物联网感知技术精选(九篇)

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第1篇：物联网感知技术范文

物联网的最基本功能是对于信息的感知，物联网的应用和服务最基本的部分是信息的交互，也是物联网所要达到的“物物联通”的根本目的，随着物联网的出现和兴起，采用无线感知技术的传感器网络作为基础的感知网络的研究正在迅速发展，在信息的交互和感知方面取得了众多研究成果，物联网的出现受到了各国媒体和学术界的重点关注，物联网已然成为信息技术领域中一个崭新的发展方向。

【关键词】信息交互 物联网 信息感知 信息交互 数据处理 数据压缩

世界各国高度重视对于物联网技术的发展，物联网技术的产生和发展促进并推动信息技术领域的发展，给互联网的发展带来翻天覆地的变化。物联网作为网络的存在形式，独立于一般网络。物联网能够实现物品和物品、物品和人以及人和人之间的信息的传递和沟通，并通过现代化的网络手段对于物联网上的用户进行信息的收集和管理，可以为物联网的使用者提供一个有效的网络平台。

1 信息感知技术

信息感知技术能够通过无线传感器来为物联网提供基本的信息。但是信息感知技术的获取方式是存在很大的局限性的，对于信息的获取中冗杂性和不确定性太多，这必将影响到物联网对于用户和物品信息的收集和处理工作。信息感知技术还处于发展阶段，所以通过数据的清除能够将不确定信息的数据整合成可供物联网服务的可用信息，通过对数据进行一定程度的压缩能够实现高效感应的信息感知技术的融合。

1.1 数据的收集

数据收集的过程是指被感知到的数据从感知节点向汇聚节点汇集的过程，数据的收集过程要求数据在传输的过程中没有任何损失，针对不同数据的收集过程和应用的处理分析，数据收集收到不同程度的约束，包括高效性、网络延迟、可靠性和网络吞吐量等。

数据传输的可靠性是数据收集所要面临的重要问题，其目的是保证数据通过感知节点顺利的传输到汇聚节点中，目前，在无线传感器的网络数据传输中，大部分都是采用数据重传和多路径传输的技术来保障数据在传输中的安全性，多路径传输的方法是通过在汇聚节点到感知节点之中构筑多条路径来将数据传输过去的，以提高数据在传输过程的安全性，多路径传输的服务通常都是终端到终端的传输，但是由于无线感知网络通常都应用多跳路由的方法，数据安全达到汇聚节点的成功几率是每一跳成功几率相累积形成的，对于数据传输过程的每一跳都会因为各种因素的制约而引发丢包等现象。因此，传输路径的构建是十分重要的，路径的安全性是数据传输能否成功的关键，数据重传的技术则是通过在传输路径上将数据都进行备份然后保存起来。数据重传技术的安全性是通过逐跳回溯来保障的，但是，数据重传技术存在的最大的局限性就是要求节点内部必须留有充足的存储空间以保障数据备份的成功。

数据收集中最需要考虑的问题还有网络延迟，为了减少在节点中的能耗，数据收集节点和汇聚节点一般采用节点休眠的方式来减少网络的能耗，节点直接轮流待机休眠时能够减少数据在传输中对于网络的负荷度，这种流水线时的数据传输方式能够使数据在路径上做到波浪般的传输，从而减少了等待的时间。实现了网络数据的不间断的传输。

物联网中应用最广泛也是最基本的概念是数据收集，目前已经出现了很多成功的数据数据收集方法，进一步研究数据收集技术的前提是数据传输的可靠性和安全性，针对各区域物联网应用的不同，数据收集和应用的方式也各不相同，需要分析和整理数据收集不同约束目标之间的从属关系来完成对于数据传输各目标之间的优化选择和灵活配备。

1.2 数据的清洗

和数据收集的目的不同，数据收集是为了获取所需目标的真实情况，然而由于网络环境的不断变化和周围环境问题的影响，对于数据的获得往往伴随着大量错误的异常数据。因此剔除错误数据得到正确的数据对于物联网的发展十分有利，对于错误数据的清除过程中中部分数据还会出现缺失的现象，对于缺失的数据要及时进行估计，以再次获得完整的数据信息，根据感知数据的时空变化规律地不同，才能利用分类识别的和概率统计的方法来对于感知节点和整个网络的数据实现数据的清洗和处理。

分类识别的方法是数据清洗中最主要的方式之一，是将数据清洗的概念比作一个模式来进行识别，采用传统的计算机学习和分类识别的方式，比如通过支持SVM、贝叶斯网络等方式来得出离群值，并利用节点之间的数据沟通的历史数据来实现对于离群值的初步断定。通过贝叶斯的概率运算就能推断出离群值的判断，由于分类识别的数据清洗方法中充分利用了数据样本，因此在数据的清洗过程中能够取得更加突出的应用效果，对于分布式的感知网络和多源异构的感知数据的整理，分类识别的方法在达成目标时还能通过不同的数据信息来实现对于数据的清洗工作初步研究。

在数据的清洗中存在一个十分重要的问题，感知数据的缺失和存在值的问题，缺失值比作异常值，在数据的清洗过程中就能实现对于缺失值的正确识别和清洗，但是物联网所需要的数据是要保持完整性的，基于数据完整性的考虑则需要对于数据的缺失的部分进行有效的估计，例如多元回归模型和线性插值模型的建立的估计方法，已经通过了实验阶段，并获得了是由优秀的实验成果。

由于物联网的环境复杂多样，受到网络环境中的不确定因素的影响大，网络状态波动异常等因素的制约，数据清除的方法还是存在一定的局限性的。因此，在对于物联网数据的清除过程的进一步深入研究的过程中，还需要解决数据清洗的网络能耗和负载均衡等问题。数据大规模网络应用的清洗方式是未来数据清洗的主要方向。

1.3 数据的压缩

由于存在较大规模的感知网络，所以在将全部的感知数据一股脑的汇入到汇聚节点时会产生十分巨大的的数据传输量，感知数据由于时空相关性的因素，存在巨大的冗杂数据，因此要采用数据压缩的方式对于数据量的大小进行压缩，感知节点在运算和存储的方面存在的限制较多，传统的数据压缩方式已经不适于现代的物联网的应用。

基于传统的数据压缩方法在信号处理的方面取得的成功，研究者试图通过传统数据的压缩方法来应用到物联网感知数据的压缩中，例如小波变换的数据压缩方法，首先在单个的感知节点中对于数据进行初次的小波压缩。然后再将压缩的数据传输到汇聚节点中进行集中的压缩，这种方式在一定程度上能够减少网络通信的费用。

2 信息交互技术

物联网的信息交互是一个基于网络系统并且有众多网络节点参与的信息传输、交互和共享的平台，通过交换信息的流动性，物联网能够自动获取各个信息交互网络中的其他节点的信息数据。

2.1 物联网信息交互模型

通过对于大型信息系统人际交互过程的解析，构建了用户和信息系统的信息交互模型，该模型认为信息的交互过程是在系统、用户以及内容这三个对象之间发生的。用户获取信息的目的是对于系统中内容的拷贝，必须通过系统中所设定的功能来完成，内容则是依托于系统而存在的。

2.2 网络与用户之间的信息交互

用户与网络之间发生的信息交互主要是通过网络所提供的命令和功能来执行这一系列的任务的，通过系统配置、路由构建、代码发放和程序执行等设置来实现对于感知网络的信息获取和物联网运行维护的。物联网的各种功能都离不开用户和网络的信息交互。在信息的感知中所产生的数据收集、数据压缩必须通过用户在网络中的感知功能才能实现。用户和网络之间发生的信息交互是用户通过网络发出相对应的指令来控制信息的传输的、相关节点收到指令后会分布式的执行下去，并且将最终执行结果通过网络反馈给下面的用户。

2.3 大规模网络信息交互

在智能交通、农业发展、环境监测等领域，对于大规模无线感知网络的应用是非常迫切的，大范围和信息感知和信息交互的特性与物联网的实际特性向温和，但是受到网络环境和网络资源的制约，现有的物联网无线感知网络的规模都比较小，感知功能也十分的单一，标准信息的局限性也是十分大的。因此对于大规模无线感知网络在现实中的实际应用，还需要对于信息的感知和交互技术。以及网络延迟等问题做出深入的研究和探讨，才能通过实际的网络验证理论的可行性。

3 结束语

目前物联网技术的发展还处于起始阶段，物联网的信息感知和交互技术涉及还存在很多问题，例如感知节点的设计、数据的收集和分析、五项安智网络的组网技术、信息的管理和存储等技术，现有技术并不能适应大规模的物联网发展，但是随着各个技术对于物联网理论和应用的不断加深，一些新的信息感知方法和信息交互问题也在不断地出现并加入到了物联网的应用中去。物联网在未来一定会得到迅速的发展。

参考文献

[1]曲冰洁.物联网信息感知及交互技术探究[J].中国科技信息，2014，07：130-132.

