一無二的,計算機需要建立一個信息數據庫,對信息進行匹配,把信息放在服務器中,進行信息的交換。
二、物聯網中EPC/RFID的條碼技術
EPC/RFID條碼技術的應用,會為每個商品貼上一個獨有的條碼,該條碼可以讓外部掃描人員指導包裹內商品的信息,是商品唯一的標識,為物流工作增加了便利。而原有的物流信息雖然也會采用條碼掃描的技術,但傳統的條碼技術存在很多不足。EPC/RFID條碼技術的優勢包括以下幾點:
首先,傳統條碼技術提供的條碼只是某類商品的統一條碼,掃描人員掃描后,很難得到單品的信息,條碼極易偽造[1]。但EPC的條碼包含了單品的各項信息,不易模仿。并且,讓條碼的讀取工作更加便捷,條碼屬于可視傳播技術的一種,掃描儀必須對準條碼,把全部條碼掃上后,才可以進行識別,而EPC的條碼采用是射頻標簽,在一定范圍內,通過射頻識別掃碼,有時候也可以穿過包裹,完成掃碼工作,提高了條碼的識別率。其次,EPC條碼可以長時間使用,它和紙型條碼不同,條碼表面光滑,在粉塵和油污環境中,也可以正常使用。同時,傳統條碼技術一旦進行更改,就要把已經貼上的條碼撕下來,重新粘貼,但RFID是電子標簽,如果需要更改,即可把條碼掃描到電腦上,對條碼內的信息重新編輯,然后保存即可,可以調整條碼內部的結構。而為了保證物流的安全,人們可以對電子標簽設置密碼,有良好的的保密性。最后,條碼技術主要用于自動結算設計,雖然它已經在其他領域取得一定的成果,但由于自身某些因素的限制,其在物聯網中的應用仍受到一定的限制。
三、物聯網與EPC/RFID技術未來的應用方向
物聯網技術的應用,可以為電子商務營造一個良好的發展環境,讓電子商務健康發展。它可以讓顧客以網絡為平臺,瀏覽任意一家商店所有的商品,增加了選擇的機會。并且在物流領域,RFID電子標簽的使用,可以讓倉儲實現自動化管理,對物流信息進行跟蹤,控制整個供應鏈,自動分配產品,并做好產品的防偽工作[2]。在生產過程中,運用RFID電子標簽可以提高管理的水平,加大管理力度。其應用方向主要包括以下幾方面:
3.1零售業
現在,人們去超市購物后都會到收銀臺結賬,而EPC/ RFID技術的應用,人們只需把自己的賬戶輸入到超市的系統中,把需要的商品放到購物車中,超市會通過系統,自動計算商品的價格,在消費者的賬戶中扣除即可。同時,這種方法也可以讓人們把身上已經開封或在其他地方購買的物品帶進超市,減少了不必要的誤會與麻煩。
3.2物流業
這一技術在物流業中的應用,可以減少多余的工作步驟,減少人力、物力的消耗,提高了物流工作的效率。物流人員對包裹進行分類時,可以通過掃碼,把包裹放到指定的區域,加快了工作的速度。
3.3制造業
企業在生產或制造過程中,把各項生產過程變成電子標簽,可以讓生產信息自動輸入到系統中,準確記錄生產的各項數據以及最后的結果,對各個加工環境實時追蹤,管理信息。
3.4有效防偽
RFID的電子標簽可以有效避免商品信息被拷貝,減少了假冒產品的出現。
結語:物聯網與EPC/RFID技術在各方面的應用,有一定的必然性,同時也有一定得優勢,因此,相關技術部門要根據目前的應用現狀,制定相應的戰略,并根據這一戰略,在不同的行業中嘗試應用,得到各行業的支持,特別是一些龍頭企業的支持。
參 考 文 獻
【關鍵詞】物聯網 體系結構 技術
隨著現代信息技術的迅猛發展,物聯網技術也隨之出現,并且在眾多領域迅速推廣,如:零售與物流等,但目前,關于物聯網的研究仍處于初級階段,缺少其體系結構與相關技術的研究報道。因此,本文結合物聯網研究存在的不足,重點分析了其體系結構、相關技術,旨在為其發展奠定堅實的理論基礎。
1 物聯網的概況
物聯網的應用價值巨大,其發展前景廣闊,因此,其相關研究得到了學術界的廣泛關注,同時工業界也給予了高度重視。但目前,關于物聯網的相關內容仍十分模糊,如:基本含義、體系結構及相關技術等。
根據國際電信聯盟可知,物聯網促進了物與物、人與物及人與人的互連,在其基本含義基礎上,可總結一下幾點特點:
1.1 物的廣泛性
物聯網中的物涵蓋范圍較廣,不僅包括物理實體,也囊括了虛擬實體,此時的物存在于時間與空間,在對其進行發現與識別過程中,主要是借助其屬性實現的;
1.2 信息的傳遞與共享
物聯網的基礎為感知外界物理信息,借助RFID技術有效發現與識別物,并采用傳感器節點,進而實現了對環境信息的動態感知,此后在通信技術支持下,使信息得到有效傳遞,同時,在感知子網和既有互聯網絡融合背景下,信息數據便具有了共享性;
