物聯網應用技術及應用范文

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【關鍵詞】物聯網；體系結構；技術體系結構；應用

1 物聯網概述

1.1 物聯網定義

1）物聯網（INTERNET OF THINGS）這一概念最早于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出。它是指利用產品電子代碼EPC、射頻識別技術，通過網絡實現在任何時候、任何地點對任何物品的識別和管理，即物品的互聯互通。

2）國際電信聯盟的定義，2005年11月，國際電信聯盟在信息社會世界峰會上對物聯網的定義是主要解決物品到物品，人到物品，人到人間的互聯。

3）歐洲智能系統集成技術平臺（EPoSS）的定義，2008年5月EPoSS對物聯網的定義是由具有標識、虛擬個性的物理/對象組成的網絡，這些標識和個性等信息在智能空間使用智慧的接口與用戶、社會和環境進行通信。

4）2010年我國政府工作報告中的定義是物聯網是通過傳感設備按照約定的協議，把各種網絡連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

總的來說物聯網的定義，從狹義上是指連接物品到物品的網絡，實現物品的智能化識別和管理；廣義上可以看做是信息空間與物理空間的融合，將一切事物數字化、網絡化，在物品之間、物品與人之間、人與現實環境之間實現高效的信息交換方式。[1]

1.2 物聯網的特征

物聯網的基本特征可以概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。全面感知即利用射頻識別、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。可靠傳送是指通過將物體接入信息網絡，依托各種通信網絡，隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。智能處理是指利用各種智能計算技術，對海量的感知數據和信息進行分析并處理，實現智能化的決策和控制。[2]

物聯網與互聯網相比，有如下主要特征：海量信息，接入設備繁雜，網絡架構繁雜，網絡管理資質，智能物物互聯，物理安全威脅，能量獲取多樣；設備制造的小型微型化。

1.3 物聯網與“智慧地球”

2009年IBM提出“智慧地球”這一概念。智慧地球戰略的主要內容是吧新一代IT技術充分運用在各行業之中，通過互聯網形成“物聯網”，而后通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來，人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活，從而達到“全球智慧”狀態，最終形成“互聯網+物聯網=智慧地球”。

2 物聯網體系結構

2.1 物聯網系統結構

國內許多專家學者將物聯網系統劃分為三個層次：感知層、網絡層、應用層。

1）感知層。感知層是物聯網架構的基礎層面，主要是完成信息采集并將采集到的數據上傳的目的。感知層把所有物品通過一維/二維條碼、射頻識別、傳感器、紅外線感應器、全球定位系統等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息，并傳送到上位端，完成傳輸到互聯網前的準備工作。比如，粘貼在設備上的RFID標簽和用來識別采集RFID信息的識讀器就屬于該層。

2）網絡層。該層在整個物聯網架構中起著承上啟下的作用，是物聯網中不可或缺的架構組成部分。它是搭建物聯網的網絡平臺，建立在現有的移動通信網、互聯網和其他專網的基礎上，通過各種接入設備與上述網絡相聯。如手機付費系統中由刷卡設備將內置手機的RFID信息采集上傳到互聯網，網絡層完成后臺鑒權認證并從銀行網絡劃賬。

3）應用層。該層是利用經過分析處理的數據，為用戶提供豐富的特定服務，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。比如，通過感應器感應到某個物理觸發信息，然后按設定通過網絡完成一系列動作。

2.2 物聯網的技術體系結構

物聯網技術涉及多個領域，這些技術在不同的行業具有不同的應用需求和技術形態。在這個技術體系中，物聯網的技術構成概括起來有以下五個方面：[3]

1）感知技術。指能夠用于物聯網底層感知信息的技術。通過它可以感知溫度、壓力、位移、加速、震動、聲音、光線、位置及污染等。感知技術包括RFID技術、傳感器技術、機器人智能感知技術、遙測遙感技術、現場總線技術、IC卡與條形碼技術、信息融合與協同信息處理技術、多媒體技術和中間件技術、GPS定位技術、納米嵌入技術等。

2）網絡傳輸技術。指能夠匯聚感知數據，并實現物聯網數據傳輸的技術，它包括各種專網技術、異構網融合技術、M2M無線接入、遠程控制技術、互聯網技術、地面無線出阿叔技術以及衛星通信技術。

3）支撐技術。指用于物聯網數據處理和利用的技術，它包括云計算與高性能計算技術、智能技術、數據庫與數據挖掘技術、GPS技術、公共中間件技術等，對感知到的信息進行語意的理解、推理和決策。

4）應用技術。指用于直接支持物聯網應用系統運行的技術，它包括物聯網信息共享交換平臺技術、物聯網數據存儲技術以及各種行業物聯網應用技術與應用系統等。

5）公共技術。指感知、傳輸、支撐和應用等四層都需要的技術，它包括標識解析、安全技術、應用管理技術和網絡管理技術。

3 物聯網應用

國外對物聯網的研發、主要應用集中在美、歐、日、韓等少數國家。最初的研發方向主要是條形碼、RFID 等技術在商業零售、物流領域應用。隨著RFID、傳感器技術、近程通信以及計算技術等的發展，近年來其研發、應用開始拓展到食品安全、農業生產和流通、校園管理、環境監測、生物醫療、智能基礎設施等眾多領域。[4]下面主要介紹在食品安全、農業生產、校園安全方面的應用。

3.1 物聯網在食品安全方面的應用

物聯網技術的迅猛發展在應對食品安全問題方面起到了關鍵作用。通RFID等物聯網技術，可以實現對物品位置的跟蹤、原料溯源、庫存盤點、出入庫等信息化流程，尤其是可以實現對物理的全程監控。

3.2 物聯網在農業方面的應用

1）在農田、果園等大規模生產方面。通過在農業園區安裝生態信息無線傳感器和其他智能控制系統，可對整個園區的生態環境進行檢測，從而及時掌握影響園區環境的一些參數，并根據參數變化，適時調侃灌溉系統、保溫系統等基礎設施，確保農作物有最好的生長環境，以提高產量并保證質量。

2）在農業信息傳送方面。對于農業發展領域，天氣預報是農戶最關心的信息之一，此外還可以包括施肥選擇、從種子遴選到病蟲害防治、從幼苗培育到收割入庫等方面的信息都可以通過物聯網及時傳遞。

3.3 物聯網在校園管理方面的應用

數字校園的建立，使“一卡通”在學校得到了廣泛的應用。隨著物聯網的進一步普及，校園管理的需求有了更多的變化。校園物聯網主要是在傳統校園信息化的基礎上，一信息網絡為依托，利用數值化手段借助物聯網技術對校園環境、資源、活動等各個方面和環節進行綜合管理，運用豐富的軟件信息系統，高效、便捷地實現學校的教學、科研、管理和服務等活動的全過程。

物聯網的發展面臨巨大的機遇也面臨著挑戰，首先是技術標準化問題，其次是數據和隱私的保護問題。但隨著網絡技術、傳感技術、數據庫技術、云計算、移動計算等技術的發展，智慧城市、智慧地球必將成為現實。

【參考文獻】

[1]張毅，等物聯網綜述[J].數字通信，2010（8）.

[2]馬靜.物聯網基礎教程[M].清華大學出版社，2012，12.

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關鍵詞：配電設備 物聯網 中壓電力線載波

中圖分類號：TP205 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0063-02

我國物聯網應用總體上還處于發展初期，在許多領域上積極開展了物聯網的應用探索與試點，但在應用水平上與發達國家仍有一定差距。目前已開展了一系列的試點和示范項目，在電網、交通、物流、智能家居、節能環保、工業自動控制、醫療衛生、精細農牧業、金融服務業、公共安全等領域取得了初步進展。在電網領域上，2009年國家電網公布了智能電網發展計劃、智能變電站、配網自動化、智能用電、智能調度、風光儲等示范工程先后啟動。

1 物聯網技術在電力行業的應用現狀

目前，物聯網中的射頻識別、無線傳感器網絡、全球定位技術等技術在電力系統生產、管理等各個環節都有所應用，協助實現有效的電網感知，提高了電力規范化管理能力。在發電環節，物聯網技術已應用于環境監測、設備狀態監測、水情監測等場景；在輸電環節，物聯網技術已應用于線路狀態監測、線路環境監測、雷電定位、智能巡檢等場景；在變電環節，物聯網技術已應用于變電環境監測、設備狀態監測、變電站安全防護等場景；在配電環節，物聯網技術已應用于線路狀態監測、設備狀態監測、線路故障定位及報警等場景；在用電環節，物聯網技術已應用于用電信息采集、智能家居/小區、智能樓宇/園區等場景。

2 應用技術

2.1 物聯網感知層技術

物聯網感知層一般包括數據采集和數據短距離傳輸兩部分，其關鍵技術主要包括：無線傳感器網絡技術（WSN）、RFID技術、二維碼技術、藍牙（Blueteeth）技術等。

2.1.1 自組織組網技術

在物聯網感知層中應用到了自組織組網技術，自組織組網技術的起源可追溯到1968年的ALOHA網絡和1973年美國國防部高級研究計劃署（DARPA）資助研究的“無線分組數據網（PRNET）”。主要的特點是網絡拓撲結構動態變化，分布式控制方式，自組織性，多跳通信，節點的處理能力和能源受限，信道質量較差。在物聯網中主要是應用在一些企業中，它通過自組織組網技術，組織、創建了公司內部的網絡，在與外界進行信息交換，特別是在物聯網的應用中需要了解這樣的組網技術，以便于其公司信息的采集。

2.1.2 無線傳感器網絡技g

（1）無線溫度傳感器：實現溫度、溫升和相間溫差的高可靠實時在線監測，實現設備運行溫度的自動管理，為設備的安全運行提供數據支持。

（2）無線水浸傳感器：實時在線監測傳感器安裝位置（場所）是否浸（積）水，并實時地將水浸信息通過數據傳輸基站上傳到控制主機，以達到監控告警的目的。

（3）無線桿塔傾斜傳感器：可以在線監測桿塔傾斜狀態，當傾斜角度達到閥值時，向監控主機發送告警信號。

（4）無線故障電流傳感器：主要實現現場的電流取樣及分析，判斷出當前的電流是否為故障電流，并采集周邊其他無線傳感器發送的數據，通過無線傳感網把電流、諧波等數據傳輸出去。后臺軟件結合GIS進行故障點的定位，從而通知檢修人員到現場進行故障排除。