[2]赵中营.物联网信息感知与交互技术探析[J].电子技术与软件工程，2014，16：60-61.

[3]朱军.浅谈物联网信息感知与交互技术[J].电子技术与软件工程，2015，15：28.

[4]陈中华，张潭.物联网信息的感知与交互技术分析[J].科技展望，2015，25：9.

第2篇：物联网感知技术范文

【关键词】物联网　IPv6　6LoWPAN

1　引言

物联网整体架构由下至上可以分为感知层、网络层、中间件层和应用层。其中，感知层由数量众多计算能力较弱的终端节点组成，随着物联网的发展，感知层已经逐渐拥有上百亿终端的市场，如何更好地管理这些节点并维护感知层网络通信，促进相关应用开展，已经成为学术界和工业界关注的重要问题之一。

物联网感知层需要的通信协议应当具备海量性、移动性和安全性。对这三个需求，IPv6都可以满足：首先，IPv6能够满足物联网中联网物品的万亿量级海量地址需求；其次，IPv6的自动配置、邻居发现等功能，可以更好地支持物联网中移动节点的接入需求；最后，IPv6中的IPSec协议为物联网多种通信安全需求和隐私保障提供了条件，包括访问控制、数据源的身份验证、数据完整性检查、机密性保证等。

因此，物联网感知层和IPv6协议的结合已经成为了物联网标准研究和技术应用的一个方向。本文先剖析了l Pv6直接应用于物联网存在的主要问题，进而对解决这些问题的关键技术进行了分析，并对物联网中IPv6标准工作进展进行了总结。

2　感知层使用IPv6iEi临的问题

物联网的感知层主要由具备不同数据采集能力的传感网络构成，这些传感网络内部大多采用短距离无线通信的方式进行数据传输。目前无线传感网络中应用最广泛的是IEEE 802.15.4协议，使用该协议的无线传感器网络具有传输报文小、传输带宽窄、节点功耗低、节点位置不确定或不易到达、节点可靠性差、节点可能长时间处于睡眠状态等特点。

IPv6这个最初为互联网通信设计的协议，并没有考虑到无线传感网络中的节点能耗受限和传输带宽低等问题。因此，在使用IEEE 802.15.4的无线传感网络中实现IPv6数据包的传输还存在很多技术问题，如报文分片与重组、报头压缩、地址配置、路由广播、邻居发现等。具体来说，在无线传感网络上实现IPv6时将会面对如下关键问题：

(1)IEEE 802.15.4协议数据单元的大小为81字节，远远小于IPv6的1280字节，IPv6的数据包无法直接在无线传感网络中传输。

(2)对于IEEE 802.15.4长度为81字节的数据单元，若采用完整的IPv6报头，则要花费40字节，这样还有41字节用来传输上层协议(UDP／TCP)。UDP／TCP的报头分别为8／20字节，剩下33／21字节，如果对I时限文进行分片传输，还需要额外的分片标识开销，剩下的有效字；争荷负载节会更少，就会导致同一IP时艮文要被分成更多片来传输，使得传输效率更低。

(3)IPv6使用128位地址，而lEEE 802.15.4只支持两种地址格式：16位的短地址和64位的EU I-64地址，这两种传输协议的地址无法直接共用。

(4)组播在IPv6协议中起着至关重要的作用，特别是邻居发现协议很大程度上依赖于组播。但是IEEE802.15.4并不支持组播，仅提供有限的广播功能，如果单纯地将所有组播功能退化为广播，则会浪费很多节点的能量，这对能量受限的传感节点是致命的危害，会极大地缩短网络的生存时间。

3　6LOWPAN T作组的解决方案分析

把I-Pv6协议适配到以l EEE 802.15.4协议为主的无线传感网络上，IETF的6LoWPAN工组做出了最多的贡献。6LoWPAN提出在lEEE 802 15，4协议的MAC层之上增加一个适配层来完成与IPv6协议之间的转换。下文将对6LoWPANT作在报文分片重组、报头压缩、地址映射和路由组播方面提出的技术方案进行详细分析。

3.1报文分片与重纽

(1)报文分片

当一个IPv6报文不能在一个单独的1EEE 802.15.4帧中传输时，适配层会对lPv6报文进行分片后再传送给MAC层。适配层分片的判断条件为：负载报文长度+不分片头部长度+Mesh Delivery字段长度(或Broadcast字段长度)>IEEE 802.15.4 MAC层的最大负载长度。一个典型的报文分片过程如图1所示，其中关键字段含义如下：

分片的第一个字段为LF字段，01表示第一个分片，11表示中间分片，10表示最后一片。

第一个分片需要携带一个protocol字段，表示上层协议的类型，如果是IPv6协议，该字段设置为1。

非第一个分片需要携带一个Offset字段，表示当前分片相对于原报文起始字节的偏移量，这里的偏移是以8字节为一单位的，因此除了最后一个分片，其它每个分片的最大负载报文长度也是8字节边界对齐的。

每个分片携带一个Size字段，内容为原始负载报文的总长度。

每个分片携带一个Tag字段，来自同一个报文的分片Tag值都相同，该值由节点来维护。节点初始化时将其设置为一个随机值，当一个被分片报文的所有分片都发送完成后，节点把Tag值加1，当该值超过511后就变为0重新开始。

(2)重组

根据收到的分片中源MAC地址和Tag值的比较，节点可以知道哪些分片是属于同一个原始lPv6报文。对于属于同一个原始报文的分片，使用一个重组队列来维护已经收到的分片以及其它一些信息(如源MAC地址和Tag字段)。另外，为了避免长时间等待未达到的分片，节点在收到第一个分片后启动一个重组定时器，定时器超时后，节点将删除该重组队列中的所有分片及相关信息。

节点采用以下方法完成分片重组：

如果是第一次收到该原始报文的分片，记录下该被分片的源MAC地址和Tag字段以供后继重组使用。

如果已经收到过该原始报文的其它分片，则根据当前分片帧的Offset字段进行重组；如果发现收到的是一个重复但不重叠的分片，则使用新收到的分片替换掉早收到的重复分片；如果本分片和前后分片有重叠，则丢弃当前分片，这是因为如果出现这种情况一定是发送方出现了错误，不应该继续接收。

如果成功接收到所有分片，将所有分片按Offset进行重组，同时删除在步骤1中记录的源MAC地址和Tag字段信息。

报头在数据包中位于有效载荷前，它包括源地址、目的地址，差错检测和其他一些字段如端口、协议等。报头压缩是通过减少或去掉报头中的一些字段以减小整个报头的大小。由于无线环境的低可靠性和无线传感网络节点的低处理能力，该类网络中很少用到TCP传输协议，一般都是采用uDP协议，因此6LoWPAN工作组对IP、UDP和ICMP三种报头提出了压缩方案。

报头可以被压缩的域主要包括：所有在传输过程中 保持不变的域，虽然变化但可以预先知道的域。由链路层可获知的信息域，在特定应用场合可以是可选的域。压缩过程是将二帧头和第三层的包头数据进行整合压缩，先压缩IP报头，再压缩其后续报头。

不包含扩展头的lPv6报头一共有40个字节，但是在网络感知层，JPv6报头中的很多信息可以省略或压缩，IPv6报头中的各个信息域的压缩方法如下：

版本号(4位)：在运行IPv6协议的网络中，直接省略。

流类型(8位)：通过压缩编码压缩。

流标识(20位)：通过压缩编码压缩。

载荷长度(16位)：可以通过MAC头中的载荷长度计算出来，直接省略。

下一个头(8位)：可以通过压缩编码压缩。假设下一个头是UDP，ICMP，TCP或者扩展头的一种。

跳极限(8位)：惟一不能进行压缩的信息，

源地址(128位)：省略掉前缀或者llD、

目标地址(128位)：省略掉前缀或者llD。

对于lPv6报头，6LoWPAN使用HCl编码压缩因此，理想状态下使用HCl编码能够将普通的IPv6报头从40字节压缩到2字节，其中一个字节用于HC 1编码域；另一个则用于Hop Llmit域。其中，HCl编码域的组成如下：

