精品物联网技术.docx

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精品物联网技术

物联网技术

物联网技术

摘要：

物联网是在计算机互联网的基础上，利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。

物联网内每个产品都有一个唯一的产品电子码，叫做EPC（ElectronicProductCode），通常EPC码被存入硅芯片的电子标签内，被信息处理软件识别、传递、查询，进而在互联网的基础上形成各种信息服务，就是物联网。

RFID即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备很多优点。

特别是电子标签与产品电子编码EPC、互联网技术的融合，孕育出被称为下一代互联网的物联网。

关键词：

EPC；RFID；物联网技术；信息交换；智能识别

引言

物联网的概念是在1999年提出的。

物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”，顾名思义，简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。

这有两层意思：

第一，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；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

严格而言，物联网的定义是：

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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

人们既可以把它看作传统互联网的自然延伸，因为物联网的信息传输基础仍然是互联网；也可以把它看作是一种新型网络，因为其用户端延伸和扩展到了物品与物品之间。

物联网技术

射频识别（RFID）

什么是RFID技术

FID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。

系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。

RFID的分类

RFID按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：

低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G，5.8G。

RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。

无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。

RFID的组成部分

标签（Tag）：

由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；

阅读器（Reader）：

读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线（Antenna）：

在标签和读取器间传递射频信号。

RFID的工作原理

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。

EPC

EPC的全称是ElectronicProductCode，中文称为产品电子代码。

EPC的载体是RFID电子标签，并借助互联网来实现信息的传递。

EPC旨在为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯，从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本。

EPC是一个完整的、复杂的、综合的系统。

EPC标签从本质上来说是一个电子标签，通过射频识别系统的电子标签读写器可以实现对EPC标签信息的读取。

读写器获取的EPC标签信息，并把标签信息送入互联网EPC体系中PML（PhysicalMarkupLanguage,实体标记语言）服务器后，就实现了对物品信息的采用和追踪。

然后利用EPC体系中的网络中间件等，可实现对所采集的EPC标签信息的利用。

实体标记语言（PML）

实体标记语言（physicalmarkuplanguage，PML）是基于为人们广为接受的可扩展标识语言发展而来的。

提供了一个描述自然物体、过程和环境的标准，并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具之用。

它将提供一种动态的环境，使与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。

物联网中任何单品的有用信息的描述都可以用实体标记语言这种新型的标准计算机语言书写,它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准而得到非常广泛的应用。

传感器网络技术

传感器网络是物联网的核心，主要解决物联网中的信息感知问题。

物品总是在流动中体现它的价值或使用价值的，如果要对物品的运动状态进行实时感知，就需要用到传感器网络技术通过散布在特定区域的成千上万的传感器节点，构建了一个具有信息收集、传输和处理功能的复杂网络，通过动态组织方式协同感知并采集网络覆盖区域内被查询对象或事件的信息，用于跟踪、监控和决策支持等,“自组织”、“微型化”和“对外部世界具有感知能力”是传感器网络的突出特点。

这里需要注意的是，传感网只是物联网感知、获取信息的一种重要的技术手段，不是物联网所涉及技术的全部，不能因为传感网在物联网中的核心地位，或者从局部利益或个人目的角度出发将物联网等同于传感器网络。

嵌入式技术

嵌入式技术是将计算机技术、自动控制技术、通讯技术等多项技术综合起来与传统制造业相结合的技术，是针对某一个行业或应用开发出的智能化机电产品，所实现的产品具有故障诊断、自动报警、本地监控或远程监控等功能，能够实现管理的网络化、数字化和信息化。

“物联网”使物品具有了“信息生命”，将物理基础设施和信息基础设施有机地融为一个整体，使囊括其中的每一件物品都“活”了起来，具有“智慧”，能够主动或被动地与所属的网络进行信息交换，从而更好地服务于人们的生产与生活，这其中离不开嵌入式技术的广泛应用。

正是与嵌入式技术的结合，才使得对物品的标识以及传感器网络等的正常和低成本工作成为可能，即把感应器或传感器嵌入和装备到各种物体中，形成物与物之间能够进行信息交换的“物联网”。

信息安全技术

物联网本质上是通信技术的应用，是物品的信息化，其目标是方便人与物或物与物的信息交换，同时这里也离不开信息安全技术的应用。

物联网的信息安全技术主要涉及到入侵检测、信息加密。

物联网的原理及构建

物联网的原理简介

物联网的基本原理是感知物体，利用各种传感手段感知物体，将物体信息化，然后通过网络将物体和信息连接。

所以我们在理解物联网的时候，不应该将信息网络与实际的基础设施、物体等物理系统分离，而应该看成是通过信息与物理基础设施的一体化，从而使物体接入网络成为可能，虽然网络中接入的是嵌入在物体中的传感器感知的信息，但实际上就是将该物体接入了网络，并因此可以实现对该物体的管理和控制，也就实现了人类对于该物体的感知和交互。

一个完整的物联网系统包括了：

末端设备或子系统、通信连接系统、管理和应用系统，分别对应物联网中的感知层、网络层、管理和应用层。

感知层实现全面感知，就是让“物”会“说话”，成为“智能物件”，将其进行识别或数据采集；网络层实现识别和采集到的信息的可靠传递，就是通过现有的五花八门的有线和无线通信网络将信息进行可靠传输;而管理和应用层对应智能处理，对感知采集上来的数据进行处理和展示，进而进行控制和管理。