（5）無線門磁傳感器：安裝在柜門上，與永磁鐵或電磁線圈等器件配合使用，能夠實時在線監測柜門的開、關狀態以及開關次數。不影響柜門的正常使用。

（6）無線溫濕度傳感器：實時、準確地測量環境溫度和環境相對濕度。可以實現現場環境遠程數據采集和監測。

（7）配變綜測骨干節點：采用無線組網協議來實現節點之間的通信，同時具有線路電流、電壓、諧波等線路參數的在線測量功能，支持有線485通信和以太網通信，同時內部集成標準101和104通信協議。

2.1.3 RFID技術

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統，只有兩個基本器件，該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。

2.2 物聯網網絡層技術

2.2.1 中壓電力線載波

中壓電力線通信是指綜合運用多種調制解調技術、信道編碼技術、網絡通信技術、模擬前端技術以及耦合結合技術，實現以中壓配電網為傳輸介質的通信。

國內外相關企業一直致力于中壓配電線路的載波通信領域研究，在載波調制和組網技術研究方面進行不斷的探索，在傳輸速率、可靠性方面已取得了較大進展。

BPLC依托電力線，可部署在變電站、環網柜直至用戶建筑內，構成可靠的配用電網信息的傳輸網絡，傳輸距離超過500 m。提供配電信息等寬帶接入，同時兼顧原有設備低速業務（RS-232/ RS-485）數據的接入。

2.2.2 線通信技術

無線通信技術可根據使用者類型分為無線公網和無線專網。對于無線專網來說，需要自身架設整套通信網絡，包括基站、終端和網管等，而無線公網僅僅租用運營商的現有網絡通道，由運營商負責運維即可。

相比較光網來說，架設無線鏈路則無需架線挖溝，線路開通速度快；無線擴頻能隨時架設，隨時增加鏈路，安裝、擴容方便；無線通信覆蓋范圍大，幾乎不受地理環境限制。缺點是采用邏輯隔離，相比有線網絡的物理隔離，安全性較差；無線傳輸速率最高不超過幾百兆每秒，相比光網絡傳輸速率較低。

2.2.3 xPON無源光網絡

以太網無源光網絡是一種特殊光纖以太網組網模式，采用點到多點（P2MP）結構的單纖雙向光接入網絡，是常采用IEEE802.3以太網幀來承載業務的PON系統。PON技術經歷了APON、BPON、EPON、GPON等階段。其中的EPON技術已經比較成熟，產品已開始規模商業應用。

3 實現方案

傳感器采集配電設備的運行環境數據和運行狀態數據，然后通過自身的無線通信模塊傳輸到就近的短距離無線傳輸骨干節點，通過多個骨干節點組成的自組織網絡傳輸到數據傳輸基站，然后通過配電自動化系統配套光通信ONU將配網設備狀態信息接入變電站，在變電站經數據匯聚控制器進入電力安全III區送至主站數據采集服務器。傳感器和骨干節點的傳輸頻率采用2.4 GHz，傳感器網路采用了WSN（無線自組織網絡）。骨干節點之間可以直接通信，采用MESH網絡。

現場作業終端采集的RFID設備標識信息，采用GPRS無線公網通信方式，通過安全接入平臺，訪問系統主站，獲取設備臺賬信息、監測信息和運行信息；并可將現場收集的設備狀態信息、設備評價信息及時傳回主站系統。

其中感知層實現各環節數據統一感知與表達，建立統一信息模型，規范感知層的數據接入，是對SG-ERP架構的補充和完善。網絡層將不同的通信技術屏蔽，按照規范化的統一通信規約實現對數據的傳送，則豐富了SG-ERP架構。應用層完全遵循SG-ERP的體系架構，將多種數據信息統一管理并向外提供統一數據服務，支撐各類業務應用，基于統一應用平臺，開發各類電力物聯網應用服務，供其他業務系統調用。

感知層主要利用各種傳感識別設備實現信息的采集、識別和匯集。其重點是實現統一的信息模型，具體包括對統一標識、統一語義、統一數據表達格式等方面。

網絡層主要負責由感知層獲取信息的傳輸和承載。網絡層旨在多種融合通信技術的引入，豐富通信方式。應用中傳感器與匯聚節點間多通過微功率無線通信等技術互聯，解決信息采集覆蓋及靈活性問題，匯聚節點與接入網關之間通過光網絡、PLC、無線寬帶等技術互聯，解決信息遠距離傳輸及可靠性問題。

用層基于國網SG-ERP架構，研究電力物聯網的統一數據模型，實現統一的數據服務并封裝系統功能，為現有業務系統提供各類的統一應用服務，也可以為其他業務系統提供更高等級的服務功能。

4 結語

通過物聯網技術的在智能電網建設中的應用，將會在電網建設、安全生產管理、運行維護、信息采集、安全監控、計量應用、用戶交互等方面發揮巨大作用，可以全方位地提高智能電網各個環節信息感知的深度和廣度，為實現電力系統的智能化以及“信息流、業務流、電力流的高度融合”提供基礎數據支持。通過針對物聯網WSN（無線傳感器網絡）組網技術的研究，能夠實現智能電網通訊網絡的快速和智能組網，從而增強智能電網狀態監測和數據傳輸的安全性、可靠性，可以方便快捷地增加網絡節點和監控測點，加快智能電網建設的步伐。

參考文獻

[1] 任偉.物聯網安全[M].北京：清華大學出版社，2012.

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［關鍵詞］可循環經濟;物聯網技術;應用

隨著傳感器、信息技術、網絡、射頻識別RFID、移動計算等技術的飛速發展，物聯網技術(TheInternetofThings，IOT)應運而生。物聯網概念由美國麻省理工大學KevinAshton教授在1991年首次提出［1］。物聯網技術是當前社會的主流應用技術，是對互聯網技術的擴展以及革新。繼計算機和互聯網之后，物聯網被認為世界信息技術產業的第三次浪潮。將物聯網技術應用到可循環經濟領域，使網絡技術與社會經濟結合是未來社會經濟發展的主流趨勢。本文以循環經濟為主要視角，從物聯網技術的應用出發，以汽車行業為例，論述物聯網技術在產品的生產、消費、回收的循環過程中的具體應用。

1可循環經濟下的物聯網技術應用概述

循環經濟最早在Boulding的“宇宙飛船經濟”中被提及，其具體定義最早由Pearce提出。20世紀末，循環經濟的理念被系統地引入中國學術界。循環經濟在中國發展迅速，并被確定為國家發展戰略的重要組成部分［2］。將資源進行有效運用是循環經濟的主要內容，“再利用”以及“可控化”是其中的兩個原則。相比較傳統的經濟模式，可循環經濟更加符合我國國情。傳統的經濟模式讓我國的物產資源以及環境承受能力都日漸衰落，而可循環經濟模式的興起給我國經濟發展帶來了新的曙光?？裳h經濟不僅是已貫徹落實的基本國策，更是我國建立資源節約型、環境友好型社會的重要措施。物聯網是一個潛在的內循環系統。從經濟學角度來說，循環經濟系統是一項系統工程［3］。物聯網主要借助射頻識別技術(RFID)以及全球定位系統等相關的信息傳感設備，借助現代通信技術，將需要進行鑒別的物體同互聯網進行連接，從真正意義上對物體進行鑒別、跟蹤以及管理等，并且將這些信息傳感設備與互聯網結合起來，形成巨大的網絡［4］。這樣的結合實現了物品與網絡的鏈接，更方便基礎設施與互聯網交換信息，將智能化更好地帶入生活的每個角落，其追蹤、識別、定位等都是其具體的體現。物聯網技術的基本原理是借助射頻識別(RFID)技術，在計算機互聯網龐大的平臺上實現物品信息的自動采集并達到信息的共享。在產品的生產完成階段，產品會貼上儲存有EPC編碼的電子標簽，這個電子標簽將會一直跟隨該產品整個運行的生命周期，而其標簽就如產品標志，可以通過物聯網對其進行跟蹤查詢。在物聯網技術運用之前，物理的基礎設施是和網絡基礎設施分別開來的，其物件、建筑物等實體與數據庫、計算機并無關聯，而物聯網技術的運用讓這二者有機地結合起來，并且擴展出了一個新的高科技領域。目前，物聯網技術已經充分地運用到了信息產業，包括信息服務、信息軟件等方面。此外，物聯網技術在工業、農業等領域也有重要的應用?？裳h模式下的經濟涵蓋了生產、售后服務等不同環節，其中除生產環節之外的后續環節為物聯網技術應用到可循環經濟中提供了可能性。隨著我國經濟的快速發展，人們對汽車的需求量越來越大。據不完全統計，自2000年起，我們每年幾乎以100萬輛汽車的速度在增長。隨著時間的推移，我國將迎來回收汽車數量的高峰期，汽車報廢后的鋼鐵、有機金屬以及在制造汽車的過程中所使用的新型材料、各種金屬合金、橡膠、玻璃和聚合物等化學原料都需要得到合理利用?？梢?，在汽車失去了商品價值后，自身的報廢材料亦有巨大的價值。廢舊的汽車作為資源的載體，與自身產品很難剝離出來。因此，我們需要一種新型運作模式讓資源與產品自身分割開來，這種新型運作模式就是將物聯網技術運用到可循環經濟中，建立出完整的智能化互聯網系統。

2面向可循環經濟的物聯網技術的應用

2．1汽車的可循環經濟網絡

汽車的可循環經濟網絡是將汽車整體作為一個網絡節點，將汽車所屬的所有零件安裝智能節點，并且將物聯網技術作為主要的技術支撐，建立與汽車相關的制造商、服務商、車主、網絡運營商等相關單位共存的系統。其具體的應用主要有生產環節、銷售環節、回收環節。

