物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，具有廣泛的用途，同時和云計算、大數(shù)據(jù)有著千絲萬縷的緊密聯(lián)系。

1.物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式連在一起，形成人與物、物與物相連，實現(xiàn)信息化和遠程管理控制。

從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、處理層和應(yīng)用層。每層的具體功能如下圖

下面給出一個簡單的智能公交實例來加深對物聯(lián)網(wǎng)概念的理解。目前，很多城市居民的智能手機中都安裝了“掌上公交”APP，可以用手機隨時隨地查詢每輛公交車的當(dāng)前到達位置信息，這就是一種非常典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

在智能公交應(yīng)用中，每輛公交車都安裝了 GPS 定位系統(tǒng)和3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，在車輛行駛過程中，GPS定位系統(tǒng)會實時采集公交車當(dāng)前到達位置信息，并通過車上的3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊發(fā)送給車輛附近的移動通信基站，經(jīng)由電信運營商的3G/4G移動通信網(wǎng)絡(luò)傳送到智能公交指揮調(diào)度中心的數(shù)據(jù)處理平臺，平臺再把公交車位置數(shù)據(jù)發(fā)送給智能手機用戶，用戶的“掌上公交”軟件就會顯示出公交車的當(dāng)前位置信息。這個應(yīng)用實現(xiàn)了“物與物的相連”，即把公交車和手機這兩個物體連接在一起，讓手機可以實時獲得公交車的位置信息，進一步講，實際上也實現(xiàn)了“物和人的連接”，讓手機用戶可以實時獲得公交車位置信息。在這個應(yīng)用中，安裝在公交車上的 GPS 定位設(shè)備就屬于物聯(lián)網(wǎng)的感知層；安裝在公交車上的 3G/4G 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊以及電信運營商的3G/4G移動通信網(wǎng)絡(luò)屬于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層；智能公交指揮調(diào)度中心的數(shù)據(jù)處理平臺屬于物聯(lián)網(wǎng)的處理層；智能手機上安裝的“掌上公交”APP屬于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層。

2.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是物與物相連的網(wǎng)絡(luò)，通過為物體加裝二維碼、RFID 標(biāo)簽、傳感器等，就可以實現(xiàn)物體身份唯一標(biāo)識和各種信息的采集，再結(jié)合各種類型網(wǎng)絡(luò)連接，就可以實現(xiàn)人和物、物和物之間的信息交換。因此，物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)包括識別和感知技術(shù)（二維碼、RFID、傳感器等）、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與融合技術(shù)等。
（1）識別和感知技術(shù)
二維碼是物聯(lián)網(wǎng)中一種很重要的自動識別技術(shù)，是在一維條碼基礎(chǔ)上擴展出來的條碼技術(shù)。二維碼包括堆疊式/行排式二維碼和矩陣式二維碼，后者較為常見。如圖 1-10 所示，矩陣式二維碼在一個矩形空間中通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。在矩陣相應(yīng)元素位置上，用點（方點、圓點或其他形狀）的出現(xiàn)表示二進制“1”，點的不出現(xiàn)表示二進制的“0”，點的排列組合確定了矩陣式二維條碼所代表的意義。二維碼具有信息容量大、編碼范圍廣、容錯能力強、譯碼可靠性高、成本低易制作等良好特性，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

RFID 技術(shù)用于靜止或移動物體的無接觸自動識別，具有全天候、無接觸、可同時實現(xiàn)多個物體自動識別等特點。RFID技術(shù)在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，大大推動了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們平時使用的公交卡、門禁卡、校園卡等都嵌入了 RFID 芯片，可以實現(xiàn)迅速、便捷的數(shù)據(jù)交換。從結(jié)構(gòu)上講，RFID是一種簡單的無線通信系統(tǒng)，由RFID讀寫器和RFID標(biāo)簽兩個部分組成。RFID標(biāo)簽是由天線、耦合元件、芯片組成的，是一個能夠傳輸信息、回復(fù)信息的電子模塊。RFID讀寫器也是由天線、耦合元件、芯片組成的，用來讀取（或者有時也可以寫入）RFID 標(biāo)簽中的信息。RFID使用RFID讀寫器及可附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽，利用頻率信號將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫器。以公交卡為例，市民持有的公交卡就是一個RFID標(biāo)簽（見圖1-11），公交車上安裝的刷卡設(shè)備就是 RFID 讀寫器，當(dāng)我們執(zhí)行刷卡動作時，就完成了一次 RFID 標(biāo)簽和RFID讀寫器之間的非接觸式通信和數(shù)據(jù)交換。

傳感器是一種能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律（數(shù)學(xué)函數(shù)法則）轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，具有微型化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點。人類需要借助于耳朵、鼻子、眼睛等感覺器官感受外部物理世界，類似地，物聯(lián)網(wǎng)也需要借助于傳感器實現(xiàn)對物理世界的感知。物聯(lián)網(wǎng)中常見的傳感器類型有光敏傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器、化學(xué)傳感器、壓敏傳感器、溫敏傳感器、流體傳感器等（見圖1-12），可以用來模仿人類的視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺。