1.3 管理與控制
互聯網在管理數據時,主要是利用計算機技術實現的,其管理具有明顯的智能化特點,在決策信息反饋后,其將實現對物體與環境的控制。
對于物聯網而言,其中涉及的人與物在任何時間、地點及網絡中均呈無縫融合,因此,它作為新型的智能互聯網絡,保證了人與物、物與物、人與人間信息的有效連接。
2 物聯網的體系結構
當今,信息技術快速發展,在先進技術支持下,物聯網利用開放型協議,滿足了各種應用的需求,同時它也實現了數據與互聯網的有機融合。根據相關文獻報報道,了解了物聯網的含義及特點,在此基礎上,對物聯網的五層體系結構進行了分析,旨在豐富其理論研究。
物聯網主要是由數據識別與感知層、數據傳遞網絡層、資源管理層、信息處理層、具體應用層等構成的。在物聯網發展與應用過程中,其基礎層便是數據識別與感知層,其具體構成包括識別器、傳感器、接入網關等,利用不同的工具對數據進行采集,此后借助無線網絡技術或其他高新技術設備等,傳遞數據,最后后臺將對收集的數據進行處理。數據傳遞網絡層在互聯網中扮演著重要的角色,它主要是對上層的數據進行傳遞,它不僅保證了數據的遠距離傳播,還提高了數據的真實性與有效性,但當前,物聯網數據的網絡傳遞要求應具備較高的互聯網技術支持,而偏低的互聯網技術水平,制約著物聯網的發展,因此,相關人員仍需展開深入的研究,通過升級等手段,促進互聯網技術發展。資源管理層主要是對資源進行初始化,通過實時監測,以此掌握其運行狀況,并對各個資源進行有效的協調,進而促進跨域資源實現交互;信息處理層主要是主要是對感知數據進行理解、推理與決策,同時也提供數據查詢、存儲、分析及挖掘等;應用層通過對感知數據的分析處理,根據用戶的需求,為其提供不同的服務,其應用類型較為豐富,具體有監控型、控制型與掃描型等。
3 物聯網的相關技術
3.1 標識技術
物聯網作為大型網絡,其借助智能設備與互聯網,促進了不同物體的互連,其中涉及的物具有廣泛性與復雜性,在實際應用過程中,首要問題便是有效識別物。物的標識技術主要是利用全局唯一值對物體進行標識,此技術的本質便是對物聯網中物進行編碼,從而使物具有了數字化的特點。在編碼過程中,需遵循不同的規則,常見的編碼有EPC、IPV6等,各編碼間的規則各異,存在映射與兼容問題,因此,在物聯網發展過程中,應對其給予關注。
無線射頻身份識別即RFID,它作為識別技術的一種,具有非接觸式。在實際識別過程中,利用射頻信號對目標展開自動的識別,并采集相關的數據。此技術對物體的識別具有唯一性,從而保證了其在通信或信息處理中定位的準確性與管理的有效性。
3.2 感知技術
物聯網中較為重要的組成部分便是數據產生、獲取、傳輸、處理及應用,在獲取數據過程中,需要智能化與信息化的設備,常見的數據采集設備由傳感器、紅外感知設備及全球定位系統等。傳感器即sensor,它主要是對外部環境信號進行探測,包括光、熱、力及聲等,它為物聯網提供了原始數據,由于其獲取的物的信息具有動態性,進而物擁有了感知外部世界的能力。
3.3 通信技術
物聯網中數據傳遞主要是利用網絡與通信技術實現的,其中通信技術有兩種類型,分別為短距離無線通信與廣域網通信。前者涉及的技術主要有WLAN技術、RFID技術、藍牙技術及ZigBee技術等,在上述技術支持下,無線通信網絡具有了簡單的結構、較低的功耗及成本,但在實際應用中也存在不足,最為嚴重的便是干擾問題。后者涉及的技術主要有IP互聯技術、移動通信技術與衛星通信技術,它為物聯網提供了遠程數據傳輸服務,但在實際應用中需要對不同的技術進行整合,在此基礎上,才能夠保證網絡環境的多元化與交互性。
3.4 信息處理技術
物聯網中采用的信息處理技術,融合了數據挖掘、智能計算、機器學習等,在對物體相關內容進行智能處理與分析后,將結果交付給用戶。物聯網通過變革,使物與人實現了直接的交流,在智能化的網絡中,物擁有了思想,從而推動了物聯網的發展。
4 總結
綜上所述,物聯網技術作為科學技術發展的重要方向,其相關內容的研究得到了各個領域人們的廣泛關注。本文介紹了物聯網的含義、特點、體系結構與相關技術,旨在為其發展提供理論保障。
參考文獻
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關鍵詞 物聯網;傳感器;網絡;計算機
中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2017)180-0026-02
1 物聯網相關概念