2．1．1生產環節

在汽車生產制造環節應用物聯網技術，營造智能生產系統，即在非人力的情況下通過自動化生產線進行制造運作。在物聯網技術的支持下，實現所有的原材料以及生產的半成品或者成品可以在整個生產線上進行追蹤識別，這樣不僅可以減少人為操作的誤差率，而且在一定程度上提高制造的速率，提高生產效益。在智能的生產系統下，為每一個原材料配備一個獨立的EPC編碼，這個EPC編碼所儲存的原材料信息以及后續對材料信息的添加、更改都會一直伴隨原材料的整個使用生命周期。為了實現物品之間的讀寫交互，在原材料入庫、出庫或者加工以及回收等階段都要相匹配地安裝讀卡器、設置傳感器。原材料上所攜帶的自身EPC編碼可以將原材料的信息通過代碼的形式用讀寫器進行讀取，然后利用發射器以及無線網絡的傳送將其代碼發射到RFID信息服務系統的服務部，用這樣的方法就可以將原材料的具體詳細信息儲存在本地的信息服務器中，并且可以通過對象名解析服務對原材料的代碼進行統一資源標識。通過網絡在RFID信息服務器中獲得其代碼所記載的原材料的具體信息以及自身屬性，相關工程人員在制作環節就可以通過網絡對原材料的生產過程進行監控。在生產環節采用EPC技術不僅可以在數量眾多的零件中找到所需要的零件，還有助于工程管理人員掌握生產線流程信息，及時解決補貨、缺貨等問題，確保整個生產流水線工作穩定、高效地進行。

2．1．2銷售環節

當前車載智能系統被廣泛運用，而車載智能系統的核心技術就是物聯網技術。車載智能系統作為汽車的靈魂系統，一方面要對信息進行記錄以及處理，另一方面擔負著Intel網、移動經營網絡、汽車服務商等網絡信息實時交互的工作。車載智能系統包含不同的功能模塊:首先是智能控制模塊。智能控制模塊可以對車況實時監控并且記錄車體的實時信息以及車主的駕駛系統，以提高行車的安全性。另外，該系統還可以對汽車的零件數據實時記錄，為回收環節提供精確的數據。其次是車主服務模塊，這一模塊是車載智能系統中一個重要的應用。車主服務模塊為車主在駕車中提供更加人性化的服務，讓車主更加體驗到人性化駕駛的樂趣。該模塊設置了自動導航、自動泊車、車站信息查詢等功能。最后是智能應急模塊，車輛在行駛過程中會遇到很多突況，預知并及時處理突發狀況是非常有必要的。車載智能系統中的智能應急模塊對突況可以采取相對應的應急措施，也可以設置多重應急模塊，例如防盜追蹤、安全保障、遠程控制等。

2．1．3回收環節

車載智能系統的回收環節主要依靠EPC所記錄的數據。在智能回收環節中可以隨時查錄任何重要零部件的信息，比如使用壽命、質地、產地等。回收系統通過查錄到的EPC信息，可以將汽車的零件進行精確的分類，并且掌握是否可回收、可利用或者可報廢等情況。智能化系統具有將車體的數據信息同汽車智能回收系統中的相關數據信息進行相互分享以及溝通的功能，可以有效地協助汽車拆卸行業從人力進行零件分類轉化成工業自動化運行的模式，既可以使分類精確又可以提高工作效率。本地的Savant系統對當地的廢舊、廢棄車輛零部件的相關信息進行實時更新，并將這些及時更新的數據傳輸到汽車產業物聯網中的EPC信息服務器以及對象名解析服務器中，這樣相關聯的企業以及汽車用戶就可以通過Internet了解到汽車重要零部件的各項信息，進而可以增強對這些汽車部件的利用，亦能在一定程度上保證重要零部件的安全性。由此可見，智能車載系統可以利用物聯網技術來獲取更為精準、及時的報廢汽車的車輛信息，并且根據報廢汽車上的零件信息對其進行二次加工。當然，操作人員也可以根據零部件的信息來確定該零件的功能及其實用信息。在物聯網技術的運用下，車載智能系統不僅可以將汽車回收業進行高度整合，也可以對廢舊資源進行合理的循環應用，在避免資源浪費的同時保護了生態環境。

2．2面向可循環經濟的物聯網技術的關鍵技術

面向可循環經濟的物聯網技術有五大關鍵性的技術。(1)射頻識別技術。其實質是一種非接觸式的自動識別技術，能夠以射頻信號智能地識別目標對象，同時取得有關的數據信息，而且全程自動化，不需要人工的干預，尤其不受環境的限制。RFID技術不僅可以對靜止物體進行識別，還可以對一些高速運行的目標對象進行準確識別，操作也極為快捷方便。物聯網理想的狀態是對全球范圍內的目標對象實現信息的監控、共享。(2)智能傳感器網絡技術。傳感器的作用相當于人的皮膚、眼睛、鼻子、耳朵等感受外界變化的器官，接收的是外界溫度、光、電、濕度等變化的信號，將變化信號信息應用于網絡系統中，為數據的分析、采集、傳輸提供具體、可靠的數據支持。從傳統傳感器到智能傳感器，再到嵌入式Web傳感器的研發，傳感器逐漸開始朝著微型化以及信息化等方向發展和進步［5］。其中，傳感單元(由傳感器和模數轉換功能模塊組成)、處理單元(包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統等)、通信單元(由無線通信模塊組成)以及電源是組成傳感器網絡的智能節點的幾個基本單元。在一個健全的傳感器網絡中，智能節點基本上出現在目標對象上及周邊，同時智能節點相互之間能夠進行互相協作。利用互聯網絡可以把搜集的區域信息傳送到遠程控制管理中心，比如車載智能軟件系統;反之，遠程管理中心亦可以對網絡節點進行遠程控制檢測。(3)GPS定位系統。在車載智能系統中，車載GPS接收機通過接受衛星發來的數據以及坐標經緯度，將車輛的無線MODEM以GSM短信方式由GSM公司實時傳到監控中心，并最終在電子地圖中顯示出來，由此可對車位的目標有更為精確的定位，以便對車輛進行實時監控。在車輛遇到突況時，車載報警模塊會發出報警信息，智能系統直接將現場的具體報警信息及時傳送到總控制臺。(4)智能技術。通過在目標對象中植入相關智能系統，使目標對象能夠與用戶之間進行主動或者被動的交流。(5)納米技術。物聯網技術的迅猛發展，使電子元器件更加智能化、微型化。將納米技術應用到物聯網中，可以使更加微型化的物體進行數據的交互與連接。

3結語

如今物聯網技術的發展已成為科技發展的主流，大到科技航天，小到車載導航，與我們的生活息息相關。我國人口多、資源相對不足，對可再生資源缺乏合理利用?？裳h經濟模式符合我國國情，將物聯網技術應用到可循環經濟中是應對當前發展的必由之路。

作者:祝琰 單位:淮南職業技術學院教務處

參考文獻:

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［2］陸學，陳興鵬．循環經濟理論研究綜述［J］．中國人口資源與環境，2014(S2):204－208．

［3］錢志鴻，王義君．物聯網技術與應用研究［J］．電子學報，2012(5):1023－1029．

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關鍵詞：物聯網技術；農業大棚；應用

中圖分類號：DF413文獻標識碼： A

一、物聯網技術的概述

1、物聯網的特點分析

物聯網的本質特征主要體現在三個方面：

1.1 物聯網的核心是互聯網功能的延伸和擴展。其延伸和擴展的表現在于它不僅僅通過互聯網實現人與人的信息交換，而且能夠實現人與物、物與物之間的互聯互通，使得互聯網的功能進一步強大。

1.2物聯網具有通信與自動識別的特征。其用戶應用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，即納入物聯網的“物”一定要具備自動識別與物物通信（M2M）的功能，才能實現對物體的感知。

1.3 物聯網具有智能化特征。物聯網利用云計算、人工智能、模式識別等各種智能技術，從傳感器獲得的海量信息中進行分析、加工和處理出有意義的數據，通過對物的識別、定位、跟蹤、監控來實現人對物的管理。所以，物聯網被視為互聯網的應用拓展，應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂【1】。

2、農業物聯網技術分析

農業物聯網技術主要包含農業信息感知技術、農業信息傳輸技術和農業信息處理技術。“感知”就是運用各類傳感器，如溫度、濕度、光、pH值、CO2等傳感器元件，廣泛地采集需要的生產環境中的溫度、濕度等物理量參數信息；“傳輸”就是建立數據傳輸和格式轉換方法，通過各種需要的有線無線網絡進行交互傳遞，實現農業信息的有效傳輸；“應用”就是將獲取的大量農業信息進行融合、處理，使技術人員對其管理的區域的環境進行監測和控制，從而保證作物有一個良好的、適宜的生長環境，達到增產、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的，進而實現農業生產集約、高產、優質、高效、生態和安全的目標（見圖1）。

3、物聯網技術應用的重要性

物聯網技術的應用，有利于促進農業大棚生產實現新跨越，最終形成以縣為單位，連片（園區）聯網、智能管理、遠程服務，從而推動產業升級，實現設施農業生產管理的高科技化和智能化，提高全市設施農業生產的高科技含量，解放生產力，提高生產效率，推動農業增效、農民增收。同時利用遠程服務系統指導生產，為生產者提供咨詢服務更加方便快捷，更加科學合理。在提高設施產量的同時，提升產品的內在品質，增強市場競爭力，改善作物產區生態環境質量，最終推動全市高效蔬菜規模化科學健康發展。

二、農業大棚中物聯網系統設計分析

系統在設計上主要由Zigbee無線傳感網絡、嵌入式網關、遠程控制端三部分組成。其中無線傳感網絡負責采集溫室大棚內農作物生長的各類條件參數及實現對溫室大棚的控制【2】。嵌入式網關是整個系統的核心，一方面它對采集到的參數進行分析，根據設定好的專家決策方案發出控制命令，將溫室大棚內的環境參數調節至農作物最佳生長條件；另一方面它實現了無線傳感網絡與傳統通信網絡的互聯，用戶可對溫室大棚內農作物生長環境實現遠程監控。

三、物聯網技術在農業大棚中的具體應用

1、棚室自動控制系統的應用

1.1 數據采集技術的應用

數據采集系統由監測模塊、無線發射模塊、太陽能電池板、支架、電源等組成。監測部件包括空氣及土壤的溫濕度、CO2濃度、光照等傳感器及攝像頭等元件。數據采集系統主要負責棚室內部的光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。

