浅谈物联网技术

浅谈物联网技术学号：3382010529姓名：周跃宽队别：人防学员大队四队摘要：过去的10年间，互联网技术和应用取得巨大突破。随着全球信息技术革命的深入和3G网络的建设，“物联网”近来正受到业界的广泛关注。物联网被称为世界信息产业第三次浪潮，代表了下一代信息发展的重要方向，被世界各国当作应对国际金融危机、振兴经济的重点技术领域。本文从技术和应用两个层面去理解物联网，并列举了六个案例，旨在描述物联网的实现方式和该项技术为人类生活、生产和管理带来的便捷。关键词：互联网物联网RFID无线数据通信信息化物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。不过，也有观点认为，物联网迅速普及的可能性有多大，尚难以轻言判定。毕竟RFID早已为市场所熟知，但新大陆等拥有RFID业务的相关上市公司定期报告显示出业绩的高成长性尚未显现出来，所以，对物联网的普及速度存在着较大的分歧。但可以肯定的是，在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网会是工业乃至更多行业信息化过程中，一个比较现实的突破口。而且，RFID技术在多个领域多个行业所进行的一些闭环应用。在这些先行的成功案例中，物品的信息已经被自动采集并上网，管理效率大幅提升，有些物联网的梦想已经部分的实现了。所以，物联网的雏形就像互联网早期的形态局域网一样，虽然发挥的作用有限，但昭示着的远大前景已经不容质疑。一、物联网的概念根据物联网这三个字我们可以想到物体——物品——商品，网——网状——网络——互联网，联——联系——关联，由这些联想可以大致理解为物联网就是能过一种类似网络的形式奖一些物品联系起来的体系结构，这种类似的网络应该和互联网差不多。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，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概念。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。二、物联网技术及工作原理“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。RFID技术的基本工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统,是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成,感应偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合(BackscatterCoupling)两种,一般低频的RFID大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。三：物联网技术带来的好处物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。物联网的应用很广泛，在我们的生活当中，如智能安防，可以监测非法入侵；自动控制，可以无线控制空调中、窗帘等；智能冰箱，可以自动贮藏食物等等，这一系列的应用表明，我们将会生活在更加智能化的社会中，而这些都是物联网带进我们生活中的。从应用角度来看，物联网中三个层次值得关注，也即是说，物联网由三部分组成：一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络，即输入输出控制终端。物联网的作用很广泛，在寒冷的冬季，供暖系统使北方城市家庭充满温暖，而当白天大部分人离家上班的时候，空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域，在食品卫生领域，在工程控制领域，在城市管理领域，在人们日常生活的各个方面，甚至在人们的娱乐活动中，都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签（RFID），传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器，供电部门随时都可知道用户的用电情况，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损。在电梯装上传感器，当电梯发生故障时，无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息，以最快的速度去现场处理故障物联网的发展前景很好，中关村物联网产业联盟在高交会上的展示，以联盟单位具有代表性的产品、应用解决方案、示范技术为主线，通过展板展示和应用系统演示的形式，向观众介绍包括物联网的概念、系统构架、核心技术、人才培养相关内容以及物联网在制造业、零售业、物流业、医疗卫生和政府应用等方面的成功应用案例。