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物联网是互联网应用拓展的重点和主要方向,是加快转变经济发展方式的切入点。随着移动互联网的产生,下一代物联网必将成为未来竞争的制高点,也将成为自主创新的着力点。
物联网是在互联网基础上的向下延伸,由感知对象和感知单元来获取信息,再通过通信网络收集信息,最后上传做智能分析决策,提供智能服务。物联网对所连物件的要求主要有三点:连网的每一物件均可寻址、连网的每一物件均可控制、联网的每一物件均可控制。
物联网最基本的元件是传感器,它感应物理条件和化学成分,并且转化为被观察的特性成比例的电信号。单个传感器节点是不能用的,也不可靠,需要多个传感器节点连起来,组成传感器网络。
物联网节点数量多,节点的配置非常密集,从减轻安装和维护成本考虑要尽可能少用人工干预,即节点的位置无需预设或硬连接。随着新的物品的加入将添加或删除节点以适应网络拓扑的变化,要求具有发现邻近节点的存在和身份,并协商分享任务的功能,自动定位节点的类型和编组并能根据节点的移动而重新分组。物联网的发现功能不仅表现在连接建立过程,还用于性能监视,开始、停止、管理和调度发现过程,自动部署与激活、解除激活,理解和建立逻辑位置与空间位置的映射关系,还可在任何时间对所分配的作用和属性进行调整,或按需创建新的属性。
感知数据需要校正,由于制造的不一致的缺陷需要在出厂前校正,由于环境影响、老化等原因使所感知的数据有偏差,需要考虑传感器与环境之间的耦合关系。
将信息收集传输并汇集到信息中心还没有完成物联网的功能,需要利用专家系统和数学模型,参考历史数据,综合异构来源的多种信息,进行分析推理,给出决策,取决于智能决策算法的成熟性和水平,上述过程的部分或全部由智能决策系统自动完成。智能决策算法需要考虑事件间的相关性和上下文感知,对观察到的数据进行过滤、汇聚和数据挖掘及认知处理与优化,而不基于单个事件来触发活动。
物联网的管理包括以下方面:传感器管理、任务分配和数据通告、传感器询问和数据分发;对物理网设施的自动轮询、网络拓扑变化实时图形显示;物联网节点身份、关系和信誉管理;流量和拥塞管理及实时图形显示,要求能识别突发的过载,监视物联网和Web的应用,识别黑客的冲击。
物联网还需要重视安全技术。物联网的节点可能被克隆、被假冒、被移动和被解激,节点的数据会被屏蔽、扰、被窃取和被篡改。物联网的节点进网时需要认证,重要的物联网节点的数据需要加密。物联网节点配置的冗余性和多路由选择提供了抗御节点被损坏的网络生存性。物联网的智能分析决策数据库也需要有应对非法入侵能力和灾备设计。对异构设备的隐私保护技术、虚拟化、匿名机理;以用户为中心的上下文感知隐私和隐私策略;基于安全与隐私需要的安全与隐私属性选择。
物联网还应考虑能量供给、获取、测量与管理的技术,以满足节点野外工作的需要。
物联网的应用有智能物流、智能电网、节能建筑、智能工业、智能农业、智能交通、数字家居、数字医疗、安全监控和环境监测。在工业领域,物联网管理制造业的供应链,监测生产环境、优化生产过程用料和工艺、管理设备、监测产品全生命周期、监测环保指标、管理员工。在农业领域,物联网可用于农产品加工与农产品运输,牲畜管理,农用物资、农产品、农场、农药的管理等。
智能物流是物联网最常见的应用。主要有如下四大领域:一是基于RFID无线射频识别等技术,建立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。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。此外,企业的供应链等也都属于物联网的应用。
物联网技术也方便于家居智能化的实现。借助于在各种家用电器中内嵌的智能采集模块和通信模块,可以实现家用电器的智能化和网络化,完成对家用电器运行状态的监测、分析以及控制;借助于在家中安装门窗磁报警、红外报警、可燃气体泄漏监测、有害气体监测等传感器,可以实现家庭安全防护;借助于应用无线、电力线载波技术,可以实现水、电、气表自动抄收;借助于光纤复合低压电缆、电力线载波以及智能交互终端,可以实现用户与电网的交互,以及相关的通信服务、视频点播和娱乐信息等服务。