1.2 數據傳輸技術的應用

數據傳輸系統由數據接收及傳輸模塊組成。傳輸方式：外部網絡以3G通信網絡為基礎進行傳輸；內部網絡則采用有線的方式傳送到中心節點上，同時，用戶終端和一體化控制器間傳送的控制指令也傳送到中心節點上，中心節點再把傳感器數據、控制指令發送到上位機的業務平臺。技術人員可以通過網絡訪問上位機系統業務平臺，實時監測溫室現場的傳感器參數，控制溫室現場的相關設備。

1.3 數據分析技術的應用

數據分析及顯示部分包括電腦、軟件、無線接收模塊、報警系統。依據不同的作物、生長期，實施不同的控制方案。目前我們已經研究出了設施小青菜、辣椒、番茄、黃瓜、南瓜等蔬菜品種的控制方案，且在生產應用中取得了一定的成效，為下一步推廣設施農業物聯網技術奠定了實驗基礎。

1.4 生產操作系統

土壤環境監測系統則利用土壤水分、濕度傳感器等來實時獲取土壤相關數據，為灌溉控制系統和溫濕度控制系統提供數據參數；溫濕度控制系統可利用高精度傳感器來采集農作物的生長環境數據，設定環境指標參數，當環境指標超出參數范圍時，可自動啟動風機降溫系統、水暖加溫系統、空氣內循環等系統，環境數據控制在設定范圍內；灌溉控制系統可進行滴澆灌和施肥、微噴霧的控制，實現遠程自動灌溉。

2、視頻監控技術的應用

在智能溫室大棚的入口處和溫室兩側的中央安裝攝像機，采集農業溫室大棚現場的視頻圖像，隨時隨地進行遠程視頻監控，查看農作物的長勢情況，為生產科研提供資料，同時也實現溫室大棚內的安防監控。視頻監控主要采用流媒體技術，通過架設流媒體服務器實現視頻的轉發和分發功能，完成視頻的多路輸入、多路輸出。

3、終端用戶應用技術的應用

智能溫室大棚的應用終端包括智能手機、PC 機、PDA、便攜電腦等。通過架設 B/S 結構的應用服務器來實現整個智能溫室大棚系統的日常維護和管理工作，為不同的用戶提供不同的門戶頁面，應用程序通信。為終端用戶提供的應用包括用戶管理、設備信息管理和種植交流。用戶管理模塊包括用戶的增加、刪除和權限管理。設備信息管理模塊包括大棚信息、傳感器信息和農業設備信息的管理【3】。種植交流模塊包括聊天工具、專家論壇、供求信息顯示等。

四、物聯網技術在農業大棚中應用的主要成果分析

利用物聯網技術建設的設施，其功能就是通過控制棚室的小氣候，使作物在最佳的環境中生長，以實現增加產量，提高品質和跨季節的農產品供應。物聯網棚室控制系統的主要成果包括以下幾個方面：

1、加強了對大棚內的生物以及設施的監測

對設施實時監測和警報是基于物聯網的設施農業智能專家系統的基本功能。使用傳感器可以實時采集設施的環境因子，包括：空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、光照強度等數據及視頻圖像信息，再通過網絡傳輸到智能專家系統，為數據統計分析提供依據。對超出作物生長環境的數據自動告警。

2、能夠很好地實現對病蟲害的預警

監測影響大棚內病蟲害發生的關鍵因素，根據設施農業病蟲害發生模型，利用智能算法，實現對病蟲害預測預報，并進行有針對性的預防及治療。

3、能夠實現植物成熟狀況預報與監測

根據農作物生長積溫模型預測作物各個生長期發育程度、可收獲程度并結合視頻實時監測功能進行采收決策

4、可以實施設施遠程控制

通過網絡，遠程控制農業設施，可以對加熱器、卷膜機、通風機、滴灌等設備進行遠程控制，實現農業設施的遠程手動或自動控制。

5、能夠對生產活動實現遠程指導和跟蹤

根據農作物生長模型庫，對溫室大棚實時環境監測數據對比分析，對于超出作物生長范圍的，系統自動告警。根據視頻及現場活動監測終端的報告，跟蹤生產活動完成的情況。

結束語

總之，物聯網技術在農業大棚中的應用，能夠實現對棚內農作物的生長情況以及設施狀況的監測，在很大程度上對農作物的產量和質量有著重要的提升，對我國的現代化、精細化農業有重要的意義。

參考文獻：

[1]鄒承俊. 物聯網技術在蔬菜溫室大棚生產中的應用[J]. 物聯網技術,2013,08:18-21+24.

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智能交通系統是交通管理理念和物聯網系統結合而產生的，其將先進的傳感、通信和數據處理等物聯網技術應用于交通領域，構建了一個安全、通暢和環保的交通運輸系統（包括智能化交通管理、交通誘導和出行信息服務、智能道路收費、公共交通管理和智能汽車等應用）。

智能交通系統利用物聯網技術將車輛、駕駛員、道路設施及管理部門有機地結合在一起，通過把握交通信息流，并以交通信息的采集、傳輸、處理、為主線，實現運輸的智能化和自動化，滿足了人們交通出行的安全、暢通和環保的需求。

我國道路交通系統的現狀

道路交通系統由于其固有的接入隨意性，處于隨機狀態，相比而言，鐵路、航空、水運等其他交通方式的組織化程度較高。隨著汽車數量的不斷增加，道路交通系統的管理和控制將面臨更多的問題，如交通擁堵和交通事故。此外，道路交通的低效率還帶來一個嚴重的負面影響，即汽車尾氣排放造成的環境污染問題。在低碳和環保經濟理念不斷普及的今天，這些問題已經成為世界經濟實現可持續發展面臨的嚴峻挑戰。

1.汽車車速慢、路網運行效率低

高效的交通是城市經濟競爭力的核心，嚴重的擁堵不僅延長了人們出行時間，還降低了道路網絡的運行效率。以北京為例，2011年北京市機動車保有量已經超過500萬輛，平均擁堵時間為55分鐘。

目前，我國交通運輸行業的石油消費量僅次于工業，且能源利用率較低，其中30%的汽油均消耗在堵車的與此同時，道路擁堵也加重了汽車尾氣的排放量，一方面，堵車延長了汽車在路上的時間，且堵車時汽車發動機仍然保持運轉，依然對環境造成污染；另一方面，堵車導致汽車頻繁起、停，發動機在起動或加速的瞬間所排放的尾氣量較大，對環境污染更嚴重。 3.交通安全事故發生率高

我國道路交通事故絕對死亡人數占世界總數的比例最高，2009年全國共發生道路交通事故23.8萬起，造成

面對機動化水平提高帶來的交通擁堵和道路安全等問題，世界各國政府和交通專家都開始研究電子通信技術在交通領域的應用，形成了早期的智能交通系統。20世紀80年代的信息技術革命不僅帶來了技術進步，也對傳統的交通發展理念產生了很大沖擊。

物聯網技術為智能交通運輸系統的實現提供了核心技術支撐。通過物聯網實時交通信息采集技術、物聯網傳輸技術及信息處理技術的應用，實現了車輛與道路、出行者與車輛、出行者與管理者之間的互聯互通，以最終實現交通的智能化管理。 1.實時交通信息采集

實時、準確地獲取交通信息是實現智能交通的依據和基礎。交通信息包括靜態信息和動態信息，其中靜態信息主要包括：基礎地理信息、道路交通地理信息、停車場信息、交通管理設施信息、交通管制信息以及車輛、出行者等出行統計信息。靜態信息的采集可通過調研或測量來獲取，采取的數據被存放在相應數據庫中，保持相對的穩定。而動態交通信息則包括時間和空間上不斷變化的交通流信息，如車輛位置和標識、停車位狀態、交通網絡狀態（如行程時間、交通流量、速度）等，這些動態交通流量信息的采集，就需要采用環形線圈傳感

目前，我國已經進入城鎮化及城市機動化的發展期，解決城市交通擁堵問題最有效的途徑是建設和使用先進的、適用的區域交通控制系統。根據我國城市交通控制與管理的需要（比如，在城市路口曾出現過這樣的情景：道路交叉路口上，一個方向已經沒車了，可是綠燈仍然亮著，而另一個方向道路上的車輛卻排起長龍在紅燈下等候。）智能交通控制系統應涵蓋交通信息采集、控制策略、系統集成、系統仿真等理論和技術。其中，引入高效的交通控制系統，通過控制交通信號對交通流進行有

智能交通誘導系統產生后，受到了人們的普遍關注。許多發達國家（如美國、德國、日本等）均將其列入國家研究計劃，投入大量的人力、物力和財力進行研究、試驗和開發。隨著相關技術的成熟和系統的實用化，智能交通誘導系統在未來智能交通管理中將發揮越來越重要的角色。

城市智能交通誘導綜合信息服務平臺將通過各種采集方式（如浮動車檢測、視頻檢測、感應線圈檢測、抓拍識別等）采集的各種交通流參數發送至交通指揮中心、信息服務器、行車路線優化服務器等，以供不同部門使用。其中，交通指揮中心可根據交通流信息融合的結果，來實現交通信息的公共和個性化行車路線的優化決策。而信息服務器則可實現系統與基于Internet的交通信息網、交通誘導屏、交通廣播媒體等多種平臺的相連。

城市智能交通誘導綜合信息服務平臺系統即把人、車、路綜合考慮，通過誘導駕駛員出行以改善路面交通狀況的一種系統，其不但可防止交通阻塞的發生，減少車輛在道路上的停留時間，而且能實現交通流在路網各個路段的負載均衡；同時，采用該系統還可提供準確、全面的交通誘導信息，在提高老百姓出行效率、質量的基礎上，有效提高了道路交通的監控力度和管理水平，通過道路交通分析，提供合理的交管方案。

隨著高速公路的發展，截至2009年底，我國已建成且運營的高速公路達6.5萬公里,同時高速公路通信、監控和收費系統的市場規模也呈現高速增長狀態。

不停車收費系統（ETC）是一種用于公路、大橋和隧道的電子自動收費系統，也是物聯網技術在道路收費管理中的一個重要應用。其通過在車輛上安裝具有身份識別的標簽，在收費口安裝對應的通信和計費裝置