Bit 0-3是地址编码字段：fPv6地址占据很大空问，需要对地址域专门进行编码。

Bit 4是V_T_F整合字段：版本号、流类型与流标识整合。

BIt 5-6是下一个头字段。

Blt 7用于表示是否采用了HC2编码。

6LoWPAN为U DP协议报头提供了HC2编码压缩，这些协议类型由HCl的bit 5-6指定。当HCl编码的第7bIf指示后续报文使用了HC2编码，并且其第5-6位指示其后续报文为UDPP寸将调用HC2编码压缩进行处理，UDP报头中可以被压缩域包括：源端口，目的端口和长度，uDP的校验和字段必须完整地传输。源端口和目的端口分别可被压缩到4bits，长度可压缩省去。在理想情况下，HC2编码能够将8字节的uDP报头压缩到4字节。

6LoWPAN为ICMP协议提供了HC―lCMP编码压缩，ICMP报头中被压缩的域包括Type，Code等，并可将ICMPv6报文头部后的头32位压缩省去。在理想情况下，HC_ICMP机制能够将8字节的ICMP报头压缩到3字节。

IPv6单播地址由3部分组成：全局路由前缀、子网JD和接口fD(64位)。全局路由前缀用来识别分配给一个网络地址范围；子网JD也称为子网前缀，一个子网ID与一个链接相关联，以识别站点中某个链接；接口ID用来识别链接上的某个接口，是全局惟一的。因此，fEEE802.15.4地址与JPv6地址的映射中关键是要获得64位的接口lD。

lEEE 802.15.4有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是遵循EUI-64标准的全球唯一的地址。如果节点使用EUI-64地址，接口lD可以直接通过对EUI-64地址的U／L位求反获得。

但是在无线传感网络中，低功耗和短报文使得很多应用都使用1 6位地址作为网络内部节点的辨认地址。对于这类地址，需要先将其映射为48位的伪地址，再进一步映射为EUI-64地址和接口lD，如图2所示。具体过程为：

(1)从左至右依次连接16位网络ID(若网络ID未知，则可使用16位0代替)，16位0和16位短地址生成一个48位的伪地址；

(2)在该48位伪地址的前24位之后插入一个长度为16位的16进制数0xFF 0xFE。得到64的EUI-64地址；

(3)最后将EUI-64地址的U／L位求反获得接口ID。

3.4路由组播

6LoWPAN提出利用受控广播泛洪和广播风暴控制相结合的方式来传输IPv6组播报文。

6LoWPAN将无线传感网络中的节点分为PANCoordinator(网络协调者)、Common Coo rdinator(普通协调者)以及End Device(端节点)三类逻辑节点。其中，PAN Coordinato r在硬件上有着较为丰富的资源，可以承担较为复杂的任务，是整个无线传感网络的根节点；Common Coordinator可作为无线传感网络内部的在MAC层上的路由器，为其邻居节点转发数据；EndDevice硬件配置较低，不能承担路由的功能。

6LoWPAN提出的组播实现算法描述如下：源发节点发送或者中继节点转发组播帧时，首先检查其邻居缓存，并根据邻居缓存信息处理：

(1)若邻居都是PAN Coordinator或者CommonCoordinator，且都不是该组播帧的发送节点，而都是该节点的子节点时，直接用IEEE 802.15.4 MAC层广播转发该帧；如果只有一个邻居是PAN Coordinator或者Common Coordinator，且是该组播帧的发送节点，则不转发该帧。

(2)若部分邻居是End Device或者是该节点的父节点，并且不是该组播帧的发送节点，除了执行(1)中的lEEE802.15.4 MAC层广播以外，还要通过IEEE 802.15.4MAC层单播向该邻居发送该帧。

(3)如果邻居都是End Device或该节点的父节点，并且不是该组播帧的发送节点，只通过IEEE 802.15.4MAC层单播向其每个邻居发送该帧。

为了防止广播风暴。每个节点都记录已经转发过的广播帧，维护一张广播记录表(BRT)。当节点收到广播帧后通过检查BRT判断是否已收到或转发过该帧，若是则丢弃，否则利用广播泛洪算法转发。

4　物联网中IPv6协议标准动态

JETF一共有3个工作组在进行低功耗传感网络中IPv6协议的研究。6LowPanT作组主要讨论如何把lPv6协议适配到lEEE 802.15.4 MAC层和PHY层上工作。该工作组已完成两个RFC：《在低功耗网络中运行IP6协议的假设、问题和目标》(RFC4919)；《在IEEE802.15.4上传输lPv6报文》(RFC4944)。RoLL工作组主要讨论低功耗网络中的IPv6路由协议，制订了各个场景的路由需求以及传感器网络的RPL(Routing Protocol for LLN)路由协议。CoRE工作组主要讨论资源受限网络环境下的信息读取操控问题，旨在制订轻量级的应用层协议CoAP，目前CoAP协议还处于讨论状态，暂时没有工作被IETF接受为工作组文稿。

第3篇：物联网感知技术范文

【关键词】物网 智能传感网络 模糊数据分析

1 基于物联网智能传感网络的迷糊数据分析构建思想

物联网技术近年来发展十分迅速，在网络技术的支持环境下，模糊数据分析理论也逐渐完善。其构建思想是在数据信息模糊的情况下，发出更精准的指令，这样传感器在网络环境下也可以更高效的进行数据库信息完善，并根据所接收到的指令来开展下一阶段的功能转换。在构建过程中，对信息的审核与分析同样是基于模糊理论基础上来进行的，在整体控制系统中，能够实现物与物之间的连接，在使用范围内以整体的形式共同进行控制，实现数据资源方面的共享利用，并帮助继续深入解决可能会出现的问题，为管理计划开展落实打下稳定基础。基层信息中可能会出现的相关问题都在模糊数据分析控制系统的预防范围内，与传统的控制理念相比较，这种控制方法更合理，并且容易帮助提升基层工作任务的完成效率，物联网智能传感网络也可以进行更高效的系统运行使用，并对数据库中的信息进行安全防护，即使网络运行环境中存在隐患问题，也能够帮助提升系统的使用安全性，避免数据系统中的重要信息丢失。

2 模糊数据分析应用的体系框架

体系框架是在设计阶段构建的，需要完善的构建思想为基础，分析在现场可能会发生的相关问题，并采取有效的解决处理措施。体系构建还需要结合正确的程序汇编语言来进行程序编写，将系统运行过程中需要的功能一并引入到其中，经过一段时间的系统控制，数据库中会保存一部分重要信息，一旦在网络运行环境下受到病毒的入侵，这部分信息会自动恢复，确保其他功能不会因此受到影响。体系框架构建并投入到使用中，需要考虑在网络运行环境下存在的威胁，这样才能够更好的解决常见问题，并帮助提升系统的最终使用效率。逻辑语言也是构建系统的重要部分，通过逻辑语言的确定，能够提升系统运行使用的稳定性，智能传感器也能够实现自动化控制，这也是物联网技术发展中所提倡的，关系到系统程序在发展中是否能够达到市场的需求标准。

3 物联网智能传感网络模糊数据分析功能实现程序

3.1 数据源的构建

数据源是数据分析任务开展所参照的依据标准，关系到是否能够将各个系统之间的管理资源进行整合，实现功能方面的强化，同时对于系统中可能会出现的相关问题，在数据源构建期间也会充分的考虑是否需要继续深入强化系统的运行稳定性。数据源支撑着数据库的搜索功能，数据库系统在搜索过程中会启动数据源，对其中的信息做出筛选审核，通过这种方法可以避免将不准确的信息应用到系统控制中。智能传感网络会根据所处的运行状态做出自动调节，更符合系统的使用规律，这样的构建环境中，所对资源利用也达到了最优化的形式，因此数据源是设计首先要完成的任务，在此基础上才可以进行后续的设计完善。

