• 物聯網系統
    物聯網(The Internet of Things,簡稱IOT)是指通過 各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描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,通過各類可能的網絡接入,實現物與物、物與人的泛在連接,實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等的信息承載體,它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡。
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物聯網( IoT ,Internet of things )即“萬物相連的互聯網”,是互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡,將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡,實現在任何時間、任何地點,人、機、物的互聯互通 。
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,IT行業又叫:泛互聯,意指物物相連,萬物萬聯。由此,“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯網的定義是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡 。

起源

物聯網概念最早出現于比爾蓋茨1995年《未來之路》一書,在《未來之路》中,比爾蓋茨已經提及物聯網概念,只是當時受限于無線網絡、硬件及傳感設備的發展,并未引起世人的重視  。
1998年,美國麻省理工學院創造性地提出了當時被稱作EPC系統的“物聯網”的構想 。
1999年,美國Auto-ID首先提出“物聯網”的概念,主要是建立在物品編碼、RFID技術和互聯網的基礎上。過去在中國,物聯網被稱之為傳感網。中科院早在1999年就啟動了傳感網的研究,并已取得了一些科研成果,建立了一些適用的傳感網。同年,在美國召開的移動計算和網絡國際會議提出了,“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇” 。
2003年,美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首 。
2005年11月17日,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上,國際電信聯盟(ITU)發布了《ITU互聯網報告2005:物聯網》,正式提出了“物聯網”的概念。報告指出,無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨,世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術(RFID)、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用。

特征

物聯網的基本特征從通信對象和過程來看,物與物、人與物之間的信息交互是物聯網的核心。物聯網的基本特征可概括為整體感知、可靠傳輸和智能處理 [5]  。
整體感知—可以利用射頻識別、二維碼、智能傳感器等感知設備感知獲取物體的各類信息。
可靠傳輸—通過對互聯網、無線網絡的融合,將物體的信息實時、準確地傳送,以便信息交流、分享。
智能處理—使用各種智能技術,對感知和傳送到的數據、信息進行分析處理,實現監測與控制的智能化。根據物聯網的以上特征,結合信息科學的觀點,圍繞信息的流動過程,可以歸納出物聯網處理信息的功能:
(1)獲取信息的功能。主要是信息的感知、識別,信息的感知是指對事物屬性狀態及其變化方式的知覺和敏感;信息的識別指能把所感受到的事物狀態用一定方式表示出來。(2)傳送信息的功能。主要是信息發送、傳輸、接收等環節,最后把獲取的事物狀態信息及其變化的方式從時間(或空間)上的一點傳送到另一點的任務,這就是常說的通信過程。(3)處理信息的功能。是指信息的加工過程,利用已有的信息或感知的信息產生新的信息,實際是制定決策的過程。(4)施效信息的功能。指信息最終發揮效用的過程,有很多的表現形式,比較重要的是通過調節對象事物的狀態及其變換方式,始終使對象處于預先設計的狀態  。

關鍵技術

射頻識別技術

談到物聯網,就不得不提到物聯網發展中備受關注的射頻識別技術(Radio Frequency Identification,簡稱RFID)。RFID是一種簡單的無線系統,由一個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標簽)組成。標簽由耦合元件及芯片組成,每個標簽具有唯擴展詞條一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象,它通過天線將射頻信息傳遞給閱讀器,閱讀器就是讀取信息的設備。RFID技術讓物品能夠“開口說話”。這就賦予了物聯網一個特性即可跟蹤性。就是說人們可以隨時掌握物品的準確位置及其周邊環境。據Sanford C. Bernstein公司的零售業分析師估計,關于物聯網RFID帶來的這一特性,可使沃爾瑪每年節省83.5億美元,其中大部分是因為不需要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。RFID幫助零售業解決了商品斷貨和損耗(因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品)兩大難題,而現在單是盜竊一項,沃爾瑪一年的損失就達近20億美元 。

傳感網

MEMS是微機電系統( Micro - Electro - Mechanical Systems)的英文縮寫。它是由微傳感器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。其目標是把信息的獲取、處理和執行集成在一起,組成具有多功能的微型系統,集成于大尺寸系統中,從而大幅度地提高系統的自動化、智能化和可靠性水平。它是比較通用的傳感器。因為MEMS,賦予了普通物體新的生命,它們有了屬于自己的數據傳輸通路、有了存儲功能、操作系統和專門的應用程序,從而形成一個龐大的傳感網。這讓物聯網能夠通過物品來實現對人的監控與保護。 遇到酒后駕車的情況,如果在汽車和汽車點火鑰匙上都植入微型感應器,那么當喝了酒的司機掏出汽車鑰匙時,鑰匙能透過氣味感應器察覺到一股酒氣,就通過無線信號立即通知汽車 “暫停發動”,汽車便會處于休息狀態。同時“命令”司機的手 機給他的親朋好友發短信,告知司機所在位置,提醒親友盡快來處理。不僅如此,未來衣服可以“告訴”洗衣機放多少水和洗衣粉最經濟;文件夾會“檢查”我們忘帶了什么重要文件;食品蔬菜的標簽會向顧客的手機介紹“自己”是否真正“綠色安全”。這就是物聯網世界中被“物”化的結果 。