2007年1月1日，我國開始實施“智能運輸系統自適應巡航控制系統性能要求與檢測方法”國家標準(GB/ T20608-2006)，此標準規定了自適應巡航控制系統的基本控制策略、最低的功能要求、基本的人機交互界面、故障診斷及處理的最低要求以及性能檢測的規定流程，適用于自適應巡航控制系統的性能檢測。智能車輛致力于提高車輛的安全性、舒適性，以及提供優良的人機交互界面。目前已經出現了一些應用廣泛的汽車智能化系統（如智能雨刷、自動前照燈、智能空調等）。但這種智能系統只能部署在單個車輛內的輔助駕駛系統，而作為交通系統的核心要素，智能車輛必須結合車輛和道路等各方面情況，才能使車輛從代步工具變成真正的智能行駛系統。

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關鍵詞：物聯網；5G通信技術；應用

引言

5G移動通信主要是基于4G技術而開發的新型數據傳輸技術，其優勢主要表現為有完善的傳輸性能、傳輸速度快、資源使用效率高且覆蓋范圍大，因而在現代數據傳輸中應用日益廣泛。現階段，各國開始與科研機構與高校合作深入研究5G通信技術與物聯網的融合，以此全面提高信息傳輸效率促進物聯網技術可持續發展。

1相關知識概述

1.1物聯網內涵

當前，物聯網是21世紀的代表性產物，其在全國甚至全球范圍內實現了物與物間的連接，使得人們日常生活發生了很大的改變。此外，該技術適應性比較強，與人們日常生活聯系緊密，交通還是農業智能化發展方面，5G通信技術使得物聯網技術性能得到有效提升。

1.25G通信技術內涵

作為一種新通信技術，全球范圍內5G通信技術備受關注。該技術被稱為時代分界點，其特點主要表現為：數據流量增長速度快。隨著居民生活水平的提高，人們對網絡提出了更高的要求。當前，4G網絡中套餐流量網絡業務已經無法滿足人們的實際需求，網速減慢甚至中斷現象頻繁發生，用戶體驗度明顯下降。5G技術則有更高的傳輸速率與質量，可有效解決這些問題，就算網絡繁忙時候也能達到正常4G及以上水平。峰值速率大。其主要指互聯網運行最高與最低速率，相較之4G技術，5G通信技術速率提高了10倍左右，更好的保障了單體用戶流量速率。環保性強?，F階段，環境保護備受各國關注，未來5G通信技術與節能環保理念有效結合，更好地滿足時展。可靠性高且延遲性小。與10年前相比，現代人們生活中網絡信息化應用與功能多元化、普及化；未來對于居民日常生活、購物、農業生活與工業施工等將實現數據與信息化發展，此種情況下網絡承擔的社會責任與義務更多。5G通信系統則能夠減少因延遲減少引起的資源浪費，穩定性更好。聯網設備數量增多，信息高效傳遞。聯網設備主要包含中繼器、集線器與交換機等。因此類設備造價高所以數量有限，5G通信技術發展與聯網設備技術支持密切相關。未來聯網設備數量將日益增多，從而保障了5G網絡覆蓋率，人們信息交互需求獲得滿足。

2SDN/NFV網絡技術

基于軟件層面定義網絡系統就可稱之為SDN，整體技術突出了對IP網絡設備提供的軟件角度定義，且不會影響到主機設備。實際應用中，整個技術能夠有效控制、分離并轉發電視網絡設備。借助系統化協議，SDN技術能夠促使控制設備與其它轉發設備準確結合，設定專業化協議，深入解說控制與轉發設備結合遇到的問題，而這一過程的利用IP網絡設備實現。5G技術能夠對全網實現集中控制，利用IP設備控制點分散而集中管理設備。整個系統中SDN技術實現可編程目標，整體技術支撐下控制并管理相關網絡。整個系統中，網絡功能虛擬化設備是非常重要的，利用虛擬化技術，有效協調相關電信設備比如軟硬件設備，便于拓寬網絡整體功能，全面提高工作效率。5G通信技術中，可擴展技術是非常重要的應用技術，云計算服務與三網融合產業有效提高了5G通信網絡安全性，且對5G通信技術發展規劃制定也有非常重要的。SDN/NFV技術中，將軟件定義網絡或網絡功能實現虛擬化，特別是5G移動通信網絡中，實現虛擬與軟件化目標，數據分離控制效果突出，從而更好地推進5G通信技術發展。SDN/NFV技術是5G通信技術發展的基礎，結合網絡有效構建通信借此狐、控制與應用層，合理調用程序，成功取代手動配置，因而對5G通信技術管理也至關重要。實際工作中要想優化網絡系統，5G通信網絡就要具備轉發分離功能，以此有效控制5G通信網絡運行狀況。結合SDN/NFV技術，有效構建虛擬網絡架構，從而更好的滿足各業務網絡需求。

3物聯網時代5G通信技術具體應用

3.1高頻段傳輸通信技術

物聯網背景下，各行業發展中要具備一定的網絡容量與傳輸速率?，F階段，對于移動通信系統而言，系統頻段多保持在3吉赫以內，以此滿足日常生活中的簡單需求。如果存在較大范圍的線上活動，短時間內使用數量增長速度快，就會出現頻段資源不足的問題，造成網絡擁擠，從而影響到用戶體驗度。但高頻段傳輸技術中，寬帶吉赫達到284.7，該數字是微波全部帶寬的12倍。換言之，微波與毫波盡管叫法沒有多大差別，但范圍卻明顯不同。相較之微波，毫波要明顯小一些，毫米頻率一般為27.3~350吉赫，所以因尺寸比較小利于實現小型化發展目標，制作體積小、耗材小的設備。除此之外，超高速距離內實現通信，再結合5G技術，獲得很好的兼容性。

3.2密集網絡通信技術

相較之4G網絡，5G移動通信具有的流量是其千倍甚至更多。眾所周知，5G網絡技術是將各種無線接入技術融合在一起，覆蓋范圍小，因而更細小的分割是無法實現的。此種情況下，應用密集網絡技術顯得尤為重要。實際應用中，密集網絡技術內容主要包含：將大量天線設置于宏基站外部，該方法利于拓寬室外空間，同時還能促使系統容量得到增加。與此同時，使得系統靈活性得到明顯提高。室外布置較多的密集網絡，以此促進各網絡節點更好的協作，在此基礎上使得相鄰節點準確性與有效性得到大幅度提升。此外，還可有效改善信噪比增益的客觀性。5G網絡通信技術中，應用密集網絡技術可適當地增加網絡空間與時間動態班花，網絡覆蓋面積擴大，為網絡優勢的充分發揮奠定良好的基礎。

3.3智能網絡技術

未來，隨著時代的進步，5G通信技術提供多元化服務是必然趨勢，同時還會向中心網絡傳輸更多復雜的數據。從本質上來講，5G通信技術中心網絡屬于一種云計算平臺，其中大型服務器是主要構成部分，有很強的計算能力。該技術可借助交換機網絡與其它設備、基站有效連接起來，可有效應對時效性強的數據與大量其它數據。向云計算中心提交數據并進行網絡處理，以此對數據進行細化，并根據不同類別做好劃分與歸檔。中心網絡外部包含很多終端與基站，其形態也是有所差異。網絡中心可結合各種業務類型，選擇頻段不同的數據。用戶體驗中，網絡連接有多元化的方式。此種情況下為了有效地應對復雜且大量易燃物，提高智能化水平顯得尤為重要，以此增強數據識別、分類與選擇能力。所以5G通信技術中，智能化網絡技術是一種非常重要的技術構成。

3.4直接通信技術

現階段，移動通信系統構建通信網時，主要是利用固定站點分布實現構建目標。一般情況下，基站的作用是非常重要的，基于基站向周圍拓展，在此基礎上實現一定范圍全面覆蓋網絡。實際工作中，要在較為寬敞地平地上設置基站，且要具備一定的固定性，由此就對導線結構造成了一定的限制。這就表明，只有在基站覆蓋范圍內方可接收到移動網絡，一旦間距較遠的話，移動網絡接收就會受到影響。但5G通信技術研發過程中有效彌補了這一缺陷，認識了傳統基站網絡傳輸還存在一些限制性問題，以此為有效構建直接通信技術創造了平臺。就算沒有構建基站，也可實現有效傳輸并接受網絡數據，一定程度上該技術能夠更好地滿足未來社會經濟發展需求。

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【關鍵詞】物聯網 應用 發展前景

一、認識物聯網

（一）物聯網的基本概念和基本特征。物聯網是指通過各種地面或者空間傳感器設施以及不同的通信系統，按照一定的協議將設施、設備、人已經其他各種各樣的物品與網絡連接起來，從而達到人和物品之間的實時通信和信息交互。它是智慧地球的重要組成部分，為人和物品之間的智能對話提供了機遇和平臺。

物聯網具有三個基本特征：“全面感知”、“可靠傳送”、“智能處理”。全面感知是指利用各種傳感器技術能夠隨時采集物體動態?？煽總鬏斒侵笇⒏兄男畔⑼ㄟ^網絡進行實時傳送?，F在無線通信技術已經覆蓋了大部分區域，因此感知信息的傳送變得非?？煽颗c現實。智能處理利用多種信息處理技術對海量信息進行篩選和處理，從而方便人與物品之間的交互。

（二）物聯網的結構層次。如圖1所示，物聯網的結構可以分成：感知識別層、網絡構建層、應用層。感知層由傳感器節點接入網關組成，智能節點感知信息（溫度、濕度、圖像等），并自行組網傳遞到上層網關接入點，由網關將收集到的感應信息通過網絡層提交到后臺處理。網絡構建層在物聯網四層模型中連接感知識別層和應用層，具有強大的紐帶作用，高效、穩定、及時、安全地傳輸上下層的數據。應用層是指物聯網技術的各種應用包括智能物流智能交通綠色建筑等方面。應用層位于感知識別和網絡構建層之上，人們通常把物聯網應用冠以“智能”的名稱，如智能電網、智能交通、智能物流等，其中的智慧就來自這一層。