3.2 数据处理层

对数据所进行的分析处理，目的在于得到更准确的指令功能。处理层需要将控制程序嵌入到其中，实现智能感应控制，一旦检测出系统中的矛盾冲突，通过加强各范围内的功能控制，也可以更高效的解决常见技术性问题，帮助深入提升系统的运行安全以及稳定性。处理器使用一段时间后，内部的垃圾堆积过多会影响到反应速度，此时智能控制系统检测到这一现象后，会自动采取调节控制措施，帮助提升使用安全性，并为实现现场工作任务打下稳定的基础条件。处理层与信号接收感应层是相互配合运行的，这样在最终的功能实现上也会更加的稳定。

3.3 数据存储层

这也是模糊数据分析功能实现的最后步骤，将所检测分析得到的数据信息存储在数据库中，需要使用时也能够及时的调动，通过这种方法可以更好的满足物联网传感器使用需求。这对这一层系统所开展的设计功能，当发现现场存在不合理的现象时，可以采取局部优化措施，在整体系统投入使用前更好的解决问题，帮助物联网智能传感网络加快运行速率，数据分析与功能指令运行也会更高效的开展。数据库是基于实际使用需求来不断更新的，在其中发现任何问题都能通过系统之间的相互配合来得到更好的解决，并更深入的解决常见技术性问题，为系统功能进一步完善打下稳定基础环境。

4 结语

本文基于物联网环境下大数据时代背景，给出了物联网空间模糊数据系统的体系结构，并进一步从识别与传感技术、关系数据管理技术与非关系数据管理技术的融合、数据智能挖掘与可视化、异构网络与接口互联四个方面探讨了物联网空间模糊数据系统的关键技术问题。

参考文献

[1]顾菊芬，陈敏锋，杨国华.基于Android的物联网移动数据网关的设计与应用[J].测控技术，2014（06）.

[2]李聪聪，高立艾，李云亮.基于物联网技术和模糊控制的智能节水灌溉系统[J].节水灌溉，2013（12）.

作者简介

范瑛（1975-），湖南省长沙市人。现为长沙商贸旅游职业技术学院副教授。研究方向为数据库技术、软件开发、网络技术方向。

第4篇：物联网感知技术范文

关键词：物联网；感知终端；研制；技术架构；技术实现

中图法分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）04-0021-03

0 引 言

物联网（Internet of Things）是继计算机、互联网和移动通信之后的新一轮信息技术革命和产业革命。1998年，美国麻省理工学院创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”构想。物联网的概念最早在1998年由美国MIT大学的Kevin Ashton教授提出，把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成物联网，着重的是物品的标记。目前国际上对于物联网尚没有一个公认的定义，比较广泛的解释是，把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中并构成物联网，然后将物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以更加精细和动态地管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。在2010年我国的政府工作报告所附的注释中，对物联网有如下的说明：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，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。

1 物联网与互联网的区别

物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。但对比物联网与互联网还是有所不同，主要体现在以下几点：

（1）使用对象不同。互联网解决的是人与人的信息沟通问题，物联网解决的是信息化的智能管理和决策控制问题；

（2）终端系统接入方式不同。互联网用户通过端系统的服务器、台式机、笔记本和移动终端访问互联网资源，物联网中的传感器结点需要通过无线传感器网络的汇聚结点接入互联网；

（3）网络端系统数据采集方式不同。互联网主要是实行人与人之间的信息交互与共享，都是在人的控制之下完成的。而物联网的端系统采用的是传感器、RFID，因此物联网感知的数据是传感器主动感知或者是RFID读写器自动读出的；

（4）使用技术不同。互联网主要依赖于有线通讯方式，物联网涉及的技术种类包括无线技术、互联网、智能芯片技术、软件技术，几乎涵盖了信息通信技术的所有领域。

2 物联网关键技术

物联网的技术体系由5部分组成，包括应用层技术、网络层技术、感知层技术、公共技术和支撑技术，其技术体系如图1所示。

图1中，感知层用于实现物理世界中发生的物理事件和数据的采集和感知，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。传感网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织网络以及多个传感器对数据的协同信息处理过程；

网络层技术能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感网络与移动通信技术、互联网技术相融合；

应用层技术主要包含应用支撑和应用服务层技术。其中应用支撑层技术用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能，包括云计算技术、数据挖掘技术和智能信号处理技术；

公共技术不属于物联网技术的某个特定层面，而是与物联网技术构架的三层都有关系，它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量管理；

支撑技术是和物联网紧密相关的其他领域的技术，包括嵌入式系统技术、微机电技术、功率与能量存储技术等。

3 水务物联网感知终端技术特征

3.1 水务监测对象及监测参量

2010年全国开展了第一次水利普查工作，普查任务包括8个专项（北京水务增加了2个专项），普查对象包括10个方面，即河湖、水利工程、经济社会用水、河湖开发治理保护、水土保持、水利行业能力、灌区、地下水取水井、供水工程、排水工程，这10个专项涵盖了所有水利设施。通过梳理分析这些水利设施得到水务监测对象主要包括12类分别为水文站、水位站、雨量站、水库、引调水、橡胶坝、取水口、水源地、自备井、泵站、水闸、排污口，与之对应的监测参量主要有水位、水质、降雨、流量、取水量、用水量、供水量、排污量、压力、发电量、蒸发、泥沙、水深等。这些监测对象有些是需要采集单一监测参量，如单一雨量站、地下水源等，有些是需采集多种监测参量，如水库水闸、泵站引调水、橡胶坝等，各类监测参量的采集信号接口也不尽相同，有开关量、模拟量、串口等。

3.2 水务物联网感知终端技术特征

水务信息采集是水利信息化和自动化建设的重要组成部分，从上世纪七十年代开始水利人就开始从事水务信息采集领域的相关工作，运用传感技术、无线电通信技术、电子技术以及计算机应用等技术实现了水利信息的实时采集与接收，中心能够自动接收各个测站上传的数据，同时可以下发指令获取所需的数据，为防汛调度、水资源管理提供第一手的信息支撑。水利信息采集中的核心设备是信息采集终端，从上个世纪八十年代，水利信息采集终端就开始应用在水利测站的各个站点，在水务信息化的发展中发挥了积极的作用，为水务的管理提供了数据支撑。随着物联网时代的到来和水务精细化管理对实时数据采集的要求日益提高，有必要利用物联网技术研发适合新形势下水务发展的物联网终端设备，该设备既具有物联网的典型技术特征，又满足水务业务应用需求，具体表现在如下几个方面：

（1）水务物联网感知终端并不是全新的产品，它是已有的水利信息采集终端的升级优化，具有小型化、低功耗、低成本、绿色环保等特点；

（2）水务物联网感知终端具有唯一的编码标识，能够入网自动识别，远程进行管理和监控；

（3）水务物联网感知终端是“智能”和“智慧”理念的具体体现。通过一定的协议，实现终端设备的互联网接入，达到远程识别、定位、监控和管理等目的；

（4）水务物联网感知终端也是“与时俱进”的。随着物联网技术的发展，其也是在不断优化升级的。当前处于初级阶段，随着物联网技术的不断发展，物联网核心技术会逐步攻克，标准体系会逐渐完善，感知终端的功能和性能也会不断优化、升级。

4 水务物联网感知终端技术框架与实现

4.1 总体技术架构

根据水务信息采集的数据汇集流向，结合物联网的技术体系，水务物联网感知终端的总体技术架构由4个层面构成，即传感层、采集感知层、数据汇集层和应用配置层，总体技术构架如图2所示。

图2中的传感层主要用于对各类传感器实现事件和数据的采集和感知，包括各类与水文、水利设施运行密切相关的监测量，如水位、雨量、流量等，还有与水务管理相关的信息，如标识、音视频数据等。传感层中的核心设备是传感器，它既可以是简单的物理量转为电信号的变送器，也可以是具有数据分析处理功能的智能传感器。

采集感知层是通过智能感知终端采集传感层的数据，并按照统一的协议实现采集数据的通信与发送。采集感知层的核心设备是智能感知终端，它能够采集多种类型的传感器数据，具备唯一的标识码，接受统一管理，入网自动识别，按照统一的协议实现与前置服务器的通信与数据发送。

数据汇集层是通过数据接收设备来解析接收采集的传感器数据，并将数据存储入库。数据汇集层的核心设备是数据接收设备，为区别于应用系统我们姑且称其为数据前置接收服务器，它与智能感知相匹配，按照统一的协议解析接收一个或多个感知终端传送的数据，多个前置接收服务器部署到不同的物理地点，一旦形成规模可以搭建基础设施池，可以按照云理念（服务器云）加以管理提供基础设施服务（Iass），保障数据汇集层的健壮和安全，各个业务应用单位可以根据自身业务所需从前置服务器上索取采集的数据。