其中包括大唐电信、同方股份、航天信息、中星微企业等在内的物联网企业，重点展示了水文水质监测、环境质量监测、车辆监督等物联网领域中最具创新性的成果。物联网的学习，使我对于未来的生活憧憬的更好，能感觉到我们社会未来的发展将会更加的进步，更加的提高，相信在物联网的作用下，我们的生活水平会再次上升一个层次。期待物联网的普及，希望物联网能够给我们的生活水平带来更多的好处四：物联网应用实例--油水井生产远程监控分析优化系统油井生产远程监控分析优化系统通过网络远程采集油井的功图、压力、温度、电流、功率、扭矩等数据，实现油井生产工况实时诊断；远程实时产液量计量；用电消耗计量及能耗分析；应用扭矩法、电能法、功率曲线法等计算和调节抽油机平衡；基于诊断基础上的油井工作参数优化设计；基于诊断、优化设计结果的专家解决方案发布；基于油井工况诊断和工艺参数设计结果，远程实时实现对油井的大闭环智能控制，如图1所示。注水井生产远程监控分析优化系统通过网络远程采集注水井的压力、流量等数据，根据注水井配水要求，进行当前流量和配注量的比对，利用PID算法自动调节阀门开度。同时将即时流量数据和累计流量数据以及各种压力数据，传送到RTU，利用CDMA\GPRS网络将数据传回到油田企业内部网计算服务器。工况分析优化服务器将现场监控终端采集的数据进行超限报警、注水量计算、报表、曲线、图示等数据统计;工况分析;参数优化设计等。Web发布系统根据系统设定的权限和管理范围，对管理的水井进行定制查询和统计、展示等。该系统使得注水设备具有物联网的计算、网络通信、精确控制、远程协作和自治五大功能。2005年开始，大港油田通过试验、示范、全面推广，截至2009年共实施2000多口油水井生产远程监控分析优化系统，实现了油水井生产实时采集、实时计算、实时诊断、实时优化、实时发布、实时控制，有力地推动了油田的自动化、信息化、数字化的发展，2007年被确立为港西模式。港西模式为石油物联网新项目的建设提供样板。港西模式的核心技术是一套基于自动化技术、计算机技术、网络技术、系统工程技术以及油气田开发专业技术，以提高油田数字化水平、油井产量、系统效率、简化地面流程为目的，集数据采集、数据管理、生产动态预测、工程分析、远程计量、油井故障诊断、系统效率及损耗构成、优化设计、措施方案发布、智能控制等于一体的专家系统。该技术符合物联网的定义，广义上讲，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。大港油田港西油田简化模式，让计量站、配水间和传统的三级布站模式退出历史舞台，摆脱地面工艺调整围着已建场站转的思想束缚，形成以满足油藏开发需要为标准的地面工程建设新理念，实现信息化、网络化与油气田地面集输系统成功对接，属于物联网技术的典型应用案例，开辟了油气生产的新途径。港西模式对于创建节约型企业，实现老油田高效开发具有重要指导意义。五、物联网的应用在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量。按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签。专家预计，2011年，内嵌芯片、传感器、无线射频的“智能物件”将超过1万亿个，物联网将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，这将大大推进信息技术元件的生产，给市场带来巨大商机。目前，物联网已经在行业信息化、家庭保健、城市安防等实际应用。六：中国物联网技术发展趋势及展望综观中国物联网产业发展现状与趋势，喜忧参半。物联网行业应用需求广泛，潜在市场规模巨大，政府各部门对发展物联网产业态度积极，这是产业发展之“喜”。“忧”的一面主要表现在在物联网产业发展初期阶段，存在诸多产业发展约束因素。赛迪顾问研究发现，中国物联网产业突破发展的关键因素主要有以下五个方面：首先是标准化体系的建立。物联网在我国的发展还处于初级阶段，即使在全世界范围，都没有统一的标准体系出台，标准的缺失将大大制约技术的发展和产品的规模化应用。其次是自主知识产权的核心技术突破。作为国家战略新兴技术，不掌握关键的核心技术，就不能形成产业核心竞争力。因此，建立国家级和区域物联网研究中心，掌握具有自主知识产权的核心技术将成为物联网产业发展的重中之重。三是积极的可行性政策出台。出台相关的可行性产业扶持政策是中国物联网产业谋求突破的关键因素之一。“政策先行”将是中国物联网产业规模化发展的重要保障。四是各行业主管部门的积极协调与互动。物联网应用领域十分广泛，许多行业应用具有很大的交叉性，但这些行业分属于不同的政府职能部