（三）物聯網的關鍵技術。物聯網的關鍵技術主要可以分為如下幾種：RFID、WSN、EPC以及多種智能技術。RFID即射頻識別技術，俗稱電子標簽，通過射頻信號自動識別目標對象，并對其信息進行標志、登記、儲存和管理。它主要由電子標簽、讀寫器、天線等部分組成。WSN無線傳感器網絡（WSN）是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸應用。RFID主要側重點是識別的作用，而WSN的主要側重點是組網并實現數據的傳遞。EPC是指電子產品代碼，它包括EPC 編碼標準、EPC 標簽、讀寫器、對象名解析服務（ Ob ject Nam ing Service， ONS ）、物理標記語言（ Physical Markup Language， PML）等部分。為滿足對單個產品的標識和高效識別，美國麻省理工大學Auto ID 中心在美國統一代碼委員會（UCC）的支持下，提出了產品電子代碼（EPC）的概念。

二、物聯網技術的應用

物聯網技術作為一門新興的技術，具有巨大的生命力和蓬勃的發展力。同時該技術對社會發展和科技的進步有著巨大的推動力。不知不覺之中，我們生活的方方面面已經融入了物聯網的影子。

（一）物流管理。物聯網在物流領域有重要的應用。物流領域規劃中明確的指出將物聯網技術作為該領域的發展重心之一。通過物聯網技術的建設，可以實現物流系統的現代化，形成集成化的信息化平臺。我們可以對物品進行統一的編碼同時加入EPC的標識，這樣就有助于我們在物品的運輸流通過程中進行及時的狀態反饋。廣泛采用物聯網技術來推動物流信息技術的發展和標準體系的構建是物流領域下一階段的重要任務。

（二）城市建設。隨著技術的進步，城市管理已經變成了動態時間和靜態部件之間的綜合管理。在物聯網技術和3S技術的支撐下，“數字城市”、“智慧地球”這些概念將不再是夢想。我們把在城市管理中所采集的分散、獨立圖像進行并網，進行遠程的業務管理、監控、存儲以及傳輸。通過城市管理系統的搭建，城市的管理、安全監控等方面的得到了很大的改善。物聯網技術為城市的建設提供了直觀的管理工具。

（三）智能交通。憑借物聯網技術的先進方法，使得交通信息的采集變得更加方便快捷。傳感器可以把各個區域的車距和車速信息傳輸到處理中心，便于及時的調整和管理。在終端上加載各種溫度、光照傳感器還可以實時監控路面信息、汽車尾氣等相關信息。

三、物聯網的未來發展趨勢

通過大量文獻的閱讀和思索，我們可以看出未來物聯網技術的發展趨勢大致如下：首先，未來的物聯網需要一個開放的架構來最大限度的滿足各種不同系統和分布式資源之間的互操作性需求。他們既可以是信息的提供者也可能是信息的使用者。其次，未來的物聯網的架構還需要有良好的、明確定義的、呈現為粒度形式的層次劃分。物聯網架構技術應該滿足各種層次的用戶需求，擺脫單一的幾種模式。同時，物聯網的架構技術要具有抵御各種網絡突發狀態和干擾的能力，并將這種影響降低到最小的程度。

參考文獻：

[1] International Telecommunication Union UIT. ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things[R]. 2005.

[2] 王忠敏. EPC 與物聯網[M]. 北京：中國標準出版社，2004

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本次競賽中職組裁判、浙江交通職業技術學院物聯網應用技術專業帶頭人馬兆豐老師向記者介紹：“競賽以智慧生活為主題，從智能健康管理、智能商業應用、智能環境監控三個應用領域出發，考察并鍛煉參賽選手物聯網的基礎知識、物聯網平臺搭建與配置（感知、識別層設備安裝與調試）、物聯網平臺使用與維護（物聯網網絡傳輸層連接與配置）、物聯網應用系統的部署與配置等幾大方面知識及技能，重點考察參賽選手對物聯網認知，物聯網設備部署、實施、應用安裝、系統運維等方面的能力，以及中職學生于職業規范、團隊協作、組織管理等方面的團隊風貌?！?/p>

此次競賽為全國同行提供了了解浙江省職業院校物聯網應用技術專業“從無到有、從有到精”發展歷程的窗口。

校企各展所長　共育物聯網英才

——記浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設

文/本刊記者　劉　飛

物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網應用涉及人類社會生活的方方面面，包括工業、農業、環保、物流、交通、安全、家居、醫療、電網等，因此物聯網應用技術是一門關聯程度非常強的專業，可以輻射眾多領域，是職業院校的新興專業。2012年，浙江省教育廳批準浙江經濟職業技術學院、浙江機電職業技術學院、職業技術學院等學校開設物聯網應用技術專業，從此拉開了浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設的序幕。

浙江省職業院校在建設物聯網及其相關專業的過程中，及時跟蹤市場需求的變化，主動適應區域、行業經濟和社會發展的要求，以學校強勢專業為依托，有針對性地調整和設置專業，并與物聯網企業及行業緊密合作，形成各自的物聯網專業特色。

因地制宜，原有專業衍生“物聯網”

在比賽現場記者了解到，浙江職業院校已開設的物聯網應用技術專業，大多是從原有的計算機、通信網絡或信息等專業的基礎上衍生的。金華職業技術學院物聯網應用技術專業主任蘇紅富向記者介紹：“2012年，我們學校在信息工程學院原有的計算機網絡技術專業新增物聯網專業方向。2014年，物聯網應用技術專業開始單獨招生，學制三年?！痹撔Ｎ锫摼W應用技術專業憑借計算機網絡技術專業原有的辦學基礎，主要培養偏向軟件技術的物聯網專業人才。

物聯網應用技術專業的人才培養目標是“掌握物聯網的基礎知識，具備能運用計算機技術、嵌入式系統技術、傳感技術和互聯網技術進行信息感知識別、傳輸處理和控制的能力，能進行系統集成及相關技術與產品的開發和應用推廣，具有物聯網工程實踐能力”的高素質技能人才。金華職業技術學院根據自身的實際情況，致力于培養社會緊缺型技術工程師。所培養的學生主要面向三個方面發展：大型軟件公司從事手機、掌上電腦等移動終端的客戶端軟件設計與開發，網絡運營、系統集成單位從事物聯網絡施工管理與工程管理工作，以及聯想服務及其戰略合作伙伴的設備維修。

以計算機網絡技術專業為依托，金華職業技術學院的物聯網應用技術專業集合了通信、網絡、樓宇智能等專業優秀教師進行授課，下轄Cisco授權網校、聯想工程師合作培訓中心，并提供智能安防實訓室、電子產品檢測中心等共享型實訓室。專業教學以ASP.NET技術學習為主線，逐漸上升至網頁設計、高級程序設計乃至整個物聯網項目的開發。該專業開設的主干課程還包括物聯網工程制圖識圖、嵌入式系統應用、傳感器與測控技術、無線傳感器網絡、RFID安裝與調試、綜合布線技術、服務器配置與管理、C#程序設計基礎、ASP.NET中高級編程等。專業以學?！爸腔坌@”建設為契機，將網絡部分（教務系統、網上圖書館、IC卡管理等）的工作根據學?，F有實訓設備以項目的形式分配給學生進行系統集成實訓，確保學生學以致用。

本次競賽為金華職業技術學校物聯網專業的學生提供了展現技能的舞臺和提升技能水平的機會。學校物聯網應用技術專業學生勞銀翔向記者介紹說：“比賽以北京新大陸時代教育科技有限公司物聯網工程應用實訓系統2.0為平臺，內容涉及智慧城市物聯網應用環境安裝部署、物聯網感知層設計開發、智慧城市物聯網Android平臺應用設計開發、智慧商超物聯網PC平臺應用設計開發。要求參賽學生具備物聯網工程部署、物聯網設備調試、嵌入式產品開發、Android應用開發、.NET應用開發等方面的知識，提升了團隊成員專業理論知識水平、實踐能力和團隊協作精神?！弊罱K，金華職業技術學院參賽團隊獲得團體第一名的優異成績。

除了高職院校的物聯網應用技術專業是從原有專業衍生外，中職學校雖然目前尚未獲得物聯網專業代碼，沒有專門開設物聯網應用技術專業，但不少中職學校也在現有專業的基礎上細化出與物聯網相關的專業方向，培養掌握物聯網應用技術的人才。

真槍實彈，真實項目引領教學

嘉興技師學院自2014年起開設通信網絡應用（物聯網方向）專業，學制5年。學生前兩年主要學習電氣自動化設備安裝與維修專業的相關課程及通信網絡專業的基礎課程。兩年后，經過校內統一選拔分流，達到物聯網技術方向要求的學生可以進一步學習物聯網技術的專業課程。

同高職院校相比，嘉興技師學院的物聯網技術方向更加注重真實項目引領教學。嘉興技師學院電氣工程系主任錢琴梅告訴記者：“在接下來的教學中，該專業的教學想以‘智慧實訓大樓’項目建設為引領，讓學生進行真刀真槍的訓練，而不是僅僅止步于實訓室中實訓設備的操作。”

嘉興技師學院有7000多平方米的電氣工程實訓中心，預設的管理系統完全基于物聯網技術進行設計建設。例如學生考勤系統，中心內的每一間實訓室門外都有電子班牌，除了通過人臉識別系統記錄學生考勤之外，還可以展示上課班級的基本信息以及實訓中心的環境指數等內容。除此之外，基于RFID以及二維碼技術的資產管理系統可以實時跟蹤實訓資產的領用及歸還。實訓中心智能管理系統項目的設計依托北京新大陸時代教育科技有限公司工程師以及該校專業教師共同完成。以“智慧實訓大樓”項目引領教學，不僅能夠提升學生的實踐能力，還能夠實現教學內容與企業需求的完美對接。

嘉興技師學院副院長沈民權說：“此次全省‘物聯網技術應用與維護’競賽就是一次對物聯網應用技術教學的檢驗，不僅有利于學生素質的全面提升，也為學校以賽促教、以賽促訓提供了良好的契機?！?/p>