图2 水务物联网感知终端总体技术架构图

应用配置层是配置管理平台，它一方面要对所有的智能感知终端和前置接收服务器进行配置、状态监测等管理，对服务器云进行统一的资源调度和分配；另一方面要对用户提供查询、数据提取等服务功能，各个业务应用单位能够按照一定的应用协议从服务器云上查询、获取所需的采集数据。

4.2 应用结构

在总体架构下，水务物联网感知终端具有更强的兼容性和扩展性，其应用结构如图3所示。水务物联网感知终端可以与传统的水文遥测仪并行，按照统一的协议将采集的数据上传至云服务器群，同时它具有网关的功能，通过有线或无线近距离通信获取水文遥测仪的数据，将水文遥测仪采集的数据上传至云服务器群。智能感知终端还具有水文遥测仪的已有接口和功能，可采集开关量、模拟量、RS232/485等接口类型传感器的数据，将传感数据上传。未来随着物联网技术的发展，小型化、低功耗的智能传感器会投入使用，物联网感知终端留有接口可以通过无线的方式采集智能传感器的数据并上传，同时视频图像也可以利用感知终端将水务设施现场的画面上传至服务器群，供用户调用查看。

4.3 技术路线

水务物联网感知终端服务于水务管理实时信息的采集，其主要功能和性能需要贴合水务管理的实际需要，同时对于不同的水务采集对象又具有不同的个性化需求，因此水务物联网感知终端是一套系列产品，既具有通用的功能和标准接口，也有不同场合不同监测对象个性化的要求。根据这些需求，研发技术路线从三方面加以考虑：

一是采用模块化的设计思想，终端的硬件核心主板考虑通用功能和性能，底板考虑各种应用场合的不同接口，以适应不同传感器和不同传输模式；终端内的应用软件采用模块编程，通过模块的调用来实现不同需求下终端采集的功能；

二是硬件核心选用工业级的ARM芯片，选型上充分考虑存储、低功耗、CPU运行速率等重要性能指标，同时兼顾终端扩展性，充分考虑未来产品的优化升级；

三是电源设计采用统一的电源管理思路，在电路设计上实现各个模块的电源可控，从而实现系统的低功耗运行。

图3 水务物联网感知终端应用结构图

4.4 技术实现路径

硬件采用模块化的设计，以市场主流的ARM为核心CPU制作核心板，核心板上配置CPU、RAM、FLASH、RTC、WTD、电源管理等模块，实现终端数据处理、存储、复位、电源管理等功能。核心板之外扩展接口底板，配置数字量输入、数字量输出、模拟量输入、串行RS485/232、通信模块、固态存储、自动校时、LED状态显示等模块，实现对下采集传感器，对上传输采集数据的功能。

软件平台采用Linux操作系统，根据感知终端的主要功能和对外接口，对Linux内核进行剪裁，开发相应的输入、输出、通信接口等驱动程序。同时按照水利行业的相关技术规范和终端的工作流程及工作模式，开发相应的应用程序，中心开发向对应的数据接收软件，实现对水务监测对象的数据采集、状态监测及远程配置等功能。

5 结 语

面临第三次信息革命浪潮，物联网将越来越多地应用到各个行业，走进千家万户。本文从物联网的概念出发，分析了物联网和互联网的区别，给出了物联网的应用层技术、网络层技术、感知层技术、公共技术和支撑技术的技术体系。立足于水务领域，梳理了水务监测对象及其监测参量，分析了水务物联网感知终端的技术特征，设计了水务物联网感知终端的总体技术架构和应用结构，给出了终端产品研制的技术路线和软硬件的实现路径。

参 考 文 献

[1]李建功，王健全，王晶，等.物联网关键技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报，2009（12）：1-6.

[3]刘金权.一个高智能化的物联网枢纽——物联网网关[J].物联网技术，2013（10）：7-8.

第5篇：物联网感知技术范文

[关键词]物联网技术;物联网层次;物联网安全

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.22.037

[中图分类号]TP391.44;TN915.08 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）22-00-01

物联网是基于互联网和射频识别技术的能够实现物与物之间互联的网络，已被看作信息产业的第三次浪潮，成为影响经济增长的战略产业。

物联网是通过射频识别、全球定位系统、激光扫描器、红外感应器、气体感应器等传感设备，按约定的协议，把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。目前我国已将物流、电网、交通、医疗、工业控制、绿色农业、安防、家居、环保九大行业纳入《物联网十二五发展规划》。

物联网分广义和狭义，广义物联网将物理空间和信息空间融合，任何事物都可以用数字化、网络化形式表现，从而实现物与物、人与物、人与环境、物与环境之间的信息交互和贯通融汇;狭义物联网是能够实现物与物之间自动识别和管理的网络，通常说的物联网是狭义上的。

1 物联网三大关键技术

传感器技术：简单的理解物联网就是由各种传感设备构成的能够相互感知信息、传递信息的一个自组织传感器网络。该网络中的每个传感设备都是一个传感节点，能够检测和收集约定范围为的其他传感节点的信息并把此信息传递给另外的传感节点或观察者。由于计算机只能处理数字信号故传感技术还必须实现模拟信号到数字信号的转变。传感技术通常用可采集的数据类型、采集的精度、传输的可靠性和稳定性来评价，这些指标又依赖于敏感材料、工艺设备和计测技术。

射频识别技术：物联网中的识别包括物体、位置、地理识别，射频识别系统一般由射频电子标签、射频读写器、处理识别信息的信息处理系统三个部分构成。在射频标签中存有让物体区别于其他物体的的身份标识（比如商品的条形码），而射频读写器则负责在一定范围内读出标签中存储的信息，读写器能读取数据的范围大小由读写器的功率、频率、类型决定。目前射频标签和读写器大多是基于EPC协议的。

嵌入式系统技术：综合计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。把物联网比作人来讲解传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用，则传感器好比眼睛、鼻子、皮肤等感官，互联网好比神经系统，嵌入式系统相当于大脑（对收到的信息进行分类处理）。

2 物联网层次构成

物联网也可按层次划分，从下到上依次是：负责感知、检测和控制的感知层，负责信息传输的网络层，以及负责进行信息处理形成满足用户需求的物理应用层。

感知层主要由被感知对象、感知器组成。顾名思义，其主要作用就是利用感知器去感知被感知对象或者感知器之间相互感知数据，再传给特定设备进行汇集。对于其上层来说，感知层主要负责感知和检测两项工作，对于其下层来说主要是监控其下层的感知。常见的感知层设备有：各种传感器、感应器、摄像头和RFID读写器（标签）、声音采集和GPS定位等。

网络层又叫传输层，主要任务是负责传输采集到的信息。该层主要由各种有线网络、无线网络构成，这里的有线和无线网络包括我们的拨号网、专网、私网、局域网、有线电视网、2G＼3G＼4G、卫星通信网等。可理解为我们生活中的一切网络都属于该层次。

应用层是使用被采集数据的层次，也就是在发展规划中提到的各种行业和没有提到但实际使用着的行业。

采集到的数据不能直接应用于各个行业，在被应用之前还需有支撑平台对数据进行加工和整理成有效数据才能被使用，比如对数据进行编码解码、信息整合、信息接入、信息目录等，被广泛应用于支撑平台的技术有数据库技术、云计算、云存储。

3 物联网的安全

可将物联网的安全划分为四类：一是物联网本身的安全问题，二是物联网引入的安全问题，三是物联网场景下的特定互联网安全问题，最后是互联网固有的安全问题。本文对最后一种安全问题不作介绍。

第一种安全一般是物联网感知层安全问题，大多由物联网的场景、终端设备因素产生，此类问题利用互联网安全防御措施没有解决办法，一般采用设计新安全验证协议解决这类问题。最常见的就是RFID的身份认证安全、密钥协议安全。

第二种安全指物联网应用场景导致已有的互联网安全措施不能使用，只能研究新的协议来解决此类安全问题，与第一类安全问题相比，在设计解决本类问题的安全协议时，不仅需要考虑到物联网的感知层还需要考虑到与现有互联网安全的兼容。此类问题的典型是RFID的寻址安全以及端到端安全。