所謂物聯網就是在現有互聯網的基礎上進行擴展,實現各種物品的互聯互通,物聯網與云計算、移動互聯網是未來互聯網技術發展的三大方向,是行業的方向標,許多國家甚至將其作為戰略性發展行業予以規劃。簡言之,物聯網技術就是通過傳感器技術,將傳感設備收集到的作業環境的各種模擬信號轉變為計算機系統可以識別的數字信號,再通過通信信道,將其傳送到遠端的控制中心,遠端控制中心根據用戶既定值,做出數據分析和判斷,將超過或低于閥值的數據通過控制信號再傳送到終端的控制器進行相應的調整,使得整個系統運行在實時、動態、監控、預警的智能化控制系統下。由此可見,物聯網技術為人們實現了高度智能化的生產生活控制。
2 物聯網技術發展所依脫的技術分析
2.1 傳感器技術
傳感器技術是物聯網發展的關鍵技術,物聯網所控制的各個終端處理器,就是依靠數量豐富的傳感器設備進行環境的實時監控,離開了傳感技術,就好像沒有知覺和感官的人體,更別談智能控制。傳感器設備要具有高度穩定性、運行可靠性,同時無論是體積、還是檢測靈敏度都越來越好,這得益于近年來快速發展的電子控制技術,芯片生產工藝的大幅度提升,以智能停車場的火災監控系統為例,其傳感器就包括了數量繁多的煙感、溫感、光感、熱輻射等控制感應器,通過這些傳感器,可以將停車場環境的實時數據進行有效的監控,一旦高出既定閥值,數據通過控制系統進行預警,聯動設備也開始工作,這種高度智能化控制,都需要傳感器設備發揮重要的感作用。總之,傳感器技術作為關鍵的物聯網技術之一,有著極其重要的環境數據傳感作用。
2.2 網絡傳輸
如果將物聯網信息系統比作是一個有機運行的人體的話,那么網絡傳輸技術則是人體分布于各處的神經,通過網絡傳輸系統,實現了終端控制設備與數據中心的信息交換,才得以實現數據的有效控制。網絡傳輸在物聯網方面有著更高的要求主要體現在3個方面,首先是傳輸的數據帶寬要求更高,無論是傳感器設備、終端控制器還是數據中心他們彼此需要實時數據的交換、如果信道帶寬不能滿足要求,對于一些實時數據的處理就會產生較大的延時,不利于精細化的控制;其次是網絡速度的要求,物聯網環境下傳輸的數據不僅僅局限于簡單的控制數據,往往還進行視頻、聲音等數據的實時傳輸,這些容量較大的數據,在網絡傳輸速度一定的條件下,同樣會產生較大的延時,不利于系統的實時控制,這也是各個國家爭相發展4G/5G高速網絡的關鍵;最后則是網絡傳輸協議、地址分配的標準,目前傳統的基于IPV4的網絡地址分配面臨地址枯竭等問題,同樣的傳輸協議行業標準還未出現,非標準化的控制協議對于實現統一化的管理和設計是嚴重的阻礙。由此,做好網絡傳輸方面的技術保障對于物聯網技術的發展同樣至關重要。
2.3 數據處理中心以及終端控制器
物聯網的數據處理中心是相對于終端控制器的,終端控制器是分布于各類“實物”上的微型計算機系統,是對實物進行局部性控制的關鍵,通常和各類的傳感設備相連接,再通過一定的通信線路與數據處理中心相互聯通;數據處理中心則是控制全局性的中央計算機系統,協調各個終端設備的數據信息,使整個系統運行在實時、動態、精細的控制之下。終端控制器可以是單片機系統,也可以是各種嵌入式的ARM系統,其中單片機系統在體積、價格方面都有著較大的優勢,而ARM系統設備則是在功能豐富度方面、運算速度方面有著更大的優勢,用戶應根據需求進行合理的選擇。數據處理中心一般都由微型計算機進行擔任,其運算速度和控制協調能力更加強大,總之作為整個物聯網技術的指揮控制“大腦”,各種控制設備同樣發揮著不可忽視的作用。
2.4 相關行業技術
行業相關技術則是與物聯網應用的具體環境有著直接關系,物聯網廣泛應用于居家、生產控制、安全監測等諸多領域,每個領域都有著其行業的獨特知識結構,因此根據物聯網系統所應用的具體環境,一些特定于各個領域的控制處理設備還是比較多的,以居家為例,其更多的是各類居家用電設備、家電等物件的控制居多,由此可見物聯網技術是一種技術大融合的信息系統,離開了相關行業技術也是很難發揮其應有的作用的。
3 物聯網與相關技術的結合應用介紹
3.1 智慧家庭
物聯網與各種家電、生活用具、門窗傳感器等的組合構成了智慧家庭的基本結構,物聯網利用分布于各個居家用品上的傳感設備和終端控制器,收集居家環境下的各類數據,例如溫濕度、煙霧度、光輻射強度、門窗關閉數據等等,使得整個居家環境都處于動態、實時的監控下,數據處理中心根據這些實時數據進行實時監控和預警,可以通過短信、互聯網信息等將居家環境信息發送到遠程用戶的移動設備上,實現了便捷、安全、舒適的現代化居家控制。