企業參與，全方位助力人才培養

物聯網應用技術人才培養離不開企業的參與。作為本次競賽的設備提供方，北京新大陸時代教育科技有限公司全程全方位參與了職業院校物聯網應用技術人才的培養。

該公司物聯網產品中心產品支持部經理鄒梓秀向記者介紹：“公司物聯網產品中心下設產品支持部，專門負責將公司研發產品的使用方法轉化為專業教材，為各院校物聯網專業的課程教學提供方便。”學校具有物聯網專業的理論優勢，企業具有實踐優勢。在教材編寫的過程中，公司邀請學校老師介入，并進一步了解物聯網專業的課時設置，與老師共同撰寫課程大綱以及教材目錄，力求編寫出以實際工程應用為目標的理論教材。

公司銷售經理賀育華說：“除了為學校物聯網應用技術專業教師提供掛職鍛煉的機會之外，公司還通過協助政府完成國培、省培計劃，針對單體學校開展定向培訓，組織區域學校物聯網專業師資定期培訓等，助力職業院校物聯網專業師資建設?！?/p>

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關鍵詞：物聯網；關鍵技術；計算機物聯網；應用

物聯網，主要是將當前各種新型技術及新型的理念進行緊密的結合，將電子技術、通信技術、材料技術等不同種類、此前聯系性不強的技術聯系在一起。這樣一來，這些不同的技術就成為了一個整體，并且將人與物進行了緊密結合。物聯網的應用比較廣泛，行業需求的潛力相對較大，計算機物聯網目前已經在我國的多個領域中得到了合理應用。

1 物聯網的關鍵技術

1.1 射頻識別技術

在物聯網的關鍵技術中，射頻識別技術是相對最為重要的一種關鍵技術，也可以被稱作是電子標簽，射頻識別技術是物聯網發展中的基礎部分與核心部分。射頻識別技術主要應用的就是射頻信號，物聯網可以利用射頻信號來實現相應的信息傳輸，并且通過這些信息來進行相應的識別工作。在射頻識別技術中，主要包括了標簽、閱讀器、天線3個主要部分。

射頻識別技術在具體應用中主要是利用比較先進的技術手段，來對不同狀態下的物體進行相應的識別管理。射頻識別技術抗干擾能力較強，無需耗費較多人力，且適用于大多數環境，所以應用較為廣泛。

某大型連鎖超市在日常管理中就應用了物聯網中的射頻識別技術，該超市的管理者將這項技術用于供應鏈管理中。這樣一來，在具體管理中，不僅不需要過多的工作人員，還保證了管理的效率與整體質量，該超市在應用射頻識別技術之后，供應鏈管理工作得到了明顯加強。

1.2 云計算

云計算技術，主要是將計算分布在相應不同的計算機中，這里的計算機不能是本地計算機。這樣一來，相關的使用者就可以將資源進行切換，根據具體的需求去訪問相應的計算系統。物聯網中的云計算技術，主要是利用網絡，對計算實體進行整合，使其成為計算能力較強的整體系統。

1.3 網絡通信技術

物聯網在發展過程中，物與物之間的互相通信是較為重要的，因此，網絡通信技術是物聯網關鍵技術中不可替代的重要部分。在網絡通信技術中，包括了有線技術、無線技術、網關技術等。在網絡通信技術中，M2M技術應用比較廣泛，可以與近距離傳輸技術進行較好結合，如WiFi、RFID、BlueTooth等。M2M技術的重點之處就在于無線通信，未來將會有廣闊的發展空間，給物聯網的信息傳遞提供堅實的技術保證。

2 計算機物聯網的應用

目前，計算機物聯網在我國已經得到了比較廣泛的應用，其具體的應用可以表現在以下幾個方面。

2.1 家庭生活

在家庭生活中，物聯網可以將家庭住宅作為具體的應用平臺，利用家庭住宅的網絡技術來實現具體應用。某高級住宅小區在樣板間的布置工作中就對物聯網進行了具體應用，利用物聯網在住宅的內部設置了較多的系統。這些系統主要包括了住宅安防系統、布線系統、溫度調節系統、燈光控制系統等。這樣一來，住戶就可以利用網絡和物聯網技術實現對住宅內部所有系統的操控與應用，使居住環境變得更加高效與舒適，也使住宅內部的各個系統得到了較好的管理。該小區的樣板間在應用了計算機物聯網之后，將所有的家居設施進行了高效集成，給住戶帶來了更多的便利，也保證了住宅環境的整體舒適度。

2.2 物流領域

隨著我國經濟的不斷發展，物流行業的發展規模也在不斷擴大，物流領域的發展速度也相對較快。在物流領域中，物聯網可以發揮自身的重要作用，來實現物流領域的合理發展。在物流領域內部應用計算機物聯網，主要是利用計算機物聯網內部的集成性和智能性的主要特征，這兩點特征可以使物流系統具備較強的智能性，使其在發展過程中模仿人類智能，像人類一樣去進行思考與判斷。

計算機物聯網在物流領域中的應用，主要是用來掌控物流領域在發展過程中的不同信息，對物流運輸環節中的所有運輸車輛的性能及路線進行實時監控，還可以掌握物流運輸中貨物的自身狀態與性能。也就是說，計算機物聯網在物流領域中的應用，主要是方便工作人員掌控物流運輸中的各個環節，對主要的物流信息進行相應采集。

2.3 農業應用

除了上述應用領域之外，計算機物聯網還可以被用于農業領域中。計算機物聯網在農業中的應用，主要是將農業生產的控制系統、安全系統與智能系統，利用云計算技術進行高效整合，從而實現農業生產的智能化、數字化與信息化。農業生產應用計算機物聯網，可以將農業生產中的各項因素，如環境因素、人工因素等通過計算機物聯網內部的傳感器進行上傳。這樣一來，工作人員就可以對農業生產中的各項因素進行整合分析，把握農業生產各個環節的整體質量，對農業生產實行遠程監控與操作。計算機物聯網在農業生產中的應用，可以提高農業生產的整體效率，使農業生產向綠色農業、低碳農業、高效農業的方向進行合理轉變，帶動我國農業經濟的發展?？梢哉f，計算機物聯網在農業生產中的應用，不僅可以提高農業生產的具體效率，還能優化農業生產體系，具有重要的價值和現實意義。

2.4 交通應用

智能交通建設將會是未來交通系統發展的必然趨勢，而計算機物聯網是有效實現這一趨勢的重要工具，這是由于計算機物聯網可以將電子傳感技術、先進信息技術、通訊傳輸技術、控制數據技術以及計算機技術等有效結合，并運用于整個智能交通系統的管理中，進而可以在大范圍內進行全方位的計算機技術的應用。計算機物聯網技術具有實時、高效、準確等特點生適用于智能交通系統的建設。計算機物聯網技術在智能交通建設中的廣泛應用可以將現有交通設施有效的利用起來，最大程度地減少交通的超負荷量，與此同時，計算機物聯網的應用可以減輕交通壓力對環境的污染，進而提高整個城市交通的運輸效率，所以，計算機物聯網技術在交通運輸方面的應用是非常有必要的。

2.5 電網應用

除了以上幾種應用領域之外，計算機物聯網還可以被用于電力行業及交通行業中，具有較好的應用價值與應用前景。將計算機物聯網技術應用到電網中，可以達到電網智能化的效果，也就是可以使整個電網系統更加先進、可靠、安全，同時可以提升整個電網的工作效率和經濟效益。由于計算機物聯網的運用，整個電網系統的運行數據和信息都是被時刻記錄的，一旦出現任何異常都可以第一時間被發現，相關工作人員可以針對此問題及時做出應急方案，這樣才可以確保電網系統的有效運行和安全性能，減少電網企業不必要的經濟損失。這樣將計算機物聯網技術和電網系統相結合的方式，一定可以滿足大部分用戶的對電能質量的需求，使未來的電力系統更加完善。

計算機物聯網技術的具體體系如表1所示，由表1可知物聯網的體系可分為感知層、處理層、傳輸層以及應用層。近幾年，計算機物聯網技術在我國快速發展，極大地改變了.人們目前的生活方式，在這個充滿智慧化的網絡世界中，人類不需要對商品的干預和交流，正如日本操作系統之父所說的：物聯網在未來十年將會得到普及并無處不在。經過近幾年的不斷實踐和發展，物聯網也在推陳出新，目前我國計算機物聯網技術已經具有一定的實力基礎。從相關部門的數據調查來看，同計算機物聯網相關的社會市場價值已經從年的億美元增長到了億美元。由此看來，計算機物聯網技術的發展前景還具有一定的市場潛力和發展價值，想要挖掘出計算機物聯網的市場潛力，需要相關的科研人員的努力以及政府部門的大力支持。而且，相關專家預測，物聯網不僅需要技術的創新，更關系到新興領域的產業發展，需要不同力量的整合。計算機物聯網技術的變革一定會為信息產業結構帶來巨變，在各個領域被廣泛應用。

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關鍵詞：物聯網；云計算；內河航道；智能航道

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）04-0076-03

0 引 言

21世紀人類社會正步入信息時代。世界正處在一場新的技術革命之中，這場技術革命的中心就是物聯網。物聯網概念的本質就是將人類的經濟生活與社會生活、生產活動與個人活動都放在一個智慧的物聯網環境中運行。物聯網為人們提供了感知中國與世界的能力，也為技術創新與產業發展提供了前所未有的機遇。

2011年1月21日國務院正式頒發《關于加快長江等內河水運發展的意見》，要求利用10年左右時間，建成暢通、高效、平安、綠色的現代化內河水運體系。為落實交通運輸部“關于貫徹《國務院關于加快長江等內河水運發展的意見》的實施意見”，長江航道局2012年工作會議提出，加快數字航道和智能航道建設，到2015年基本建成長江干線數字航道，初步建成長江干線智能航道。隨著長江“數字航道”建設的啟動，長江航道信息化建設經歷了一個快速的發展歷程，在電子航道圖建設、航道測量、信息基礎設施建設等方面取得了一系列的成績，已經初步具備由數字化向智能化轉變的條件。要實現航道數字化向智能化的轉變，就需要一系列諸如物聯網、自動控制、人工智能等核心技術研究做支撐，其中物聯網方面的部分關鍵技術尤為重要。

1 物聯網的概念

物聯網的概念產生于20世紀90年代，其英文名為Internet of Things（IOT），被視為互聯網的應用擴展。應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂。2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯盟了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。

