浅谈物联网技术在生活中的应用

发表时间:2019/4/9   来源:《信息技术时代》2018年8期   作者:廖鹏程
[导读] 近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。大数据时代在提供海量信息的同时,也对整体环境下相关活动的发展提出了挑战。在互联网、云计算、大数据及物联网相关作用
(湖州师范学院求真学院,浙江 湖州 313000)
摘要:近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。大数据时代在提供海量信息的同时,也对整体环境下相关活动的发展提出了挑战。在互联网、云计算、大数据及物联网相关作用的发挥下实现了社会发展的革命性改进,并在一定程度上促进了现代化市场经济的发展运行。本文以基于RFID、传感网络、M2M的物联网应用架构为例,对物联网进行简单阐述。
关键词:物联网;互联网;云计算;大数据

 
        一、物联网原理
        (一)物联网技术原理
        物联网技术的原理就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建筑的“InternetofThings”。在这个网络中,建筑(物品)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。物联网的核心技术还是在云端,云计算就是实现物联网的技术核心。物联网的三项关键技术与领域包括,关键技术:传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。领域:公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公众社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展建设(能源电力、物流零售等)。
        传感器技术是一种计算机应用中的关键技术,将传输线路中的模拟信号转变为可处理的数字信号,交于计算机进行处理;RFID,即射频识别技术(一种将无线射频技术与嵌入式技术融为一体的综合技术),在不久的将来将广泛应用于自动识别、物品物流管理方面;嵌入式系统技术是一种将计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术集成于一体的复杂技术。
        (二)场景分散,技术集中
        物联网的使用场景:采集+传输+计算+展示。物联网终端采集数据、把数据传输给服务器、服务器存储和处理数据、把数据展示给用户。
        以共享单车为例,正向过程是:单车获取GPS位置数据、通过网络传输给服务器、服务器记录位置信息、用户在移动端查看单车位置。反向过程是:用户向服务器发出开锁请求、服务器通过网络把开锁指令传输给单车,单车执行指令。大大小小的物联网应用,都是基于正向数据采集和反向指令控制这两个流程来实现的。
        (三)传输方式
        物联网联网方式有:低功耗近距离;低功耗远距离;大数据近距离;大数据远距离。
        网络布局上,远距离的网络直接连基站,无需自己布设网络节点。而近距离的网络都需要有一个网络节点,先把终端数据传给节点,节点再接入广域网。
        远距离传输比近距离传输的价格更贵、功耗更高,合理利用远近搭配,能够有效降低物联网终端的成本。
        二、应用与技术
        物联网可以以以电子标签和EPC码为基础,建立在计算机互联网基础上形成实物互联网络,其宗旨是实现全球物品信息的实时共享和互通。物联网的系统结构由信息采集系统、PML信息服务器、产品命名服务器(ONS)和应用管理系统四部分组成。它们的功能如下:
        信息采集系统。信息采集系统包括产品电子标签、读写器、驻留有信息采集软件的上位机组成,主要完成产品的识别和产品EPC码的采集和处理。存储有EPC码的电子标签在经过读写器的感应区域时,产品EPC码会自动被读写器捕获,从而实现自动化EPC信息采集,采集的数据将交由上位机信息采集软件进行进一步的处理,如数据校对、数据过滤、数据完整性检查等,这些经过整理的数据可以为上层应用管理系统使用。
        PML信息服务器。PML(PhysicalMarkupLanguage,实体描述语言)信息服务器由产品生产商建立并维护,他们根据事先规定的原则对产品进行编码,并利用标准的XML对产品的详细信息进行描述。PML服务器在物联网中的作用在于以通用的格式提供对产品原始信息的描述,便于其他节点的访问。
        产品命名服务器(ONS)。产品命名服务器ONS(ObjectNameService)在各信息采集节点与PML信息服务器之间建立联系,实现从产品EPC码到产品PML描述信息之间的映射。
        应用管理系统。应用管理系统通过和信息采集软件(如Savant)之间的接口获取产品EPC信息,并通过ONS找到产品的PML信息服务器,从而获取产品详细信息以实现诸如入库管理、产品路径跟踪等应用功能。
        物联网通过Internet信息世界的互联实现物理世界任何产品的互联,实现在任何地方、任何时间可识别任何产品,使产品成为附有动态信息的“智能产品”,并使产品信息流和物流完全同步,从而为产品信息共享提供了一个高效、快捷的网络平台。
        三、物联网发展
        从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把ICT技术充分用到各行各业,把感应器嵌入到全球每个角落,例如电网、交通(铁路、公路、市内交通)等相关的物体上。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术作出分析给出解决方案。把人类智慧赋予万物,赋予地球。提出“智慧地球、物联网和云计算”就是美国要作为新一轮IT技术革命的领头羊的证明。我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安等信息通信技术的服务。
        作为国家层面成立了《传感器的网络标准工作组》。而中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作:物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。
        四、物联网应用
        (一)物联网于电子商务应用
        在大数据时代,电子商务发展过程中能够实现多样化信息的获取,物联网为其发展提供了契机,通过电子形式展开相关商务活动,并且其作为一种全新的交易形式,在应用过程中将参与交易的各个机构均带入到网络化经济时代,进而充分实现整个交易运行的自动化与电子信息化。电子商务的本质特征同物联网与云计算存在一定的关联性,对于优化整体发展具有良好促进作用。
        物联网是基于互联网技术所实现的物物相联,其通过红外感应器、激光扫描器、射频识别(RFID)、全球定位系统等信息传感设备,依据所约定的协议,实现互联网与任何物品的连接,并进行智能化管理与监控,以完成通信与信息交换的一种网络。就实际应用而言,在物联网技术及相关行业的迅猛发展下,其为电子商务的现代化发展带来了巨大机遇,并在其应用下有效地推动了电子商务得到快速监控发展。就电子商务中的商品管理而言,在充分利用物联网技术的基础上建立了具有实时追踪功能的管理系统,企业能够对动态化的商品动态进行实时监控,管理商品质量,并且在信息化管理的过程中,使用户能够更加有效地从商品的生产加工、具体来源、运输过程等方面了解基本信息,充分增加用户信任度,加大消费热情,促进电子商务整体健康发展。
        (二)物联网于交通运用
        物联网与交通的结合主要体现在人、车、路的紧密结合,使得交通环境得到改善,交通安全得到保障,资源利用率在一定程度上也得到提高。