（2）網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)包括短距離無線通信技術(shù)和遠程通信技術(shù)。短距離無線通信技術(shù)包括ZigBee、NFC、藍牙、Wi-Fi、RFID等。遠程通信技術(shù)包括互聯(lián)網(wǎng)、2G/3G/4G移動通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等。
（3）數(shù)據(jù)挖掘與融合技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)中存在大量數(shù)據(jù)來源、各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和不同類型系統(tǒng)，如此大量的不同類型數(shù)據(jù)，如何實現(xiàn)有效整合、處理和挖掘，是物聯(lián)網(wǎng)處理層需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。今天，云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲、處理和分析提供了強大的技術(shù)支撐，海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可以借助于龐大的云計算基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)廉價存儲，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)快速處理和分析，滿足各種實際應(yīng)用需求。3.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能交通、智慧醫(yī)療、智能家居、環(huán)保監(jiān)測、智能安防、智能物流、智能電網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)等領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟與社會發(fā)展起到了重要的推動作用，具體如下。
● 智能交通。利用RFID、攝像頭、線圈、導(dǎo)航設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的智能交通系統(tǒng)，可以讓人們隨時隨地通過智能手機、大屏幕、電子站牌等方式，了解城市各條道路的交通狀況、所有停車場的車位情況、每輛公交車的當(dāng)前到達位置等信息，合理安排行程，提高出行效率。
● 智慧醫(yī)療。醫(yī)生利用平板電腦、智能手機等手持設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)，可以隨時連接訪問各種診療儀器，實時掌握每個病人的各項生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，科學(xué)、合理地制定診療方案，甚至可以支持遠程診療。
● 智能家居。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。比如，可以在工作單位通過智能手機遠程開啟家里的電飯煲、空調(diào)、門鎖、監(jiān)控、窗簾和電燈等，家里的窗簾和電燈也可以根據(jù)時間和光線變化自動開啟和關(guān)閉。
● 環(huán)保監(jiān)測。可以在重點區(qū)域放置監(jiān)控攝像頭或水質(zhì)土壤成分檢測儀器，相關(guān)數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，出現(xiàn)問題時實時發(fā)出警報。
● 智能安防。采用紅外線、監(jiān)控攝像頭、RFID等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實現(xiàn)小區(qū)出入口智能識別和控制、意外情況自動識別和報警、安保巡邏智能化管理等功能。
● 智能物流。利用集成智能化技術(shù)，使物流系統(tǒng)能模仿人的智能，具有思維、感知、學(xué)習(xí)、推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力（如選擇最佳行車路線，選擇最佳包裹裝車方案），從而實現(xiàn)物流資源優(yōu)化調(diào)度和有效配置，提升物流系統(tǒng)效率。
● 智能電網(wǎng)。通過智能電表，不僅可以免去抄表工的大量工作，還可以實時獲得用戶用電信息，提前預(yù)測用電高峰和低谷，為合理設(shè)計電力需求響應(yīng)系統(tǒng)提供依據(jù)。
● 智慧農(nóng)業(yè)。利用溫度傳感器、濕度傳感器和光線傳感器，實時獲得種植大棚內(nèi)的農(nóng)作物生長環(huán)境信息，遠程控制大棚遮光板、通風(fēng)口、噴水口的開啟和關(guān)閉，讓農(nóng)作物始終處于最優(yōu)生長環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。
● 智能工業(yè)。將具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計算模式、移動通信技術(shù)等不斷融入工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。4.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)
完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括核心感應(yīng)器件提供商、感知層末端設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)提供商、軟件與行業(yè)解決方案提供商、系統(tǒng)集成商、運營及服務(wù)提供商等環(huán)節(jié)（見圖1-13），具體如下。
● 核心感應(yīng)器件提供商。提供二維碼、RFID及讀寫機具、傳感器、智能儀器儀表等物聯(lián)網(wǎng)核心感應(yīng)器件。
● 感知層末端設(shè)備提供商。提供射頻識別設(shè)備、傳感系統(tǒng)及設(shè)備、智能控制系統(tǒng)及設(shè)備、GPS設(shè)備、末端網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等。

● 網(wǎng)絡(luò)提供商。包括電信網(wǎng)絡(luò)運營商、廣電網(wǎng)絡(luò)運營商、互聯(lián)網(wǎng)運營商、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商和其他網(wǎng)絡(luò)運營商等。
● 軟件與行業(yè)解決方案提供商。提供微操作系統(tǒng)、中間件、解決方案等。
● 系統(tǒng)集成商。提供行業(yè)應(yīng)用集成服務(wù)。
● 運營及服務(wù)提供商。開展行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運營及服務(wù)。

參考文獻：《大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用》

總結(jié)

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