3.2 智能安全建筑
安全建筑并不是不會發生諸如火災、水災等災害的建筑物,而是通過物聯網技術將整個建筑的災情情況進行實時的監控處理,一旦出現了某種災情,進行實時預警,并且通過警報等形式通知建筑物人員,同時啟動各種聯動消防設備,進行聯動災情處理,而人的某方面作用逐漸被淡化,用戶可以更加專注于災情控制的某些方面,從而有效降低了災情帶給建筑物的傷害,提高了災情的可控性,減少了人財物等諸多方面的損失。實現建筑安全的智能可靠控制。
3.3 智慧城市
智慧城市則是將城市的各個功能例如道路情況、紅綠燈情況、天氣氣候等情況,利用龐大的物聯網技術進行實時的動態監控,通過智能的數據控制中心,給予人們城市生活預警,使得整個城市的運行更加高效和現代化,當然,這種智慧型城市,簡單的依靠物聯網技術是遠遠不夠的,還需要大數據云計算處理技術的支持,畢竟這種城市型數據的復雜度不是簡單的智慧家庭、智能安全建筑所能夠比擬的,需要極強的數據控制處理中心進行數據分析和動態操作。
3.4 其他方面
除了上述介紹的幾個方面物聯網技術還廣泛應用于現代物流應用、生物工程領域、以及智慧電網等各方面,相信隨著物聯網技術的進一步發展,這種高度智能化的控制預警必將帶給人們更加高品質的生活。
4 結論
綜上,物聯網技術涉及到了諸多的先進技術,通過各類技術的有機結合實現了豐富多彩的物聯網系統,帶給人們生產、生活的極大便利。
參考文獻
[1]鄭紀業,阮懷軍,封文杰.農業物聯網體系結構與應用領域研究進展[J].中國農業科學,2017(4):657-668.
關鍵詞:物聯網;體系結構;技術
中圖分類號:TP391.44 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 20-0000-02
物聯網是新型信息技術的重要組成部分,可以將全球范圍內不同行業、不同領域的物品按照其內在聯系緊密的關聯在一起,實現億萬種商品之間的互聯,物聯網的產生將會對人們的生活方式和社會的發展產生巨大的影響,從產生之后就受到前所未有的重視。
1 物聯網概念的產生背景及發展歷程
物聯網的概念最初是在1999年美國召開的移動算和網絡國際會議上提出的,到2008年,物聯網的概念已經初步普及,逐漸受到世界各國的廣泛關注,物聯網產業鏈將商品的傳輸分為表示階段、感知階段、處理階段和信息傳送階段,截止到目前,物聯網技術已經在零售、物流、制藥等領域得到了一定的應用并取得初步成果,如已經投入使用的手機錢包系統和高速公路不停車收費系統就是物聯網應用的實例,據專家預測,在2020年以后人類將進入智能化時代,物聯網將得到廣泛的應用。下面,就對物聯網的相關技術及體系結構進行一定的剖析。
2 物聯網的體系結構
2.1 數據感知層
數據感知層是物聯網結構的基礎,主要利用讀寫器、攝像頭、GPS、RFID技術以及識讀器等實現數據的采集過程。作為物聯網結構的第一層,感知層發揮著十分重要的作用,感知層包括數據采集和數據短距離傳輸兩部分,利用讀寫器、攝像頭、GPS等技術采集數據,并通過藍牙、ZIGBEE、工業現場總線等有線或無線傳輸技術將所采集的數據傳輸到網關設備,為數據的后臺處理做好基礎。
2.2 數據傳輸網絡層
物聯網的數據傳輸網絡層是基于現有的互聯網組建而成,肩負著出傳輸數據的功能,是物聯網關鍵結構,主要將感知層采集的數據進行遠距離的傳輸,網絡層對互聯網的要求較高,目前的互聯網技術并不能完全滿足網絡層的需要,在一定程度上制約了物聯網的發展,因此,要實現物聯網的全面發展,必須對現有的互聯網技術進行整合和更新。
2.3 應用層
應用是物聯網發展的目的,應用層的功能就是把感知層和網絡層采集傳輸來的數據進行分析和處理,根據系統做出正確的控制,以便實現實際上的管理和應用,實現人機的互動。應用層可以分為應用程序層和終端設備層,兩者共同作用實現物聯網跨領域,跨行業之間的應用。
3 物聯網涉及的技術
3.1 傳感器識別技術
在物聯網中,傳感器技術在數據采集的過程中發揮著重要作用,是物聯網中不可或缺的信息采集手段,傳感器技術主要采用微電子技術原理實現數據的采集,可以探測熱、力、光、電、聲等信息,為物聯網中的數據加工提供原始數據,是物聯網技術的基礎。
3.2 感知技術