具体应用在智能公交车、共享单车、车联网、充电桩监测、智能红绿灯、智慧停车等方面。而互联网企业中竞争较为激烈的方面是车联网。
        1、网约车
        目前为止,几乎所有的出租车装上了智能定位管理系统,每辆车的位置都清晰地显示在中央平台上。用户只需要手机点几下就能叫来车辆。系统还有防盗报警、定位查车、轨迹回放、发布广告信息等多项功能。不仅方便司机接单做业务,更大大方便了乘客。如果哪天你不小心把随身物品忘在了出租车上,而又不记得具体车牌号码了,我们完全可以通过手机打车记录找出车辆。
        2、公交路线查询
        等公交车从不会像地铁般悠然自得,往往是我们“望眼欲穿”后,“拥挤不堪”的公交车才“姗姗来迟”。目前,我国的支付宝助力打造的“智能公交”平台将能感知车辆位置、运行状况,并实现智能调度。它让车辆调度员足不出户就可以知道车辆行驶到什么位置了,车内是否出现过度拥挤,哪条线路需要增派车辆了。同时车辆行驶的信息也将及时显示在候车厅上,让等候的乘客不再焦急,可通过手机查看车辆位置信息,踩准到站时间。
        (三)物联网于医疗运用
        1、网上预约挂号
         医疗行业是与人民生活密切相关的行业。各大医院积极打造的医患通系统,搭建起医患沟通的感知平台,实现手机预约挂号,较好地促进了“看病难、看病贵”等问题的改善和解决。无论医生专家出差、度假或远隔一方,借助手机,,实现远程移动会诊。“婴儿标志识别系统”,通过婴儿佩戴RFID标志环,帮助妇幼医院较好地解决了初生婴儿身份识别、婴儿错领和冒领偷窃问题。随着物联网发展,数字健康工程将为人们带来更多意想不到的惊喜,这些应用将推动着未来的医疗信息化向系统网络、信息移动化、服务远程化的方向迈进。
        2、便捷体检
        健康是人生最大的资本,但是繁琐的检查程序总是让生活紧凑的现代都市人“望而却步”,但是有了物联网的支持,只要给你的手指上套一个小夹子形状的传感器,你的体温和血糖就可以马上测出,并且实现24小时持续跟踪。更让人诧异的是类似的传感器甚至可以植入到人体内部,包括体温,营养物质、有害物质含量等信息可通过传感网传输至患者随身携带的手机上,并在第一时间发送至医疗中心,帮助医生提出更科学、有效地治疗方案,这样自觉自动的智能健康检查,怎么不让我们期盼。
        (四)物联网于金融运用
        金融领域最大的特点就是日常业务涉及大量资金运作,经常被不法分子觊觎,所以对安防工作要求极高。可见金融安防对金融机构具有举足轻重的作用。但是现有金融安防系统存在很多漏洞和缺陷之处,而物联网物物相连、智能管理的优势,可以改善现有安防系统,提高安防的效率和可靠性。
        1、基于物联网技术对金融日常业务活动进行全面监控管理。
        首先,对来访人员,要通过物联网技术进行监控,避开进入核心安全区域,进行偷窃、破坏等违法行为。同时以电子化的方式记录,为侦破违法行为提供线索和证据。其次,加强对ATM的监控。面对目前复制信用卡取走他人账户金额案件的频繁发生,各个网点可以通过物联网技术对ATM机的插卡口进行实时监测,这样可以及时上报异常情况,最大程度保护相关各方的利益。同时通过人体活动监测器记录下犯罪嫌疑人的相貌,提高机关破案的速度。最后,随时监控资产的动向情况。通过在库房、机房等重要场所的出入口设置RFID识别器,并在柜上加装电子标签,结合软件平台,实现对资产的全面可视化管理和相关信息的实时更新。同时通过这些设备可以实时监控资产使用和流动情况,对可疑情况及非正常运转情况能够及时报警,确保资金存放和使用的安全。
        2、基于物联网技术提高金融支付服务的安全性。