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。

物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术。

RFID是射频识别（RadioFrequencyIdentification）技术英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。

以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。

物联网的三层架构

物联网主要有三层架构：

即：

感知层、网络层和应用层

应用层

网络层

感知层

物联网的组成

传感器

传感器在日常生活生产中很常见，它可以把一些物理量的变化变为电信号的变化。

例如话筒和喇叭就是一对语音传感器。

除日常会用到的传感器之外，传感器还有很多种类。

这些传感器很少被用到，因而它们的价格很高，正是这个原因阻碍了物联网络的发展。

传感器可以是声、光、压力、震动、速度、重量、密度、硬度、湿度、温度、图像、语音、电波、化学；或者是气体的流速、流量、气压、成分；或是液体的流速、流量、成分，或是固体的数量、重量、硬度等。

电子标签（ID）

电子标签是上个世纪新发展起来的技术，已经获得了很多应用，例如超市用于标识商品的条形码。

现有的电子标签有条形码、二维码、磁卡、接触式IC卡、非接触卡、射频识别（RFID）。

电信网络

电信网络早已为人类所使用，现在使用最多的有语音、文字、音乐、图片、图像等各种信息传输。

物联网的信息传送有其独特的地方，与日常使用的语音、文字、音乐、图片、图像传输相比，物联网的信息传输更多的是小数据量的传输和特大数据量的传输。

小到每月只发送几个bit，如煤气抄表；大到连续不间断的发送大幅图像，如交通监视，而中等数据量的信息传送却比较少见。

这对通信提出了新的要求，为实现高效率物联网通信，需要通信行业做出新的标准和新型接入设备，以适应物联网各种通信的需要。

现有的通信网络有电缆、光缆、微波、蓝牙、红外、WiFi、WINMX、移动通信（2G、3G、4G）、卫星。

数据处理

物联网采集到的数据是为了各种不同的目的，为满足不同需求这些数据需要经过计算机的数据处理。

这些处理常常包括汇总求和、统计分析、阀值判断、专业计算、数据挖掘。

显示系统

物联网采集到的图像和信息常常需要直接显示或是经过计算后显示到计算机或者大屏幕上，常见的显示状况有图像、图表、曲线。

报警系统

物联网采集到的信息常常需要直接报警或是经过计算机处理后报警，常见的报警形式有声、光、电（电话、短信）。

控制执行系统

有一些物联网不仅被要求采集信号、处理信号、存储信号，还被要求发出控制指令，经过网络指挥指定的预设执行装置，通过指定预设执行装置的指令执行行动以达到控制目的。

物联网的构建

物联网在实际应用上的开展需要各行各业的参与，并且需要国家政府的主导以及相关法规政策上的扶助，物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征，其中，技术上的问题是物联网最为关键的问题，物联网技术是一项综合性的技术，是一项系统，目前国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设，理论上的研究已经在各行各业展开，而实际应用还仅局限于行业内部。

关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。

一般来讲，物联网的开展步骤主要如下：

（1）对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测；

（2）需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式；

（3）将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，如家里的电脑或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相关计算。

结语

随着物联网技术的进步和物联网典型应用的逐步展开，国内物联网最有可能的发展演进路线是标准化工作取得快速进步，典型应用领域不断拓展最可能从防入侵系统、智能交通系统、智能电网、移动物联网综合应用系统、物流监控平台、汽车等大宗商品的供应链应用等开始并不断向其他领域扩展，关键技术逐渐成熟，管理机制得到规范，隐私保护与信息安全同步推进，商业模式借助应用成本降低等而合理化，信息无障碍取得阶段性成果，最后到理想的物联网内不同对象间的信息交换具有便捷、高效、安全、低成本、自主式或智能化的特点，人与所处的环境和谐共生，形成一个有机的整体出现。

国内的物联网将从“感知中国”开始，但“感知”只是第一步，其目的还在于感知后信息的应用，因此，“智慧中国”应是国内物联网下一阶段更适宜的发展目标。

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以下为英文标题、作者、单位及摘要、关键词

TheInternetofthingstechnology

xuyuhui

（KunmingPowerInformationCo.,Ltd.,Kunming650051,China）

Abstract：

ThingsincomputernetworkingisbasedontheInternet,usingrfid,wirelessdatacommunication,computertechnologyintheworld,andconstructsacoverofeverythingrealInternet.ThingsarewithineachProductnetworkingwithasingleProduct'sElectronicyards,calledtheEPC（ElectronicourProductCode）,usuallyEPCyardsisplacedintosiliconchips,withintheElectronictagbyinformationprocessingsoftwareidentification,transmission,query,whichbasedontheInternetinformationservice,istheformationofvarioussortsofthingnetworking.RFIDnamelyRFID,isanon-contactautomaticidentificationtechnology,rfsignalthroughitsautomatictargetrecognitionandaccesstorelevantdata,identifyworkwithouthumanintervention,asabarcodewirelessversion,RFIDtechnologyisbarcodedoesn'thavemanyadvantages.Especiallytheelectronictagandtheproduct'selectroniccodingEPC,Internettechnologyintegration,gestatecallednext-generationInternetcontentnetwork.

Keywords：

EPC;RFID;TheInternetofthingstechnology;Informationexchange;Intelligentidentification