物聯網概念的興起，很大程度上得益于ITU的年度互聯網報告，但截至目前確切的說還沒有形成一個公認準確的定義。根據目前對物聯網技術特點的認知水平，在比較各種物聯網定義的基礎上，比較普遍的一種定義是：物聯網是在互聯網、移動通信網等通信網絡的基礎上，針對不同應用領域的需求，利用具有感知、通信與計算能力的智能物體自動獲取物理世界的各種信息，將所有能夠獨立尋址的物理對象互聯起來，實現全面感知、可靠傳輸、智能分析處理，構建人與物、物與物互聯的智能信息服務系統[1]。

2 物聯網關鍵技術

物聯網的多樣化、規?；c行業化的特點，決定了物聯網涉及的技術種類非常多，本文需要從物聯網應用系統設計、組建、運行、應用與管理的角度，將多種技術歸納為幾項共性的關鍵技術。

2.1 智能感知技術

智能感知首先是RFID無線射頻識別技術。RFID無線射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個電子標簽，操作快捷方便。其關鍵技術主要包括產業化和應用兩個方面。其中，RFID產業化關鍵技術主要包括標簽芯片設計與制造、天線設計與制造、RFID標簽封裝技術與裝備、RFID標簽集成、讀寫器設計等；RFID應用關鍵技術主要包括RFID應用體系架構、RFID系統集成與數據管理、RFID公共服務體系、RFID檢測技術與規范等。

其次是傳感器與無線傳感器網絡技術。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器技術的發展主要表現在智能傳感器與無線傳感器兩個方向。智能傳感器的關鍵技術主要表現在傳感器的系統結構設計方面。結構設計上除了需要具備自學習、自診斷與自補償能力、復合感知的能力，還要具有靈活的通信能力。無線傳感器網絡作為當今信息領域新的研究熱點，有很多的關鍵技術有待發現和探索。從目前國內外研究現狀來看，主要集中在以下幾個方面：介質訪問控制協議、網絡拓撲控制與路由協議、節點定位、時鐘同步、數據管理與數據融合、嵌入式操作系統和網絡安全等。

2.2 嵌入式技術

嵌入式系統是一種專用的計算機技術，常作為裝置或設備的一部分。通常，嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數字接口的設備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統，有些嵌入式系統還包含操作系統，但大多數嵌入式系統都是由單個程序實現整個控制邏輯。嵌入式技術的關鍵研究點主要有專用芯片設計制造、嵌入式硬件結構設計與實現、嵌入式操作系統研究、嵌入式應用軟件編程技術、微機電（MEMS）技術與應用等。RFID讀寫器、無線傳感器網絡節點就是目前比較流行的微小型嵌入式智能設備。隨著信息技術的快速發展，嵌入式的尖端科技比如可穿戴計算機、智能機器人等應用將會為人類社會帶來更大的便利。

2.3 移動通信技術

移動通信是指通信的雙方至少有一方是在移動中進行的通信，包括固定點與移動點、移動點與移動點之間的通信。例如，人們平時常見的一個用戶在行進著的火車、汽車上用手機與一個固定電話或另一個手機通信，或者是兩個移動的手機之間的通信都屬于移動通信。移動通信系統的關鍵技術主要包括以下方面：寬帶數字通信基礎理論研究、寬帶調制和多址技術、頻譜利用率提升技術、無線資源管理、無線電技術、網絡安全和QoS、基于Mesh自組織網絡的接入網絡架構體系、基于智能重疊網的核心網體系、移動通信網絡協議、射頻電路和電磁兼容等。4G通信技術是繼3G之后的又一次無線通信技術演進，我國的自主知識產權的移動通信標準TD-LTE正式成為4G的兩大國際標準之一，標志著我國首次在移動通信標準上實現從“追趕”到“引領”的重大跨越。移動通信的另一發展方向就是機器到機器（M2M）的終端通信，M2M的潛在市場不僅限于通信業，由于M2M是無線通信和信息技術的整合，它可用于雙向通信，如遠距離收集信息、設置參數和發送指令，因此M2M技術可以有不同的應用方案，如安全監測、自動售貨機、貨物跟蹤等。在M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的遠距離連接技術，其近距離連接技術主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，還有一些其他技術，如XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網絡的位置服務技術。

2.4 海量數據處理與融合技術[2]

面對物聯網數據海量、多態、動態與關聯的特征，物聯網數據處理需要重點解決以下幾個關鍵技術，分別是數據格式與標準化、信息融合技術、中間件與應用軟件編程技術、海量數據存儲與搜索技術、數據挖掘與知識發現算法。物聯網的海量數據除了來自傳感器節點、RFID節點以及其他各種智能終端設備全天候產生的數據外，各種物理對象在參與物聯網事務處理的過程中也會產生大量數據，在進行海量數據存儲時需要數據庫、數據倉庫、網絡存儲、數據中心和云存儲技術的支撐。數據融合中心對來自多個傳感器的信息進行融合，也可以將來自多個傳感器的信息和人機界面的觀測事實進行信息融合（通常是決策級融合）。提取征兆信息，在推理機作用下，將征兆與知識庫中的知識匹配，做出故障診斷決策，提供給用戶。在基于信息融合的故障診斷系統中可以加入自學習模塊，故障決策經自學習模塊反饋給知識庫，并對相應的置信度因子進行修改，更新知識庫。

同時，自學習模塊能根據知識庫中的知識和用戶對系統提問的動態應答進行推理，以獲得新知識?？偨Y新經驗，不斷擴充知識庫，實現專家系統的自學習功能。

2.5位置服務技術

位置服務（Location Based Services，LBS）又稱定位服務，是由移動通信網絡和衛星定位系統結合在一起提供的一種增值業務，通過一組定位技術獲得移動終端的位置信息（如經緯度坐標數據），提供給移動用戶本人或他人以及通信系統，實現各種與位置相關的業務。位置服務實質上是一種概念較為寬泛的與空間位置有關的新型服務業務。位置服務關鍵技術主要涉及位置信息的獲取方法，GPS、GIS和網絡地圖應用技術，以及位置服務的方法。位置信息獲取目前比較主流的方法有移動移動通信定位、基于無線局域網定位、基于RFID的定位、無線傳感器網絡定位等。

2.6 信息安全技術

物聯網信息安全技術研究目的是保證物聯網環境中數據傳輸、存儲、處理與訪問的安全性。主要關鍵技術有以下方面：物聯網安全體系結構研究、網絡安全防護技術、密碼學及在物聯網中的應用、網絡安全協議等。

物聯網安全體系結構的研究主要包括網絡安全威脅分析、網絡安全模型與確定網絡安全體系，以及對網絡安全評價標準和方法的研究；網絡安全防護技術的研究主要包括防火墻技術、入侵檢測與防護技術、安全審計技術、網絡攻擊取證技術、防病毒技術以及業務持續性規劃技術；密碼應用技術的研究包括對稱密碼體制與公鑰密碼體制的密碼體系，以及在此基礎上研究消息認證與數字簽名技術、信息隱藏技術、公鑰基礎設施PKI技術、隱私保護技術等；物聯網的網絡安全協議研究主要包括網絡層的IP安全協議、傳輸層的安全套接層協議（SSL）、應用層的安全電子交易協議（SET），以及它們在物聯網環境中應用的技術。

3 物聯網關鍵技術在內河航道的應用探討

首先，應用RFID技術可以進行通航船舶流量的統計[3]。內河航道尤其是長江中下游，船舶運量非常繁忙，如何有效地分析統計某時段通過的船舶數量、船型、噸位和實際載貨量，成為一個重要課題。運用智能感知技術，在通航船舶上安裝RFID電子標簽，在航道上安裝讀卡器，RFID電子標簽內記載船舶的基本信息數據，以此建立一個基于RFID射頻技術的船舶狀態信息采集平臺，就可以很好地解決船舶流量統計問題。若將其與電子航道圖系統集成，應用效果會更好。

其次，應用ZigBee無線傳感器網絡技術可以開展航道數據的采集，構建“感知航道”[3]。 利用航道沿線的固定監控點作為基干，建立一個有線光纖基干網絡，供視頻數據傳輸。以基干網絡的各監控點為中心，在每個監控點的航道沿岸周邊，建立起由ZigBee技術構成的近地、自組織、低功耗的無線自組織網絡（即無線傳感網）。將各種傳感設備（水位、值守傳感器等）通過無線傳感網絡以無線方式進行連接，實現航段的無線覆蓋和傳感器熱插拔。無線傳感數據通過無線傳感網絡由最近的監控點傳入有線基干光纖網絡匯聚至設在指揮中心的傳感前端服務器。這樣，通過感知數據的自動采集和傳輸，就可以在航段構建一個航道感知網絡，實現自動航道感知。

第三，應用位置服務技術可以實現航道維護船舶的動態監控。將GIS地圖顯示技術和GPS定位技術結合，利用位置服務技術對船舶當前所在的位置數據進行采集，通過GPRS/CDMA無線通信技術采集的數據發送到航道管理中心服務器，管理中心的航道船舶監控系統實時調用位置數據對航道船舶進行遠程監控，在地圖上實時了解轄區維護船舶的工作動態，可以達到很好的監管效果。

另外，應用云計算技術可以實現航道數據的分析和處理。隨著物聯網廣泛應用于航道方方面面，各種傳感器、船舶終端之間不可避免會產生大量動態數據。位于終端的數據處理單元配置相對較低，處理大量數據必然會力不從心，可能會達不到要求的時效性。通過應用云計算技術，讓云端處理數據并將結果回傳或直接傳至航道數據中心，就可以快速準確地解決航道終端數據分析和處理的問題。

4 結 語

物聯網的發展具有深厚的信息技術及相關專業的技術基礎，有著強烈的社會需求，是社會信息化的深化和發展，是我國兩化融合的切入點。隨著物聯網技術在內河航道應用的逐步深入，必將為推動數字航道向智能航道的轉變提供強大的技術支撐，必將加快實現我國智能水運交通事業的發展進程，必將為內河流域百姓的生產生活帶來更大的便利。

參 考 文 獻

[1] 吳功宜，吳英.物聯網工程導論[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2] 劉仰華.物聯網數據處理技術[J].信息與電腦，2012（7）：93-94.

[3] 王迅，豐瑋，胡錚.物聯網在航道管理中的應用[J].中國水運，2011（12）：28-29.