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物联网技能应用展望

发布时间:2018-12-25 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    物联网技能应用展望作者:未知   摘要:物联网的发展受到了各级政府和人民的广泛关注。文章介绍了物联网的观念、发展与应用前景。以物联网的关键技能为基础,重点阐述物联网在国防、交通、平安、物流、制造业等领域的典型应用,并分析了物联网在各领域应用的利与弊,最终归纳了实现物联网全面应用的三步走战略。
  关键词:物联网;未来应用;国防和平安;智能电网
  中图分类号:TP212.9文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)14-0073-02
  
  物联网(The Internet of things)是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、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,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。近些年,物联网的发展备受各国政府和企业的关注,究其原因,是因为物联网技能的发展几近涉及到了信息技能的方方面面,是一种聚合性、系统性的创新应用与发展,被称为是信息技能的第三次革命性创新,对国防、公共事业、交通运输、物流、医疗等等领域的跨越式发展都将产生积极的影响。
  1物联网的关键技能
  技能是应用的基础,物联网要实现物与物之间的感知、识别、通讯等功能需要有大量先进技能的支持。目前物联网关键性的技能包括:感知事物的传感器节点技能,联系事物的组网和互联技能,判别事物位置的全球定位系统,实现事物思索的应用技能,以及提高事物本能的新材料技能。
  1.1传感器节点技能
  传感器是一种物理装置或生物器官,可以探测、感受外界的信号、物理条件或化学组成,并将探知的信息传递给其他装置或器官。目前传感器节点技能的研讨主要包括传感器技能、RFID射频技能、微型嵌入式系统。其中传感器技能是研讨的重点,因为传感器节点技能是传感网信息采集和数据预处理的基础和核心,而传感器技能则是传感器节点技能的前提。随着材料、工艺等技能的进步,传感器已经实现了微型化、网络化、信息化,然而在某些领域,尤其是传感器供电技能方面,相关的研讨遇到了很大的阻力。因为传感器往往是依靠自身或者太阳能来进行供电的,而太阳能电池的供电效率以及可靠性都无法满足要求,目前一个对照理想的途径是大力研讨无线电能传输技能和高本能锂电池技能,定期对传感器进行远程充电,以大规模延长传感器的使用时间。
  1.2组网和互联技能
  传感器组网和互联技能是实现物联网功能的纽带,目前这一领域的主要研讨方向包括:构建新型分布式无线传感网络组网结构;基于分布式感知的动态分组技能;实现高可靠性的物联网单元冗余技能;无缝接入、断开和网络自平衡技能。
  一个高效的物联网是由数以万计的传感器节点构成的,而要使这些传感器可以相互协作,高效率的运行就必须有一个强大的组网和互联技能作为支撑。在节点过多时关闭其中的某些节点以延长网络的可用时间,当某些传感器节点出现故障或者脱离网络时可以准时开启备用的节点,在保证整个网络各项功能满足要求的前提下尽可能的延长网络的使用时间。
  1.3全球定位系统
  全球卫星定位系统(GPS) 是一种联合卫星及通信发展的技能,利用导航卫星进行测时和测距,从而实现物体的精确定位。全球卫星定位系统由三局部组成:空间局部―GPS星座;地面抑制局部―地面监控系统;用户设备局部―GPS 信号接收机。全球定位系统最主要的目标是定位的精度,目前主要的全球定位系统是美国的GPS,其精度在民用领域为30 m,而为了打破美国在全球定位系统方面的垄断地位,各国目前都在争相发展全球定位系统,典型的例子有欧盟的“伽利略”卫星定位系统,俄罗斯的“格格纳斯”卫星定位系统以及中国的“北斗”卫星定位系统。
  1.4应用技能
  物联网应用技能是根据具体的物联网应用要求,在传感器节点构成的网络基础上具体服务于特定行业或者实现特定功能的技能。按照具体的任务来分,物联网应用技能主要包括:感知信息处理技能、系统软件、传感器应用抽象和标准化以及应用软件及平台技能。物联网服务的行业领域极其广泛,这决定了物联网的事务平台必须具有极高的开放性。因此,系统软件、感知信息处理技能以及传感器应用抽象和标准化将是研讨的重点,也是为应用软件及平台技能打下坚实的基础。从目前的趋势来看,传感器系统软件将会走模块化设计的思绪,并且寻求一种基于新型开放性互联平台的层次化系统解决方案,其他应用技能都将基于这个平台来研发。
  1.5新材料技能
  新材料是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的本能更为优异的一类材料。为了进一步提高传感器的本能,新材料技能是不可或缺的。物联网新材料技能的研讨主要包括:使传感器节点进一步小型化的纳米技能;提高传感器可靠性的抗氧化技能;减小传感器功耗的集成电路技能。能够预见,随着新材料技能的发展,物联网系统器件会变得更小、能耗更低、可靠性更高。
  2物联网的应用