(1)RFID技術。RFID技術是物聯網感知層的關鍵性技術之一,RFID技術通過有線或無線的方式將數據信息自動識別并匯總至中央信息數據庫,通過互聯網技術實現數據信息的交換和共享。RFID技術主要由電子標簽、讀寫器和天線三部分組成,電子標簽實現了數據的儲存功能,讀寫器實現了數據的寫入和讀出功能,天線主要用于發射和接受信號。RFID識別速度快、自動化程度高、對環境適應性強,應用領域廣泛,目前,RIFD技術已經在安防、監控、文檔管理等領域得到了廣泛的應用,有廣闊的前景。
(2)ZIGBEE技術。ZIGBEE是一種介于藍牙和無線標記技術之間的低功耗無線傳輸技術,主要采用調頻和分組交換技術實現數據的通信,ZIGBEE功耗低、網絡容量大、工作頻段靈活、可靠性高、成本低、安全性高,目前,已在多種領域實現了應用,但是ZIGBEE技術通信范圍相對較小,一般是能承受數據流量小的業務,但是,在物聯網的應用上依然有著廣泛的前景。
(3)藍牙技術。藍牙是一種短距離的無線傳輸技術,主要采用時分多址、高速調頻等技術實現短距離內數據的傳輸和通信,藍牙技術可以實現移動設備之間的通信,能夠在一定程度上簡化移動設備和計算機之間的通信,是數據的傳輸更加高效迅速,藍牙技術的應用非常廣泛。
3.3 網絡融合技術
網絡融合技術充分的利用了互聯網的通信優勢資源,根據應用環境的不同,制定靈活的組網形式,為用戶提供了豐富有效的網絡服務,未來的物聯網將不再是單一的網絡結構,會朝著多種網絡融合方向發展。
3.4 信息處理技術
信息處理技術是物聯網實現人機對話的手段,主要通過數據挖掘、智能計算等科技手段將受到的數據進行處理、分析,將處理結果用簡潔明了的方式呈現給用戶,從而實現物聯網的應用的最終目的。
4 物聯發展存在的問題
首先是技術標準問題。標準是一種交流規則,關系著物聯網物品間的溝通。各國存在不同的標準,因此需要加強國家之間的合作,以尋求一個能被普遍接受的標準。
其次是安全的問題。物聯網中的物品間聯系更緊密,物品和人也連接起來,使得信息采集和交換設備大量使用,數據泄密也成為了越來越嚴重的問題。如何實現大量的數據及用戶隱私的保護,成為待解決的問題。
第三,協議問題。物聯網是互聯網的延伸,在物聯網核心層面是基于TCP/IP,但在接入層面,協議類別五花八門,CPRS、短信、傳感器、TD-SCDMA、有線等多種通道,物聯網需要一個統一的協議基礎。
第四,終端問題。物聯網終端除具有本身功能外還擁有傳感器和網絡接入等功能,且不同行業需求各異議,如何滿足終端產品的多樣化需求,對運營商來說的一大挑戰。
第五,地址問題。每個物品都需要在物聯網中被尋址,就需要一個地址。物聯網需要更多的IP地址,IPv4資源即將耗盡,那就需要IPv6來支撐。IPv4 向IPv6過渡是一個漫長的過程,因此物聯網一旦使用IPv6地址,就必然會存在與IPv4兼容性問題。
第六,費用問題。目前物聯網所需的芯片等組件的費用較高,若把所有物品都植入識別芯片花費自然不少,如何有效解決這一問題仍需考慮。
第七,規?;瘑栴}。規模化是運營商業績的重要指標,終端的價格、產品多樣性、行業應用的深度和廣度都會地用戶規模產生影響,如何實現規?;蔷哂写逃懙膯栴}。
第八,商業模式問題。物聯網在商業應用方面的業務模式還不是很明朗,商業模式問題值得更進一步探討。
第九,產業鏈問題。物聯網所需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等上游技術和產業已成熟或基本成熟,而下游的應用也單體形式存在。物聯網的發展需要產業鏈的共同努力,實現上下游產業的聯動,跨專業的聯動,從而帶動整個產業鏈,共同推動物聯網發展。
要建立一個有效的物聯網,有兩大難點必須解決:一是規模性,只有具備了規模,才能使物品的智能發揮作用;二是流動性,物品通常都不是靜止的,而是處于運動的狀態,必須保持物品在運動狀態,甚至高速運動狀態下都能隨時實現對物品的監控和追蹤。
實現物聯網,首先必須在所有物品中嵌入電子標簽等存儲體,并需安裝眾多讀取設備和龐大的信息處理系統,這必然導致大量的資金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物聯網的發展將受到限制。已有的事實均證明,在現階段,物聯網的技術效率并沒有轉化為規模的經濟效率,目前的所謂物聯網應用也沒有一個在商業上獲得了較大成功。例如,智能抄表系統能將電表的讀數通過商用無線系統(如GSM短消息)傳遞到電力系統的數據中心,但電力系統仍沒有規模使用這類技術,原因在于這類技術沒有經濟效率。
參考文獻:
[1]邱小明.物聯網體系結構及關鍵技術研究[J].電腦知識與技術,2011,07(28).
