物联网论文

物联网课程论文 题目：物联网状况及发展 姓名：王猛 专业：软件工程 班级：1201 学号：3120608010 日期： 2015/6/13 物联网状况及发展 一、概述 1.定义 物联网（IOT：Internet of Things）是一个通过信息技术将各种物体与网络相连，以帮助人们获取所需物体相关信息的巨大网络。物联网通过使用射频识别RFID、传感器、红外感应器、视频监控、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，通过无线传感网、无线通信网络（如Wi-Fi、WLAN等）把物体与互联网连接起来，实现物与物、人与物之间实时的信息交换和通讯，以达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的目的。 简单的说：物联网是互联网的未来。互联网是人与人的互联，实现人与人之间的信息交换和无缝对接；而物联网是物与物、人与物、人与人之间的互联，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接；是互联网发展的高级阶段和必然，五到十年后的时代，必然是物联网的时代。 物联网是未来互联网的组成部分，是互联网的应用延伸和拓展。未来进一步发展，将可能成为工作平台，因为互联网的发展趋势是从连接人到物。最早是连接人的，后来连接各种各样的服务，现在连接各种各样的物体。它是有着自我配置能力的全球动态网络，在其中，物质和虚拟的“物”都有着自己的身份、物质属性、虚拟特性和可使用的智能接口，并无缝集成到信息网络。它涉及从信息获取、传输、存储、处理、应用的全过程，材料、器件、软件、系统、网络各方面的创新都会促进物联网的发展。 传感网是指“随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络”。现在谈到的传感网，一般指的是无线传感器网络，严格来说应当称为wirelesssensornetwork（WSN）。传感网实际上由传感器＋短距离传输模块共同构成。传感器种类非常多，常见的有温度传感器、压力传感器、湿度传感器、振动传感器、位移传感器、角度传感器等，据说传感器的种类有3万余种。目前我国从信息化发展新阶段的角度提出传感网，其研究和探讨的重点其实并不是传感器本身，而是聚焦在通过各种低功耗、短距离无线传输技术构成自组织网络来传输数据。 分类 2.分类 物联网的分类有多种，如按照接入方式、应用类型等方式进行分类，类似于计算机网络划分为专用网网络和公众网络，我们从物联网的用户范围不同，可分为公众物联网和专用物联网两种。公众物联网是指为满足大众生活和信息的需求提供的物联网服务，而专用物联网就是满足企业、团体或个人特色应用需求，有针对性地提供的专业性的物联网业务应用。专用物联网可以利用公众网络（如：Internet）、专网（局域网、企业网络或移动通信互联网中公用网络中的专享资源）等进行信息传送。 二、 技术简介 三、 1 射频别(RFID)技术 射频识别(RFID)技术在物联网中位于最前端，是最关键的技术。RFID俗称电子标签，可以快速读写、长期跟踪管理，被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。RFID与传感器、嵌入式软件等，结合已有的网络、数据库、中间件技术，就构筑起了一个由无数联网的阅读器和移动标签组成的、比Internet更为庞大的物联网。 2 传感器技术 传感器技术是利用能感受被测量的敏感元件或转换元件，按照一定的规律，将人类无法直接获取或识别的信息转换成可识别的信息数据的技术。传感器技术不仅能感受到被测量的信息，并且还能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、控制等要求，这是实现物联网感知技术的首要环节。近年来，智能化和网络化已成为传感器发展的主要趋势，并且进入了由传统的传感器逐渐向着智能传感器及嵌入式Web传感器发展。无线传感器网络是由各种微型的在监测区内进行有效布置的传感器节点组成，通过无线通信的方式连接成有序的组织网络。目前我国物联网传感器技术发展的主要方向有：先进测试技术和网络化测控；智能化传感器网络节点探究；传感器网络组织结构与底层研究；传感器网络的自身检测和控制；传感器网络安全问题研究。  3 认知计算和智能控制技术 认知计算来源于脑科学研究，目的是模拟并效仿人脑的感觉、观念、行为、互动以及认识能力，同时消耗更少的能量、占用更小的空间。认知计算是当前人工智能的最新研究方向，其研究成果将为智能控制提供理论支持。  目前，认知计算理论已开始在智能控制领域有了初步应用。Palis R等人提出一种基于认知技术的机器人智能控制方法，并利用该方法解决了对于环境学习的短期记忆和对行为学习的长期记忆问题。在此基础上，Kazahiko K提出一种机器人任务执行的认知控制方法，实现了对机器人智能化控制的满足。上述方法对物联网系统智能控制具有一定的借鉴作用。未来物联网要想实现“以物控物”的目标，从物对外界环境信息的感知学习，到物体自身行为习惯的觉察发现，都将成为策略调用的判断依据。通过对认知计算理论的深入研究及其在智能控制领域的全方位、多角度应用，随着相关技术的不断深化、完善，将为“认知物联网”的建设奠定坚实的基础。  4 纳米技术 纳米技术通常研究结构尺寸在0.1-100nm范围材料的性质和应用，其研究内容涉及学科广阔，包括纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等；其应用领域包括材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。由于用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便，因此，纳米技术在近几年得到飞速发展。  