第三种安全是说互联网原本的安全可以通过某种防御措施来确保，但由于被应用在物联网上，特定的物联网场景使原本的安全防御措施不能达到安全防御的目的，且不能通过其他互联网安全防御措施来消除此安全问题，比如，物联网中DNS和DNSSEC都没对请求者进行身份认证造成的数据泄露就属于此类（互联网中DNS否认攻击可以用DNSSEC解决）。

第6篇：物联网感知技术范文

关键词：物联网；技术特点；教学体系

2009年8月总理在无锡视察时提出“感知中国”后，同年11月温总理在人民大会堂向科技界发表《让科技引领中国可持续发展》的讲话，指出国家重点发展的五大战略性新兴产业，其中就包括物联网关键技术。在此背景下，为积极参与“感知中国”及物联网关键技术的研究以及扩大在物联网领域人才培养方面的优势，2009年9月全国高校首家物联网学院在南京邮电大学成立。2010年初，教育部下达了物联网专业申报通知，全国众多高校积极申报，最终全国共有37所高校获准开设物联网工程及相关专业。

一、物联网涉及的关键技术分析

物联网是互联网的应用拓展和网络延伸，它利用感知技术对现实物理世界进行感知，通过网络传输，进行数据挖掘、分析、决策，最终实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流和无缝对接，达到对物理世界进行管控、决策的目的。物联网产业包括传感器、射频识别（RFID）为主的感知制造业，通信网络设备制造、传感器网络设备制造以及机器到机器（M2M）网络设备制造等为主的基础网络制造业和提供网络传输、信息处理以及运营服务等的应用服务业等。因此，物联网可以分为三个层次：感知层、网络层和应用层。

1．感知层关键技术

感知层是物联网的最底层，主要负责物品的标识、信息感知采集，主要是由基本的感知器件完成，包括RFID、二维码、传感器、红外感应等。该层的关键技术包括：传感器网络、射频技术、传感器技术。

2．网络层关键技术

网络层负责物联网感知层感知信息的接入、融合、交换与传递，在物联网三层架构中起到承上启下的作用，是实现数据交互、物物相连的关键。物联网最终将实现异质网络互联互通，因此通信技术将是网络层的核心技术，包括蓝牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS等相关技术。

3．应用层关键技术

应用层对经网络层传输过来的感知信息进行处理，主要由业务支撑平台、服务支撑平台、网络管理和信息处理平台等构成，共同完成信息的计算、分析、存储、挖掘等功能，供用户使用和决策。核心技术包括云计算、中间件技术、海量数据存储、检索以及虚拟技术等。

二、物联网工程专业培养目标与教学体系关系研究

1．正确处理好物联网工程专业培养目标与社会人才需求关系

物联网工程专业是一门综合型、交叉型、跨学科的新型学科，涉及信息的感知、处理、传输、应用等关键技术。物联网工程专业以通信和计算机技术为基础，专业知识涉及通信、电子、自动化、计算机、安全等多个专业，目标在于培养掌握多学科基础知识和物联网相关理论、技术，适应物联网产业需要的应用、开发、管理方面的复合型人才。目前社会对于物联网方面的专业人才需求非常大，但各个行业需求所涉及的领域各不相同，有智能交通、智能电网、智能农业、智能水利、智能安防、智能服务等各个领域。因此，各高校在培养过程中一定要定位清晰，不然培养出来的人可能是懂得多但是不精，不是社会真正需要的专业人才，尤其是跨专业复合型人才。

2．正确处理好物联网工程专业教学体系和其他相关专业教学体系的关系

现在许多高校将物联网工程专业挂靠在计算机学院、通信学院等相关院系，或在计算机学院或通信学院等相关院系基础上成立物联网学院，拟开设十几门冠以“物联网”技术的课程，脱离计算机、通信相关专业的相关教学体系。笔者认为，这样的课程设置是有待商榷的。从物联网技术背景来看，通信、计算机是物联网技术发展的基础，物联网是计算机科学与技术、电子科学与技术、网络工程、自动控制、数学和物理公共学科、通信工程、信息安全等多种学科紧密结合，在具体技术应用中的产物。因此要正确处好物联网工程专业的课程设置与相关专业的课程设置之间的关系。

3．根据学校办学特色，正确处理好理论教学与课程实践的关系

国内高校经过近几十年的发展，每所高校在相关的学科建设方面都有各自的强势学科、优质师资以及良好的实验教学环境，有别于其他高校的教学特色。例如南京大学在计算机系统教学和体系结构研究方面具有优势；东南大学在RFID技术研究应用方面具有优势；北京邮电大学在WSN应用研究方面具有优势。因此在物联网工程专业建设过程中，各个学校应该充分发挥自己的专业优势，因地制宜，扬长避短，寻找适合自身特点和专长的方向进行教学和研究，形成不同的物联网工程专业特色。

在物联网高速发展的今天，高校培养的物联网工程专业学生要能够满足社会对物联网专业人才的需求，这就要求高校在专业培养目标、教学体系设计、课程设置上紧跟物联网技术发展、企业需求、社会进步。

参考文献：

［1］沈苏彬，范曲立．物联网的体系结构与相关技术研究［J］．南京邮电大学学报，2009．

［2］赵海霞.物联网关键技术分析与发展探讨［J］．中国西部科技，2010．

［3］吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考［J］．计算机教育，2010．

第7篇：物联网感知技术范文

感知层：在需要检测和管理的物体上布设大量的传感节点，实现一个全面感知。感知层在物联网系统中的地位和作用如同分布在各处的“神经末梢上的各类感知器官”，是物联网中信息的来源和基础：

网络层：把感知层获得的信息及时准确地传输到应用层，同时又及时准确地把应用层的管理和命令传输到相应物体的网络设施和相应的协议，它在物联网系统中的地位和作用如同分布在整个系统中的“神经系统”，是物联网中物物相连的信息传输通道和载体：

应用层：将网络层传输来的信息进行分类、处理、分析，并实现智能管理、提供增值服务的处理系统，它在物联网系统中的地位和作用如同“大脑”，是物联网中信息处理、实现价值的核心。

物联网中的感知层、网络层和应用层是有机相连的，而把它们有机联系起来的是由各种“硬件设备”所采集、传输和处理的“信息”。从技术上来说，物联网是由软件和硬件的结合来实现虚拟和现实的连接、提供多样化的智能服务。在物联网中所涉及的技术大体上可以分为如下几大类：

感知技术：如图2所示，主要是各种硬件的设备和装置，如各种传感器、标识和能够实现自组织协同工作的装置以及中间件等，由于使用的环境要求这些节点具备体积小、功能强、成本低、能耗低等，因此，微机电系统MEM5、射频标签RFID、嵌入式系统等是主要的技术基础。

网络技术：物联网中所涉及的网络技术，由于应用环境和目的不同，因而也是全面和多样化的，而不仅仅是互联网。网络技术主要有图3所示的三种：

(1)广域网：无线移动通信网络、卫星通信网络、互联网、公众电话网、广播电视电网等，大趋势上是逐步实现多网之间的融合与信息共享，从而为广义上的物联网搭建网络基础。

(2)局域网：无线局域网w LA N、B1uetooth、zigBee等，这类网络适合小范围内的信息传输和处理。

(3)专用网：例如电网、气象、军用等行业内部的专用网络，是实现某些行业的智能物联网项目的网络基础。

对于大量细节、节点信息的感知，需要通过更便捷、更可靠、更安全的方式传输汇聚到中心节点或者提供给信息处理单元。可以提供海量节点地址的下一代互联网IP v6技术，无线数据传输的3G及LTE技术，都为大范围的物联网应用传输提供了可能。在传输的协议和通讯标准上，各网络技术需要尽快建立相应的标准。

信息技术：物联网的应用是以大量信息节点的实时感知和综合智能反馈处理为突出特征，所以，图4所示的信息处理技术是物联网的核心，其中集中式的超级运算、分布式的云计算将成为物联网运算的两条可选路径，此外，多媒体信息的处理、海量数据的存储、针对具体应用的数据模型和算法，对处理智能和效能的提升，都是信息技术在物联网时代所面临的挑战。