[關鍵詞]物聯網;國際電子商務;RDIF;影響
[中圖分類號]F724[文獻標識碼]A[文章編號]1005-6432(2014)31-0018-02
1引言
物聯網是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網被認為是下一個推動世界高速發展的重要生產力,在我國物聯網被列為國家“十二五”期間重點發展的戰略性新興產業。2012年2月14日,中國的第一個物聯網五年規劃――《物聯網“十二五”發展規劃》由工信部頒布。我國正大力推動物聯網關鍵技術研發和在重點領域的應用示范,力求“十二五”期間實現物聯網核心技術的重大突破。本文將圍繞物聯網在電子商務方面的應用問題展開分析,總結學者的不同觀點,追溯物聯網的本質和主要技術,分析其在電子商務中產生的巨大影響及作用機制,并做出簡要評論。
2國外相關研究綜述
2.1物聯網內涵方面的研究
目前,國外業界比較有代表性的物聯網的定義有以下幾種:
(1)美國麻省理工學院Auto-ID研究中心1999年最早提出的物聯網(Internet of Things)定義為:把所有物品通過射頻識別(RFID)和條碼等信息傳感設備與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理功能的網絡。RFID 標簽可謂是早期物聯網最為關鍵的技術與產品環節,利用RFID技術,通過計算機互聯網實現物品或商品的自動識別和信息的互聯與共享。
(2)歐盟第七框架下 RFID 和物聯網研究項目簇(Cluster of European Research Projects on The Internet Of Things:CERP-IoT)于2009年9月的《物聯網戰略研究路線圖》研究報告認為,物聯網是未來互聯網的一個組成部分,可以被定義為動態的基于標準的和可互操作的通信協議且具有自配置能力的全球化網絡基礎架構。
(3)按照國際電信聯盟(ITU)的定義,物聯網主要解決物品與物品,人與物品,人與人之間的互聯。但是與傳統互聯網不同的是,H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接,從而使得物品連接更加的簡化,而H2H是指人之間不依賴于PC而進行的互聯。
2.2物聯網技術方面的研究
美國很多大學在無線傳感器網絡方面開展了大量工作。如加州大學洛杉磯分校的CENS實驗室、WINS實驗室、NESL實驗室等。麻省理工學院獲得了DARPA的支持,從事著極低功耗的無線傳感器網絡方面的研究。奧本大學也獲得DARPA支持,從事了大量關于自組織傳感器網絡方面的研究,并完成了一些試驗系統的研制。賓漢頓大學計算機系統研究實驗室在移動自組織網絡協議、傳感器網絡系統的應用層設計等方面做了很多研究工作。
除了高校和科研研究所之外,國外的各大知名企業也都先后參與開展了無線傳感器網絡的研究??藸査共┕臼菄H上率先進行無線傳感器網絡研究的先驅之一,旗下的無線傳感器網絡硬件產品眾多(包括IRIS,MicaZ,Imote2等),為全球超過2000所高校以及上千家大型公司提供無線傳感器解決方案。目前Crossbow公司與軟件巨頭微軟、傳感器設備巨頭霍尼韋爾、硬件設備制造商英特爾等都建立了合作關系。這些都為無線傳感器網絡進一步的發展以及最終的商業化奠定了堅實的基礎。
3國內相關研究綜述
3.1物聯網含義方面的研究
我國在2010年3月的政府工作報告中對物聯網有如下的說明:(物聯網)是指通過信息傳感設備,按照約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡。
石亞萍(2011)將物聯網定義為通過各種信息傳感設備,如傳感器、射頻識別(RFID)技術、全球定位系統、紅外線感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術,實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程,采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息,與互聯網結合形成的一個巨大網絡。
我比較傾向于張立志(2012)對物聯網的定義:通過射頻識別裝置、無線傳感器、全球定位系統、地理信息系統等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
3.2物聯網對電子商務發展的影響研究
孫瑋(2011)從企業庫存管理、支付環節、物流方面等方面闡述了物聯網對電子商務的推動作用。在電子商務企業倉庫管理中,物聯網技術可以通過對庫存物品信息的實時感知,形成自動化庫存,實現整個網上零售營銷體系信息共享的目的;在支付環節中,網上零售商可以加強與電信運營商之間的合作,探索比較合理的新商業模式,發展多樣化的手機支付業務;在物流方面,通過物聯網和GPS技術相結合的方式,將配送包裹模塊化,讓消費者、網上零售客戶和物流公司三方實時獲悉貨物的路線。孫瑋認為電子商務在發展中遇到了瓶頸,而物聯網的興起會使問題得到妥善解決,促使電子商務更好更快發展。