        大力推广应用金融IC卡、移动支付等物联网技术成果。金融IC卡是一种芯片,以芯片为介质,可以存储密钥、数字证书等信息,具有一卡多用的功能,为持卡人提供了便利。同时,其复制难度高,保密性好,提高的安全性。移动支付相对金融IC卡支付安全性更高,降低了黑客、钓鱼网站等非法交易的发生频率,因为它通过双重验证来提升支付的安全性。随着物联网技术的不断改善和发展,未来可以引入更先进的技术,例如将来可以加入指纹、虹膜等独有的个体特征来验证用户身份信息,验证通过后才提供支付服务,避开盗领、冒用等危害客户财产安全事件的发生。
        3、基于物联网技术优化金融业务的管理流程。
        最典型的例子就是供应链金融优化。供应链金融是商业银行信贷业务的一个专业领域,也是企业尤其是中小企业的一种融资渠道。传统供应链金融服务项目单一,对下游企业开发不足。通过物联网技术的应用,现代供应链金融发展为将核心企业和上下游企业联系在一起提供灵活运用的金融产品和服务的一种融资模式。首先,通过物联网技术可以对各相关企业的信息流、资金流以及物流进行可视化跟踪,使上下游关联企业均能获取有效信息,从而拓展客户范围和业务领域。其次,金融机构还可以利用获取到的信息资源,为供应链上各相关企业提供信息咨询服务,帮助分析财务状况,例如资金周转情况、偿债能力以及盈利能力,并提供相关方面的最优方案。
        (五)其他多种领域的运用
        安防:人们还是挺重视安全的,所以安防的市场也非常大。传统的安防依赖人力,而智能安防可以利用设备,减少对人员的依赖。最核心的是智能安防系统,主要包括门禁、报警、监控,视频监控用的比较多,同时该系统可以传输存储图像,也可以分析处理。
        能源环保:在能源环保方面,与物联网的结合包括水能、电能、燃气以及路灯、井盖、垃圾桶这类环保装置。智慧井盖可以监测水位,智能水电表可以远程获取读数。将水、电、光能设备联网,可以提高利用率,减少不必的损耗。
        建筑:建筑与物联网的结合,体现在节能方面,与医院医疗设备的管理类似,智慧建筑对建筑设备感知,可以节约能源,同时减少运维的人员成本。具体是用电照明、消防监测、智慧电梯、楼宇监测等方面。
        制造:制造领域涉及行业范围较广。制造与物联网的结合,主要是数字化、智能化的工厂,有机械设备监控和环境监控。环境监控是温湿度和烟感。设备厂商们能够远程升级维护设备,了解使用状况,收集其他关于产品的信息,利于以后的产品设计和售后。
        家居:家居与物联网的结合,使得很多智能家居类的企业走向物物联动。而智能家居行业的发展首先是单品连接,物物联动处于中间阶段,最终阶段是平台集成。
        零售:零售与物联网的结合体现在无人便利店和自动售货机。智能零售将零售领域的售货机、便利店做数字化处理,形成无人零售的模式。从而,可以节省人力成本,提高经营效率。
        农业:农业与物联网的融合,表现在农业种植、畜牧养殖。农业种植利用传感器、摄像头、卫星来促进农作物和机械装备的数字化发展。而畜牧养殖通过耳标、可穿戴设备、摄像头来收集数据,然后分析并使用算法判断畜禽的状况,精准管理畜禽的健康、喂养、位置、发情期等。
        通过物联网技术获取数据,利用云技术、边缘计算、人工智能技术分析处理,可以让我们的生活更加数字化、智能化。物联网作为获取数据的入口,有很大的发展潜能。
        未来,智能化物联应用将随处不在,将会带来人类生活颠覆性的变革和巨大的商机。总而言之,由于物联网是基于现代高新技术,而提供的服务内容应属现代服务业,从发展服务产业角度看,物联网也是我国发展现代服务业的重要组成部分。

        作者简介:廖鹏程(1996.07-),男,浙江嘉兴人,学生,本科,单位:湖州师范学院求真学院,物联网工程专业。
 
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