第8篇：物联网感知技术范文

关键词：物联网；体系架构；应用；

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）-12-0191-03

物联网（Internet of things）被认为是继计算机、互联网和移动通信网络之后的第三次信息化产业浪潮。一时之间，许多发达国家纷纷出台物联网发展计划，进行相关技术与产业的研究与开发。继美国推出“智慧地球”的战略计划之后，我国也相应的提出了“感知中国”的口号，并上升到战略地位。

一、物联网的起源

1.物联网的由来

1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中，提出了“物-物”相联的物联网雏形。但是限于当时的技术条件，比尔·盖茨关于物联网的设想并没有引起太多的关注。

1998年，英国工程师Kevin Ashton在宝洁公司的一次演讲中提出了“物联网”的概念，认为物联网就是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与因特网连接起来，实现智能化识别和管理[1]。之后，在保洁公司和吉列公司的赞助下，Kevin Ashton与美国麻省理工学院的数位专家一起创立了一个RFID研究机构——自动识别中心（Auto-ID Center），对物联网的概念进行了补充。他们提出，在因特网的基础上，利用RFID、无线传感网络、数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“物联网”，在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无须人为干预[1]。

2005年国际电信联盟在的《ITU互联网报告2005：物联网》报告中指出：无所不在的“物联网”通信时代即将到来。ITU在报告中指出，我们正站在一个新的通信时代的边缘，信息与通信技术（ICT）的目标已经从满足人与人之间的沟通，发展到实现人与物、物与物之间的连接，无所不在的物联网通信时代即将来临[2]。

2.物联网的概念

目前，不同国家和机构组织对物联网都有不同的理解和定义。我国对物联网的定义是指“通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，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，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络”[3]。

简而言之，其实质就是“物物相连的互联网”[4]。我们可以把它看作是互联网在现实世界的延伸和扩展，在利用原有的全球互联网的基础之上，给现实中的事物贴上标签，利用各种标识和传感技术，把现实事物的动态信息虚拟化；然后，利用互联网把这些虚拟化的信息传送到特定主机上去；再利用计算机进行各种分析、处理；最后，向原标识标签做出反应，从而达到智能化远程控制的目的。也即，可以实现现实生活中的物物相连，物物相通[5]。

二、物联网体系架构

目前公认的物联网体系架构是：感知层、网络层和应用层的3层结构；感知层用来感知事物的实时数据，网络层用于传输数据，应用层则是面向各种用户需求的应用。

1.感知层

信息感知为物联网应用提供了信息来源，是物联网应用的基础。数据收集是感知数据从感知节点汇集到汇聚节点的过程[6]。简单来说，就是通过各种感知技术（RFID、二维码、传感器技术等）感知物体，采集物体的实时状态数据。在传感技术方面，目前的传感器件是依靠敏感器件，而距离广泛应用要求还远远没有达到，解决传感器件朝着功耗更低、敏感度更高、稳定性更好、成本更低的方向发展是现在一个急需解决的问题。

图一 物联网体系架构简图

2.网络层

网络层能够把感知到的信息进行传输，实现互联。感知层感知到的大量信息都需要通过网络层进行传输，才能实现对这些信息的处理，以达到智能化管理和监控的目的。物联网的核心应是以IPV6为基础的互联网，但不排除物联网节点能通过互联网的双向翻译网关或隧道机制与传统的IPV4终端主机通信[7]。经过十多年的快速发展，移动通信网、互联网等技术已经比较成熟，基本上能够满足物联网数据传输的需要。

3.应用层

伴随着物联网在不同领域中的普及，网络中的数据量将成几何倍数增长，应用层必须提高对这些数据的及时计算和反馈。如何有效的改进已有的技术和方法或提出新的技术和方法来高效地管理和处理这些海量数据将是从数据中提取信息并进一步融合、推理和决策的关键[8]。应用层是物联网与用户的接口，根据不同用户的不同需求，在物联网感知层和网络层的基础之上，我们可以开发各种不同的应用，来解决生活中的各种问题，给我们的生活带来便利，实现更加精细和准确的智能化管理。例如：手机钱包、智能家电、绿色农业、智能交通等。

三、物联网研究进展

1.国内研究进展

2005年，我国RFID产业联盟正事宣布成立；2008年无锡市与中科院共同组建中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心；2009年6月，中科院了“创新2050科学技术与中国的未来，中国至2050年信息科技发展路线图”描述了物联网的发展战略图；2010年3月，旨在打造具有国际影响力的物联网创新基地和高端物联网产业链的中国首个物联网中心——上海物联网中心正式成立；2011年3月，重庆市首个国家级物联网示范基地正式落户南岸茶园新区。从2009年提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家的五大新兴战略性产业之一。但是，我国的物联网发展仍有许多不足之处，主要包括：观念问题，物联网的发展不是一朝一夕之事，我们应该做好长期、持久的准备，切勿急功近利[1]；技术问题：物联网是一个现有技术的融合，是互联网、移动通信网发展的产物，我们不能把它与现有的技术分离开来，在现有传感器等技术的基础上，融合与完善各种感知、通信技术，实现物物相连的智能化管理与控制[9]；导向问题：物联网是一个涵盖全球的计划，对于物联网的大的发展方向，政府应该起到导向的作用。然后在各个行业、领域内得到完善，逐步实现由小到大、由具体领域到全行业的推广实施，最后发展到全球化的物联网。

2.国外研究进展

2008年底，IBM提出“智慧地球”概念，建议将下一代的IT技术运用在各行各业之中，将传感器嵌入和装备到全球各个角落的铁路、电网、桥梁、隧道、公路等各种物体中，并且普遍连接起来形成“物联网”，而后通过超级计算机将整个“物联网”整合起来，使人类能以更加精细和动态的方式管理生产、生活，最终形成“物联网+互联网=智慧地球”[10]。美国政府对此给予积极回应，将发展物联网视为新的经济增长点，刺激经济复苏的钥匙。

2009年6月，欧盟宣布了《欧盟物联网行动计划》，确保欧洲在构建物联网的过程中起到主导作用[11]。2009年10月，欧盟《欧盟物联网战略研究线路图》，提出到2010年、2015年、2020年的三个阶段的物联网研发路线图，提出物联网在航空航天、医药、能源等18个领域的应用[9]。

2009年8月，日本在继“e-Japan”、“U-Japan”后提出了“i-Japan”的国家信息化战略，主要目的是通过大力发展电子政府和地方自治体，推动医疗、健康和教育的电子化，开拓支持日本中长期经济发展的新型产业[12]。韩国也相应的提出了“u-Korea”战略，建立有智能网络、先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态[13]。

四、物联网的应用

1.物联网在物流方面的应用[14]

在某种意义上说，物联网可以看成一个大的智能物流。在物流业中物联网主要应用于如下四大领域：一是基于RFID等技术建立的产品的智能可追溯网络系统，如食品的可追溯系统、药品的可追溯系统等等。这些智能的产品可追溯系统为保障食品安全、药品安全提供了坚实的物流保障；二是智能配送的可视化治理网络，这是基于GPS卫星导航定位，对物流车辆配送进行实时的、可视化的在线调度与治理的系统。很多先进的物流公司都建立与配备了这一网络系统，以实现物流作业的透明化、可视化治理；三是基于声、光、机、电、移动计算等各项先进技术，建立全自动化的物流配送中心，实现局域内的物流作业的智能控制、自动化操纵的网络。如货物拆卸与码垛是码垛机器人，搬运车是激光或电磁到人的无人搬运小车，分拣与输送是自动化的输送分拣线作业、进库与出库作业是自动化的堆垛机自动化的操纵，整个物流作业系统与环境完全实现了全自动与智能化，是各项基础集成应用的专业网络系统；四是基于智能配货的物流网络化公共信息平台。

2.物联网在其他方面的应用

物联网在车辆监管、企业安全生产、智能图书馆等方面都有着广泛的用途。

在车辆监管中的应用，通过传感器设备对城市车辆实时数据（包括道路运行车辆和停车场静止车辆）进行收集，并在已收集数据的基础上进行套牌、超速、限行等多种违法车辆的自动识别计算。

在企业安全生产中的应用，企业安全生产的关键问题在于安全事故的提前预警，在事故发生之前能够做出及时的处理。瑞丰集团的化工生产安全监控系统通过视频监控、红外设防、温湿度、烟感、水浸、电源、易燃气体、重要生产设备等安全实时监控，系统采用B/S结构，工作人员可以通过PC机、智能手机等手持终端浏览器登录系统管理界面实时监控，当出现问题时，分析系统根据问题的级别选择不同的报警方式，工作人员可以在安全事故发生之前进行处理，并且分析系统也会根据分析结果进行相应的调整，以免事故的发生。