4結論
從現有研究來看,有關物聯網對電子商務發展的影響研究成果較多,研究方法相對比較成熟。目前關于物聯網對我國電子商務發展的影響比較一致的結論有:物聯網能夠提升庫存管理效率、優化網絡營銷環境、改善物流質量、提高售后服務、提升客戶滿意度等。進一步考察不難發現,已有的研究也存在一些不足:如在研究框架上,國內學者對物聯網影響電子商務發展的作用機制的分析極為少見。而要應用物聯網相關技術作用于電子商務,使電子商務更好更快發展又必須清楚其影響機理,因而這方面的研究亟待加強。
在今后一段時間內,國內的研究應從以下幾個方面進行深入:首先,強化物聯網影響電子商務發展的理論機制分析;其次,創新物聯網影響電子商務發展的相關分析方法;再次,拓寬分析范圍,即分析物聯網對電子商務不同模式發展的影響,以期為指導實踐提供有價值的參考。
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關鍵詞:智能交通控制;物聯網;RFID;嵌入式;模糊控制
中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2011)10-2375-02
Things Related Technology Based on Intelligent Traffic Control System
ZHANG wei
(Faculty of Information Science and Technology, Baotou Teachers College, Baotou 014030, China)
Abstract: Intelligent Transportation System is currently the leading edge of transportation research, but things are a major information technology development and opportunities for change, there will be areas of Things RFID, embedded and other related technologies used in Intelligent Traffic Control System , fuzzy control method is more efficient and stable traffic control.
Key words: intelligent traffic control; things; RFID; embedded; fuzzy control
隨著城市化程度的提高,交通問題已經成為經濟社會發展中普遍面臨的重要問題,交通流與道路上的車輛數密切相關,目前,我國機動車保有量近2億輛,經常發生交通堵塞,如何保證交通的暢通和安全已成為政府部門進行社會管理的一個關鍵議題。目前我國面臨的交通問題說明交通控制在經濟社會發展中的重要性,智能交通系統的設計應用的現實意義凸現出來。通過提高智能交通控制系統的設計水平可以減少交通事故,增加交通安全;緩和交通擁擠,提高交通效益;減少環境污染,降低能源消耗。物聯網技術作為當今世界信息技術研究領域的熱點已得到各國的重視,其應用十分廣泛,將對人類的生產生活產生巨大的影響。智能交通系統是一個涉及面廣、綜合各種高新技術的研究領域,自然也成為了物聯網技術研究應用的重點。下面著重介紹基于射頻識別(RFID)技術、嵌入式技術等物聯網相關技術的城市智能交通控制系統的設計。
1 物聯網及其應用
“物聯網”(Internet of Things)是指將各種信息傳感設備及系統,如傳感器網絡、射頻標簽閱讀裝置、條碼與二維碼設備、全球定位系統和其它基于物-物通信模式(M2M)的短距無線自組織網絡,通過各種接入網與互聯網結合起來而形成的一個巨大智能網絡。如果說互聯網實現了人與人之間的交流,那么物聯網可以實現人與物體的溝通和對話,也可以實現物體與物體互相間的連接和交互。物聯網被看作信息領域一次重大的發展和變革機遇,它將被廣泛應用于物流管理、智能交通、智能電網、智能家居、安防監控等領域。2009年以來,一些發達國家紛紛出臺物聯網發展計劃,進行相關技術和產業的前瞻布局,我國也將物聯網作為戰略性的新興產業予以重點關注和推進。
2 智能交通系統結構
城市道路交通控制系統可以從不同的角度進行分類。從空間關系上可以把城市交通系統分劃為“點、線、面”三個層面,即單交叉口、交通干線和區域網絡三種控制;由于所采用的技術方法的不斷發展又把城市交通控制分為定時控制、感應控制、智能控制等。
智能交通系統是將人工智能的理論和方法用于解決交通問題的一套綜合系統。人工智能理論的快速發展為智能交通系統的研究提供了智能方法,利用這些方法可以解決交通控制領域中很多過去無法解決的問題。本系統利用視頻識別(RFID)、嵌入式、模糊控制等物聯網相關技術按照多智能體系統結構對交通系統進行設計。
