物联网技术及其工业应用的机遇与挑战.doc
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1、物联网技术及其工业应用的机遇与挑战摘要:当代物联网技术发展迅速,特别在工业中的应用越发值得研究和关注。本文将简析物联网历史和关键技术,分析其在工业中的应用以及由此带来的机遇与挑战,为我们为了发展物联网事业,迎接物联网时代指明方向。关键词:物联网技术(IOT),工业应用,信息,网络,无线网(WSNs)。Abstract: theInternet of thingstechnology developed rapidly,andin its application in industry is especially worthy of our attention and research.In t
2、his paper,thehistoryofthe Internet of things, its key technology , itsapplication in industry which results in many opportunities and challenges to us,will beanalyzed ,so that we can greatly meet the development of the Internet of thingsindustry and pick up the direction ofthe era of the Internet of
3、 things.Keywords:technology of IOT, industrial applications,information,Internet,Wireless Sensor Networks.1 物联网内涵的诠释以及其历史物联网是继计算机与互联网技术之后,掀起世界信息产业风暴的关键技术。物联网是在互联网基础上,将用户端扩展到了任何物品与物品之间,进行信息互换和通信,它的出现最早可追溯到1990年第一次出现的最初实践原型施乐网络可乐贩售机(Networked Coke Machine)。1999 年,在美国召开的移动计算和网络国际会议上,物联网被定义为:物与物进行互联通信的网
4、络, 其英文名称是“Internet of Things, IoT”。在如今全球经济的快速发展的促进下,世界各国为谋求更多的经济利益,而近些年电子标签、嵌入式系统和中间件系统以及云计算等技术的日益发展完善,物联网的发展壮大将是不可估量的。2物联网的体系架构物联网是互联网向物理世界的延伸和拓展,互联网可以作为传输物联网信息的重要途径之一,而传感器网络基于自组织网络方式,属于物联网中一类重要的感知技术。从技术架构上分析,物联网可分为感知层、网络层和内容应用层。感知层的石油温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、二维码标签等传感器或和传感器网构成的感知终端,其基本作用是感知,是物联网收集信息的执
5、行者,也是物联网辨认物体、采集信息的来源。网络层顾名思义就是物联网的网络部分,负责传递和解决感知层获取的信息,将信息上传或者传递,是由互联网、各种私有网络、云计算平台和网络管理系统等组成的。应用层是物联网同用户(涉及人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,解决各种用户需求,实现物联网的智能应用。3物联网的关键技术物联网是一种网络,就应当具有网络的一些特性。由网络理论中分层的概念分析概括,现阶段的物联网大体可以提成以下几个部分。可见物联网是一个相称庞大的集合,囊括了因特网、EPC/RFID、传感器、嵌入式系统、无线组网等各行业的成熟技术。ITU在2023年的物联网报告中重点描述了物联网的4
6、个关键性应用技术标签事物的RFID技术、感知事物的传感器技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术各项技术,它们虽然发展不统一,其中相辅相成,其中射频标签、条码与二维码等技术已经非常成熟,传感器网络相关技术尚有很大发展空间。3.1 感知和标记技术感知和标记技术是物联网的基础,重要应用与物联网感知层,其重要作用是采集物理世界中发生的物理事件和数据,实现外部世界信息的感知和辨认,重要涉及多种发展成熟度差异性很大的技术,如传感器、RFID、二维码等。传感技术运用传感器和多跳自组织传感器网络,协作感知、采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。辨认技术涵盖物体辨认、位置辨认和地理辨认,对物理世界的辨认是实
7、现全面感知的基础。物联网标记技术是以二维码、RFID标记为基础的,对象标记体系是物联网的一个重要技术点。3.2 网络技术物联网是网络的一种,因此网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施,通过泛在的互联功能,实现感知信息高可靠性、高安全性传送。网络技术的关键技术涉及接入与组网、通信与频管。物联网的网络技术涵盖泛在接入和骨干传输等多个层面的内容。以互联网协议版本6(IPv6)为核心的下一代网络,为物联网的发展发明了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络在规模化应用后,面临与骨干网络的接人问题。物联网需要综合各种有线及无线通信技术,其中近距离无线通信技术将是物联网的研究重点。为提高频谱资源的
8、运用率,让更多物联网业务能实现空间并存,需切实提高物联网规模化应用的频谱保障能力,保证异种物联网的共存,并实现其互联互通互操作。3.3计算与服务技术计算与服务技术是物联网应用层的关键,海量感知信息的计算与解决是物联网的核心支撑。服务和应用则是物联网的最终价值体现,在这项技术中信息计算和服务计算是最重要的技术。海量感知信息计算与解决技术是物联网应用大规模发展后,面临的重大挑战之一。需要研究海量感知信息的数据融合、高效存储、语义集成、并行解决、知识发现和数据挖掘等关键技术,而采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享,能为海量信息的高效运用提供支撑。物联网不断涌现的新型应用将使物联网的服
9、务模式与应用开发受到巨大挑战,从适应未来应用环境变化和服务模式变化的角度出发,需要研究针对不同应用需求的规范化、通用化服务体系结构以及应用支撑环境、面向服务的计算技术等。3.4 管理与支撑技术管理与支撑技术贯穿了物联网所有层次,而随着物联网网络规模的扩大、承载业务的多元化和服务质量规定的提高以及影响网络正常运营因素的增多,管理与支撑技术是保证物联网实现“可运营,可管理,可控制”的关键,涉及测量分析、网络管理和安全保障等方面。测量分析是解决网络可知性问题的基本方法,可测性是网络研究中的基本问题。随着网络复杂性的提高与新型业务的不断涌现,需研究高效的物联网测量分析关键技术,建立面向服务感知的物联网
10、测量机制与方法。安全是基于网络的各种系统运营的重要基础之一,物联网的开放性、包容性和匿名性也决定了不可避免地存在信息安全隐患。需要研究物联网安全关键技术,满足机密性、真实性、完整性、抗抵赖性的四大规定,同时还需解决好物联网中的用户隐私保护与信任管理问题。3.4 无线传感器网络的发展无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由部署在监测区域内大量传感器节点互相通信形成的多跳自组织网络系统,是物联网底层网络的重要技术形式。随着无线通信、传感器技术、嵌入式应用和微电子技术的日趋成熟,WSNs可以在任何时间、任何地点、任何环境条件下获取人们所需信息,为物联网的发展
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