  物联网的快速发展与其背后巨大的市场需求密不可分,接下来将联合我国物联网的发展情况,就物联网在各领域的应用进行概述性的介绍,并示例物联网在各领域的典型解决方案。
  2.1国防和平安领域
  国防和平安一直是各国关注的焦点,而物联网被许多军事专家称为“一个未探明储量的金矿”,正在孕育军事变革深入发展的新契机。目前,物联网在国防领域的主要应用是战场信息的总体化感知,从而实现战场信息的实时监测和反馈,为作战打算的制定和实施提供必要的信息资源。
  物联网在国防和平安领域研讨的一个热点是实现国防要素及作战单元甚至整个国家军事力量的全信息和全数字化状态,也便是使国防科研、军工企业及武器平台等各个环节通过无线和有线网络将其连接起来,使他们可以协同事务,实现功效最大化。另一个热点是武器装备的智能化,配合智能机器人的研制,在运用物联网将智能化作战装备和指挥系统相连,最后实现高精度、高可靠性、高效费比战场抨击和战场人员的零伤亡。
  2.2能源与公共事业领域
  目前,物联网在能源与公共事业领域的主要应用是自动抄表,实现包括电、水、气等用户使用量数据的自动读取,以及随后的根据使用量计算费用、寄发账单,物联网在能源领域的另一个应用是电力传输线路以及其它基础设施的远程监测和维护,鉴于能源领域,尤其是电力供应的连续性和实时性,相关的平安性目标将会十分苛刻。
  物联网在能源与公共事业领域的研讨热点是智能电网的建设,智能电网的核心在于,构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统,可对电网与客户用电信息进行实时监控和采集,且选取最经济与最平安的输配电方式将电能输送给终端用户,实现对电能的最优配置与利用,提高电网运行的可靠性和能源利用效率。可再生能源以及削减能源消耗已经成为物联网在能源领域发展的巨大动因,而智能电网的建设恰好迎合了这样的要求。一个可能的例子便是,通过远程设施抑制上千个大型风力发电机这样一项极具挑战性而效益明显的事务。但能够预见,随着物联网技能水平的提高,电网的可靠性、效率、调峰调压能力将会达到一个新的高度。
  2.3交通运输领域
  交通是国民经济的重要组成局部,对于经济和社会的发展有着巨大的助推作用,从近来的“高铁经济”中能够明显的感受到。物联网在交通领域的应用已经到了实质性阶段。交通行业是一个普遍和成本低利润行业,效率是关键。效率的提高是通过对车辆和司机的最佳利用以及节省燃料。物联网应用到交通中,能够实现车辆和司机信息的实时获取,从而为合理安排车辆和司机提供可靠的依据,并且能够进一步通过路况实时信息选择合理的运行线路。
  目前,交通拥堵问题已经成为困扰每个特大城市发展的问题。而物联网技能的发展则为这个问题提供明白决方案。基于物联网的智能交通,通过选取非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息,多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节点,进行数据融合,获得道路车流量与车辆行使速度等信息,从而为路口交通讯号抑制提供精确的输入信息,从而实现了现有基础设施条件下交通流量的错峰调峰,能够有效削减城市拥堵情况的出现。
  2.4建筑自动化领域
  建筑自动化、智能化一直是各国研讨的热点,然而由于技能的制约,停留在物件和房间自动化方面。物联网的发展使得建筑物能够从总体角度实现智能化,由于国家总能源消耗的约1/3与加热和冷却建筑物有关,因此物联网在建筑物智能化抑制方面最大的应用是根据各栋建筑的设计,温度等信息,抑制相应的调温设施,提高建筑物能源利用的效率,并且通过在建筑物上加装太阳能发电设备进一步减小对于电网的依赖,并且在合适的时间能够将富余的电量回传给电网。
  物联网在建筑自动化领域的另一个主要应用是智能家居,届时,家里的各种家具,电器会可以与人交流,通过人的信息,家具以及电器可以自动完成从最大略的煮饭,到复杂的整理房屋,甚至招待客人等一系列的工作。
  2.5生产和制造领域
  制造业是自动化应用最早,也是最广泛的领域。随着物联网技能的发展,生产和制造业的自动化程度将会有质的提高,实现从原材料采购,库存管理,资金管理到生产抑制,销售反馈的全过程监控和管理。
  目前,一些大型的制造业企业使用的远程监控解决方案是基于内部解决方案和第三方解决方案,因此,物联网在制造业的发展将会是未可限量的。物联网的应用无疑将会大大削减人力成本,提高生产效率,加快商品的流通速度,然而同时生产行业的高要求也会使基于制造业的物联网的平安性达到前所未有的高度,尤其是在商业信息的保护,突发事件的处理能力上。
  3物联网应用战略步骤
  物联网在各个领域的应用现状和未来的发展状况证明,各个行业对于物联网的需求程度不一,侧重点更是千差万别。基于目前物联网技能的发展状况,能够预见,物联网的实际应用将分以下三个步骤实现:实现物体的自我感知功能;物与物之间相互联系,交换信息;系统通过分析物联节点的信息,做出最优化的调整策略,抑制整个系统超优化方向做出改变。
  
  参考文献:
  
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  [2] 尹育新,戎宏娜.浅谈一种全新的网络技能―物联网[J].信 息系统工程,2010,(2):105-106.
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