随着传感器技术的快速发展，小体积、低功耗、高性能的微传感器开始得到人们的重视，并开始大规模应用。而利用纳米技术制造的“纳米传感器”更可完成现有传感器所不能完成的功能。例如，利用纳米技术制作的细胞修复或者血管修复传感器，在基于认知计算的智能控制技术支持下，根据受损的程度、方位快速修复，将为现代外科手术提供全新解决方案。  纳米技术在物联网中的应用使得物联网由宏观走向微观，为实现物联网的“感知”、 “以物控物”目标做好“物”的准备。 5 网络融合技术 网络融合起源于对电信网、电话网及因特网在业务层面的融合。随着当前网络标准的不断增多，网络复杂度及异构度的增加，给跨网业务提供造成了极大的困难。网络融合技术旨在通过对各种网络在网络层面进行融合，实现不同网络间的无缝切换。目前，网络融合技术已成为热门研究领域。具有代表性的包括欧盟IST第六框架计划（FP6)的Moby Dick项目，Moby Dick 项目对未来全 IP 网络中的移动性和Qos解决提供方案，并以WCDMA、WLAN和以太网为主要的接入方式，搭建了横跨欧洲的试验网，目标是在IPv6的基础上集成了移动性支持、Qos、AAA和全IP体系结构，支持在不同接入网络或者管理域之间的无缝切换。从上述项目的实施情况来看，网络融合技术已取得重大进展，尤其是3G-WiMax、WCD-MA-WLAN以及UMTS-WLAN的融合已成为现实，从而为实现不同网络间的“物物”互联以及全球物联网的形成奠定基础。 6支撑技术 物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）、软件和算法、电源和储能、新材料技术等。微机电系统可实现对传感器、执行器、处理器、通信模块、电源系统等的高度集成，是支撑传感器节点微型化、智能化的重要技术。嵌入式系统是满足物联网对设备功能、可靠性、成本、体积、功耗等的综合要求，可以按照不同应用定制裁剪的嵌入式计算机技术，是实现物体智能的重要基础。软件和算法是实现物联网功能、决定物联网行为的主要技术，重点包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。电源和储能是物联网关键支撑技术之一，包括电池技术、能量储存、能量捕获、恶劣情况下的发电、能量循环、新能源等技术。新材料技术主要是指应用于传感器的敏感元件实现的技术。传感器敏感材料包括湿敏材料、气敏材料、热敏材料、压敏材料、光敏材料等。新敏感材料的应用可以使传感器的灵敏度、尺寸、精度、稳定性等特性获得改善。 物联网总体性标准：包括物联网导则、物联网总体架构、物联网业务需求等。 感知层标准体系：主要涉及传感器等各类信息获取设备的电气和数据接口、感知数据模型、描述语言和数据结构的通用技术标准、RFID 标签和读写器接口和协议标准、特定行业和应用相关的感知层 技术标准等。 网络层标准体系：主要涉及物联网网关、短距离无线通信、自组织网络、简化IPv6 协议、低功耗路由、增强的机器对机器（Machine to Machine，M2M）无线接入和核心网标准、M2M 模组与平台、网 络资源虚拟化标准、异构融合的网络标准等。 应用层标准体系：包括应用层架构、信息智能处理技术、以及行业、公众应用类标准。应用层架构重点是面向对象的服务架构，包括SOA 体系架构、面向上层业务应用的流程管理、业务流程之间的通信协议、元数据标准以及SOA 安全架构标准。信息智能处理类技术标准包括云计算、数据存储、数据挖掘、海量智能信息处理和呈现等。云计算技术标准重点包括开放云计算接口、云计算开放式虚拟化架构（资源管理与控制）、云计算互操作、云计算安全架构等。 共性关键技术标准体系：包括标识和解析、服务质量（Quality of Service，QoS）、安全、网络管理技术标准。标识和解析标准体系包括编码、解析、认证、加密、隐私保护、管理，以及多标识互通标准。安全标准重点包括安全体系架构、安全协议、支持多种网络融合的认证和加密技术、用户和应用隐私保护、虚拟化和匿名化、面向服务的自适应安全技术标准等。 三、物联网发展现状和趋势 1、 物联网产业发展前景 最近几年，物联网的发展呈现虚热。各地在物联网发展上缺少战略性、全局性的眼光，似乎和网络有关、和信息化有关的工程或项目都冠以“物联网”的名义，对整个全局性、前瞻性、深入性的，包括前瞻的技术等没有深入研究和落实。现阶段物联网企业一般是中小企业，缺少核心的、旗帜性企业;物联网的核心技术体系，包括编码体系、应用的标准都没有形成，超高频芯片、高精度传感器技术弱;物联网与经济社会融合发展的应用模式亟待创新。虽然技术门槛不高，但物联网核心环节和关键技术成熟度的参差不齐，导致了近几年发展迟缓，特别是在终端应用层面上一直没有得到广泛应用. 物联网产业应用广泛 物联网是互联网的延伸，是新一代信息技术的重要组成部分。物联网实现了物体与物体的互联、物体和人的互联，具备全面感知、可靠传送、智能处理特征，使人类可以用更加精细和动态的方式管理生产、生活，从而提高整个社会的信息化能力。 物联网泛指物与物之间互连的网络及应用，广泛应用于交通、物流、安防、电力、家居等领域，分为感知层、网络层和应用层三部分，感知层主要包括各种感知器件和终端设备，感知器件包括RFID标签、二维码、各种传感器、摄像机等，网络层分为接入、传输两部分，应用层包括各种应用服务平台。较为成熟的应用领域有智能物流、智能交通、智能电网、安防监控、智能卡系统等。 从产业链来看，硬件企业负责生产各层次的硬件设备，如感知器件、终端设备、网络硬件、服务器等。软件企业负责各环节软件编写，以实现数据采集、传输、存储、处理和显示等功能。系统集成商通过有机结合硬件和软件来搭建物联网系统，并交付给物联网服务商，实现具体应用。目前我国物联网产业处于发展初期，系统集成企业一般都兼备软件开发能力，并直接为客户提供服务，硬件企业相对较为独立。