多智能體系統是分布式人工智能的一個重要分支,目標是將復雜的大系統構造成小的子系統,各子系統之間為便于管理,能夠相互通信、相互協調。通過子系統的自治和相互協調可以來解決復雜系統的控制問題。由于城市交通網絡的復雜性和實時性,比較適合應用多智能體系統結構進行智能控制。本文按照該結構設計智能交通控制系統結構如圖1所示。其中,利用RFID技術進行車流量信息檢測,利用嵌入式技術設計開發交通信號控制機,智能算法采用模糊控制。
在該交通系統結構圖中,路段智能體能夠實時更新單個路段的流量數據,并將交通流數據提供給相連接的路口用于信號配時;區域智能體通過分析區域交通流信息來協調路段之間交通流的動態平衡;位于交通控制中心的管理智能體統一協調各區域交通運行。
3 基于RFID的流量檢測技術
RFID是利用射頻信號通過空間電磁耦合在無接觸的情況下實現信息識別和傳遞的技術。RFID系統作為一種無線系統,僅有兩個基本器件,再結合EPC編碼技術,使得每個射頻標簽都具有唯一的編碼,非常適用于海量物品的檢測、跟蹤和控制。該技術易于操控,簡單實用,并且可同時識別多個標簽以及可識別高速運動的情況?,F在,RFID技術已經在交通領域得到越來越多的應用。
應用RFID技術的車流量檢測系統是在交叉路通信號燈上游安裝閱讀器,閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號,裝有RFID標簽的車輛進入天線工作區域時產生感應電流,送出自身信息。接收天線接收到標簽發送來的信息,由閱讀器讀取信號并對其進行處理,得出車輛通行的頻率,再將數據傳給智能控制系統,智能系統根據反饋的信息,作出如何調整交通信號燈轉換周期的決策。
4 基于嵌入式技術的信號控制器
為了滿足嵌入式應用的特殊要求,嵌入式技術應運而生,各種針對性的芯片不斷出現,其中ARM公司的ARM系列芯片應用較為廣泛。ARM是Advanced RISC Machines的縮寫,它在工作溫度、抗干擾、可靠性等方面都做了各種增強,并且只保留和嵌入式應用有關的功能。隨著物聯網產業的不斷發展,對各種小型智能設備的需求不斷增強,嵌入式技術已經越來越得到人們的重視,特別在智能交通領域,交通現場環境對智能開發平臺的軟硬件有比較具體的要求,嵌入式技術由于其高度的靈活性已經成為一種最優選擇。嵌入硬件平臺可以很好地實現現場數據的采集、傳輸、控制、處理等功能,并具能夠進一步擴展。嵌入式軟件系統主要包括嵌入操作系統、系統初始化程序、設備驅動程序、應用程序4個模塊。
本系統采用嵌入式模塊進行信號控制,采用擁有200 MHZ的ARM920T內核的EP9315處理器,是高度集成的片上系統處理器,能夠滿通控制實時運算需求。該模塊集成了多種通信接口,與流量數據檢測設備及信號控制機的通信可以通過串口或者CAN口實現,由以太網接口完成與控制中心的通信。人機交互部分是工作人員在特殊情況下進行現場調試的重要組成,輸入部分包括8×8鍵盤陣列,PS/2接口和觸摸屏,輸出部分包括LCD,VGA顯示器,IDE和CF卡槽以及USB接口。JTAG及串口調試部分提供了系統開發調試時的接口,以實現程序下載、運行調試等功能。
5 交通信號模糊控制
對路段智能體而言,當單個交叉通需求較小時,信號周期T應短一些,但一般不能少于P×15s(P為相位數)以免某一相位的綠燈時間tgi小于15s使車輛來不及通過路口影響交通安全。當交通需求較大時,信號周期T則應長一些,但一般不能超過120s,否則某一方向的紅燈時間將超過60s,駕駛員心理上不能忍受。當交通需求很小時,一般按最小周期運行。當交通需求很大時,只能按最大周期控制,此時車輛堵塞現象已不可避免。
模糊控制器的設計包括:確定模糊控制器的結構,即根據具體的系統確定其輸入、輸出變量;輸入輸出變量的模糊化,即把輸入、輸出的精確量轉化為對應語言變量的模糊集合;模糊推理決策算法的設計,即根據模糊控制規則進行模糊推理,并決策出輸出模糊量;對輸出模糊量進行解模糊判決,即通過各種解模糊方法完成由模糊量到精確量的轉化,實現對被控對象的控制。
交通需求通常用交叉口停車線前的排隊長度即停車線前相隔一定距離(通常為80~100m)的兩檢測器之間的車輛數來表示。建立模糊表如表1和表2所示,根據日??刂平涷灴傻萌绫?所示模糊控制規則表。表中L表示車輛排隊長度,G表示綠燈時間。
6 結束語
智能交通控制系統是一個涉及面較廣,需融合各種高新技術的研究領域。本文結合RFID、嵌入式等物聯網相關技術,提出了一套基于模糊控制算法的多智能體城市交通控制方案。不僅為實現智能交通控制提供一種借鑒,同時為相關工程技術方法的推廣應用進行了嘗試。未來智能交通系統整體水平的提高需要集合各種專業技術手段,而物聯網相關技術的發展必將顯著提高城市交通的智能化控制水平。
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