M2M系統框架

M2M是Machine-to-Machine/Man的簡稱,是一種以機器終端智能交互為核心的、網絡化的應用與服務。它將使對象實現智能化的控制。M2M技術涉及5個重要的技術部分:機器、M2M硬件、通信網絡、中間件、應用?;谠朴嬎闫脚_和智能網絡,可以依據傳感器網絡獲取的數據進行決策,改變對象的行為進行控制和反饋。拿智能停車場來說,當該車輛駛入或離開天線通信區時,天線以微波通訊的方式與電子識別卡進行雙向數據交換,從電子車卡上讀取車輛的相關信息,在司機卡上讀取司機的相關信息,自動識別電子車卡和司機卡,并判斷車卡是否有效和司機卡的合法性,核對車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機卡一一對應的車牌號碼及駕駛員等資料信息;車道控制電腦自動將通過時間、車輛和駕駛員的有關信息存入數據庫中,車道控制電腦根據讀到的數據判斷是正???、未授權卡、無卡還是非法卡,據此做出相應的回應和提示。另外,家中老人戴上嵌入智能傳感器的手表,在外地的子女可以隨時通過手機查詢父母的血壓、心跳是否穩定;智能化的住宅在主人上班時,傳感器自動關閉水電氣和門窗,定時向主人的手機發送消息,匯報安全情況 。

云計算

云計算旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整 合成一個具有強大計算能力的完美系統,并借助先進的商業 模式讓終端用戶可以得到這些強大計算能力的服務。如果將 計算能力比作發電能力,那么從古老的單機發電模式轉向現 代電廠集中供電的模式,就好比現在大家習慣的單機計算模 式轉向云計算模式,而“云”就好比發電廠,具有單機所不 能比擬的強大計算能力。這意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通,就像煤氣、水、電一樣,取用方便、費用低廉,以至于用戶無需自己配備。與電力是通過電網傳輸不同,計算能力是通過各種有線、無線網絡傳輸的。因此,云計算的一個核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力,不斷減少用戶終端的處理負擔,最終使其簡化成一個單純的輸入輸出設備,并能按需享受“云”強大的計算處理能力。物聯網感知層獲取大量數據信息,在經過網絡層傳輸以后,放到一個標準平臺上,再利用高性能的云計算對其進行處理,賦予這些數據智能,才能最終轉換成對終端用戶有用的信息  。

應用

物聯網的應用領域涉及到方方面面,在工業、農業、環境、交通、物流、安保等基礎設施領域的應用,有效的推動了這些方面的智能化發展,使得有限的資源更加合理的使用分配,從而提高了行業效率、效益。 在家居、醫療健康、教育、金融與服務業、旅游業等與生活息息相關的領域的應用,從服務范圍、服務方式到服務的質量等方面都有了極大的改進,大大的提高了人們的生活質量; 在涉及國防軍事領域方面,雖然還處在研究探索階段,但物聯網應用帶來的影響也不可小覷,大到衛星、導彈、飛機、潛艇等裝備系統,小到單兵作戰裝備,物聯網技術的嵌入有效提升了軍事智能化、信息化、精準化,極大提升了軍事戰斗力,是未來軍事變革的關鍵 。

智能交通

物聯網技術在道路交通方面的應用比較成熟。隨著社會車輛越來越普及,交通擁堵甚至癱瘓已成為城市的一大問題。對道路交通狀況實時監控并將信息及時傳遞給駕駛人,讓駕駛人及時作出出行調整,有效緩解了交通壓力;高速路口設置道路自動收費系統(簡稱ETC),免去進出口取卡、還卡的時間,提升車輛的通行效率;公交車上安裝定位系統,能及時了解公交車行駛路線及到站時間,乘客可以根據搭乘路線確定出行,免去不必要的時間浪費。 社會車輛增多,除了會帶來交通壓力外,停車難也日益成為一個突出問題,不少城市推出了智慧路邊停車管理系統,該系統基于云計算平臺,結合物聯網技術與移動支付技術,共享車位資源,提高車位利用率和用戶的方便程度。該系統可以兼容手機模式和射頻識別模式,通過手機端APP軟件可以實現及時了解車位信息、車位位置,提前做好預定并實現交費等等操作,很大程度上解決了“停車難、難停車”的問題  。

智能家居

智能家居就是物聯網在家庭中的基礎應用,隨著寬帶業務的普及,智能家居產品涉及到方方面面。 家中無人,可利用手機等產品客戶端遠程操作智能空調,調節室溫,甚者還可以學習用戶的使用習慣,從而實現全自動的溫控操作,使用戶在炎炎夏季回家就能享受到冰爽帶來的愜意;通過客戶端實現智能燈泡的開關、調控燈泡的亮度和顏色等等; 插座內置Wifi,可實現遙控插座定時通斷電流,甚者可以監測設備用電情況,生成用電圖表讓你對用電情況一目了然,安排資源使用及開支預算;智能體重秤,監測運動效果。內置可以監測血壓、脂肪量的先進傳感器,內定程序根據身體狀態提出健康建議; 智能牙刷與客戶端相連,供刷牙時間、刷牙位置提醒,可根據刷牙的數據生產圖表,口腔的健康狀況; 智能攝像頭、窗戶傳感器、智能門鈴、煙霧探測器、智能報警器等都是家庭不可少的安全監控設備,你及時出門在外,以在任意時間、地方查看家中任何一角的實時狀況,任何安全隱患??此品爆嵉姆N種家居生活因為物聯網變得更加輕松、美好  。

公共安全

近年來全球氣候異常情況頻發,災害的突發性和危害性進一步加大,網可以實時監測環境的不安全性,情況提前預防、實時預警、及時采取應對措施,降低災害對人類生命財產的威脅。 美國布法羅大學早在 2013 年就提出研究深?;ヂ摼W項目,過特殊處理的感應裝置置于深海處,時分析水下相關情況,洋污染的防治、海底資源的探測、甚至對海嘯也可以提供更加可靠的預警。該項目在當地湖水中進行試驗,得了成功,一步擴大使用范圍提供了基礎。利用物聯網技術可以智能感知大氣、土壤、森林、水資源等方面各指標數據,善人類生活環境發揮巨大作用 。



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