在智能图书馆中的应用，目前国内大部分图书馆采用传统的条形码识别与磁条以及计算机网络相结合的数字化管理模式存在诸多问题，如：借还、查找、乱架图书的整理等。首先，感知层通过RFID技术，实现图书智能识别以及信息跟踪，并且在各个书库通过安装RFID芯片组成传感器网络，可以实时监控馆内的环境情况；然后，接入层利用现有的各种通信技术（3G网络、WIFI等）对实时监测的信息进行交互，实现“物与物的交流”，汇总传输到管内机房并更新数据；再次，智能信息处理层负责物联网的云图书馆系统的管理、维护、操作等；最后，应用层提供图书馆业务的管理、维护、操作等Web借口，如：图书编目、图书归架、自助图书借还等功能。

五、总结与展望

1.总结

物联网的研究和发展目前还处于起步阶段，国内外对物联网的概念和特征的理解还没有达成统一，物联网的系统架构仍没有形成统一的标准。在继计算机、互联网、移动通信网之后，我国再次迎来物联网时代的挑战。从计算机、互联网和移动通信网的发展来看，物联网的发展也不会是一帆风顺的，必然会走一些的弯路。对此，应该注意以下几个方面：

第一，保持开放的姿态，坚持对外合作。物联网是一个全球性的课题，不是某一个地区，某一个国家的事情。它是关系到全世界70多亿人口的事情，只有保持对外开放，吸收各国先进研究成果的同时，努力在关键技术上攻破难关，才能使自己在物联网时代的前沿保持不败之地；第二、保持国家重视，上升到战略性意义。自从来，我们看到了对外开放的成果，国家引领社会，国家带动民众，只要政府保持对物联网的高度重视，积极引导各行各业对物联网的投入，相信在不久的将来，我国物联网的发展一定可以立于世界先进水平的行列；第三、针对感知层的信息安全的研究。与传统的因特网相比，物联网带来的信息安全问题主要集中于感知层，而无线传感器网络必然是感知层的重点。在环境监测、医疗卫生、智能家居、国防军事等领域，无线传感器网络有着广阔的应用前景，但是在实际应用过程中面临着严重的隐私数据泄漏或被篡改的威胁，这些潜在的威胁影响了无线传感器网络的应用发展，研究和解决传感器网络中的数据隐私保护问题，对传感器网络的大规模应用具有重要的意义。

2.展望

物联网把传统的信息通信网络延伸到了现实世界中去，做到真正的“物”与“网”的融合，为信息化产业大发展带来了又一轮的，对全球经济发展和社会生活生产具有深远影响。但是，物联网的发展正处于起步阶段。对我国物联网发展而言，既是机遇又是挑战。针对各国物联网技术的不断发展，我国只有积极吸收各国先进技术，始终保持对外开放，关注世界各国物联网产业的发展，在物联网信息化产业大发展中一定可以跻身于先进国家之列。

参考文献

[1]董耀华，佟锐，孙伟，董丽华.物联网技术与应用[M].上海科学技术出版社，2011-12

[2]International Telecommunication Union，Internet Reports 2005：The Internet of things[R].Geneva：ITU，2005.

[3].2010年政府工作报告.http：//gov./2010lh/connet

_1555767.htm

[4]孙其博，刘杰，黎羴，范春晓，孙娟娟.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[A].北京：北京邮电大学学报，2010-6.

[5]European Research Projects on the Internet of Things（CERP-IoT）Strategic Research Agenda（SRA）.Internet of things--strategic research roadmap[EB/OL]（2009-09-15）[2010-05-12].http：//ec.europa.eu/information_society/policy/rfid/documents/in_cerp.pdf.

[6]胡永利，孙艳丰，尹宝才.物联网信息感知与交互技术[A].北京：北京工业大学计算机学院多媒体与智能软件技术北京市重点实验室.计算机学报.2012年6月.

[7]胡光武，陈文龙，徐恪.一种基于IPV6的物联网分布式源地址验证方案[J].北京：清华大学计算机科学与技术系.计算机学报.2012年3月.

[8]刘正伟，文中领，张海涛.云计算和云数据管理技术[A].济南：高效能服务器和存储技术国家重点实验室.计算机研究与发展.2012年6月.

[9]刘勇燕，郭丽峰.物联网产业发展现状及瓶颈研究[A].北京：科学技术部信息中心.

[10]袁国智，董毅明.我国物联网产业现状及其发展对策分析[J].商业时代.2011.4

[11]杨晓丹.物联网，区域发展新战略[J].浙江经济，2010.6

[12]刘军伟.物联网在物流方面的应用[S].百度文库：2011-10月

第9篇：物联网感知技术范文

关键词：物联网；传感器；元器件

“物联网”号称继计算机、通信网络之后的信息产业第三次浪潮，有研究机构预计10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，其产业要比互联网大30倍[1]。

目前国家正在大力发展物联网产业，2010到2015年为物联网导入期，在主导领域实现物物互联；2015年到2020年为成长期，物联网实现半智能化；2020年之后为发展期，物联网全面实现智能化。预计到2015年市场规模超过2 000亿元，2025年将达到7 500亿，年增长率超过30%，市场前景将超过计算机、互联网、移动通讯等市场。由于涉及领域面广，涵盖范围大，要实现如此大规模的泛在的网络，需要大量新产品、新技术的协同发展，如低功耗集成电路技术、射频识别技术、新材料及元器件技术、远程自动控制技术、无线自组网技术、高效清洁能源技术、传感器技术及智能控制技术等共同配合。

因此，物联网将是继互联网之后又一次给社会、经济各方面带来跨越式发展的技术变革，已引起了各国各领域的密切关注和研究。然而，物联网研究和开发是机遇更是挑战。联网的发展需要一个宽松的环境以及产业链的共同努力，这样才能实现上下游产业及跨产业的联动，形成产业联盟，带动整个产业链，共同推动物联网发展。这就要求我们能够从深层次发现和解决物联网中的关键理论问题、攻克技术难点及将物联网研究和开发的成果应用于实际，则我们就可以在物联网研究和开发的挑战中获得发展的机遇。否则，我们只会在物联网研究和开发中浪费时间和资源，又一次错过了在科学和技术领域发展的机遇[2]。

1 物联网技术架构

目前对物联网的通用定义为：通过射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，依照约定协议将任何物品与互联网相连进行信息交换与通信，以实现智能识别、定位、追踪、监控和管理。按照国际电信联盟（ITU）的定义，物联网主要解决物到物（Thing to Thing，T2T）、人到物（Human to Thing，H2T）、人到人（Human to Human，H2H）之间的互连[3]。物联网产业链可以细分为标识、感知、处理、信息传送、控制管理五个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络[4]。

物联网的体系架构包括三个层次：一个是感知网络，即以二维码、RFID、传感器为主来实现“物”的识别；二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网，实现数据的传输和计算；三是应用网络，也就是各种应用服务，包括输入输出控制终端、手机等终端[5]。

物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输网络层，实现采集数据及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、初步处理、加密、传输等多种功能，物联网终端的内部结构如图1所示。

物联网终端基本由感知（传感）接口，中央处理模块和外部通讯接口三个部分组成，通过感知接口与传感设备连接，如RFID读卡器，红外感应器，环境传感器等，将这些传感设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接口，如：GPRS模块、以太网接口、WIFI等方式发送到以太网的指定中心处理平台。

物联网终端属于传感网络层和传输网络层的中间设备，也是物联网的关键设备，通过他的转换和采集，才能将各种外部感知数据汇集和处理，并将数据通过各种网络接口方式传输到互联网中。如果没有他的存在，传感数据将无法送到指定位置，“物”的联网将不复存在。

物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术，如图2所示。

网络层用于实现更加广泛的互联功能，它能够把感知到的信息无障碍、高可靠、高安全性地进行传送，但它需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。移动通信、互联网等技术结构特征如表1所示。技术已相当成熟，完全能够满足物联网数据传输的需要。

感知层技术包括数据采集与感知技术、传感器网络组网和协同信息处理技术。数据采集与感知技术主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术；传感器网络组网和协同信息处理技术用于实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理等，感知层技术结构特征如表2所示。