【文章內容簡介】 境監(jiān)測聯網技術。 在以上定義的物聯網體系結構中,物聯網物理層協議,提供在物理信道上采集和傳遞信息的功能,具有一定的安全性和可靠性控制能力。物聯網數據鏈路層協議,提供對物理信道訪問控制、復用,在鏈路層安全、可靠、高效傳遞數據的功能,具有較為完整的可靠性、安全性控制能力,可以提供服務質量的保證。應用層協議,提供信息采集、傳遞、查詢功能,具有較為完整的用戶管理、聯網配置、安全管理、可靠性控制能力。第三章 物聯網關鍵技術第一節(jié) 實現物聯網的五大核心技術從物聯網的定義及各類技術所起的作用來看，物聯網的關鍵核心技術應該是無線傳感器網絡（WSN）技術，主要原因是：WSN技術貫穿物聯網的全部三個層次，是其它層面技術的整合應用，對物聯網的發(fā)展有提綱挈領的作用。WSN技術的發(fā)展，能為其它層面的技術提供更明確的方向。 以下是實現物聯網的五大核心技術：核心技術之感知層：傳感器技術、射頻識別技術、二維碼技術、微機電系統和GPS技術①.傳感器技術傳感技術同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的三大技術。從仿生學觀點，如果把計算機看成處理和識別信息的“大腦”，把通信系統看成傳遞信息的“神經系統”的話，那么傳感器就是“感覺器官”。微型無線傳感技術以及以此組件的傳感網是物聯網感知層的重要技術手段。②.射頻識別（RFID）技術射頻識別（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）是通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據的無線通訊技術。在國內，RFID已經在身份證、電子收費系統和物流管理等領域有了廣泛應用。RFID技術市場應用成熟，標簽成本低廉，但RFID一般不具備數據采集功能，多用來進行物品的甄別和屬性的存儲，且在金屬和液體環(huán)境下應用受限，RFID技術屬于物聯網的信息采集層技術。③.微機電系統（MEMS）微機電系統是指利用大規(guī)模集成電路制造工藝，經過微米級加工，得到的集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統。MEMS技術屬于物聯網的信息采集層技術。④.GPS技術GPS技術又稱為全球定位系統，是具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統。GPS作為移動感知技術，是物聯網延伸到移動物體采集移動物體信息的重要技術，更是物流智能化、智能交通的重要技術。核心技術之信息匯聚層：傳感網自組網技術、局域網技術及廣域網技術①.無線傳感器網絡（WSN）技術無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）的基本功能是將一系列空間分散的傳感器單元通過自組織的無線網絡進行連接，從而將各自采集的數據通過無線網絡進行傳輸匯總，以實現對空間分散范圍內的物理或環(huán)境狀況的協作監(jiān)控，并根據這些信息進行相應的分析和處理。WSN技術貫穿物聯網的三個層面，是結合了計算、通信、傳感器三項技術的一門新興技術，具有較大范圍、低成本、高密度、靈活布設、實時采集、全天候工作的優(yōu)勢，且對物聯網其他產業(yè)具有顯著帶動作用。②.WiFiWiFi（Wireless Fidelity，無線保真技術）是一種基于接入點（Access Point）的無線網絡結構，目前已有一定規(guī)模的布設，在部分應用中與傳感器相結合。WiFi技術屬于物聯網的信息匯總層技術。③.GPRSGPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線服務）是一種基于GSM移動通信網絡的數據服務技術。GPRS技術可以充分利用現有GSM網絡，目前在很多領域有廣泛應用，在物聯網領域也有部分應用。GPRS技術屬于物聯網的信息匯總層技術。核心技術之傳輸層：通信網、互聯網、3G網絡、GPRS網絡、廣電網絡、NGB①.通信網通信網是一種使用交換設備、傳輸設備，將地理上分散用戶終端設備互連起來實現通信和信息交換的系統。通信最基本的形式是在點與點之間建立通信系統，但這不能稱為通信網，只有將許多的通信系統（傳輸系統）通過交換系統按一定拓撲結構組合在一起才能稱之為通信。也就是說，有了交換系統才能使某一地區(qū)內任意兩個終端用戶相互接續(xù)，才能組成通信網。②.3G網絡3G是英文the 3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM、CDMA等數字手機，第三代手機（3G）是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。③.GPRS網絡這是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗的講，GPRS是一項高速數據處理的科技，方法是以“分組”的形式傳送資料到用戶手上。雖然GPRS是作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術，但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢。④.廣電網絡廣電網通常是各地有線電視網絡公司（臺）負責運營的，通過HFC（光纖+同軸電纜混合網）網向用戶提供寬帶服務及電視服務網絡，寬帶可通過CableModem連接到計算機，理論到戶最高速率38M，實際速度要視網絡情況而定。⑤.NGB廣域網絡中國下一代廣播電視網（NGB）是以有線電視數字化和移動多媒體廣播（CMMB）的成果為基礎，以自主創(chuàng)新的“高性能帶寬信息網”核心技術為支撐，構建適合我國國情的、三網融合的、有線無線相結合的、全程全網的下一代廣播電視網絡。核心技術之運營層：專家系統、云計算、API接口、客戶管理、GIS、ERP①.企業(yè)資源計劃（ERP）ERP是指建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。ERP技術屬于物聯網的信息處理層技術。②.專家系統（Exper System）專家系統是一個含有大量的某個領域專家水平的知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和經驗來處理該領域問題的智能計算機程序系統。屬于信息處理層技術。③.云計算云計算概念間由Google提出的，這是一個美麗的網絡應用模式，是指IT基礎設施的交付和使用，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源。核心技術之應用層：垂直行業(yè)應用、系統集成、資源打包應用層主要是根據行業(yè)特點，借助互聯網技術手段，開發(fā)各類的行業(yè)應用解決方案，將物聯網的優(yōu)勢與行業(yè)的生產經營、信息化管理、組織調度結合起來，形成各類的物聯網解決方案，構建智能化的行業(yè)應用。如交通行業(yè)，涉及的就是智能交通技術；電力行業(yè)采用的是智能電網技術；物流行業(yè)采用的智慧物流技術等。行業(yè)的應用還要更多涉及系統集成技術、資源打包技術等。第二節(jié) 物聯網四大支撐技術一、M2M技術M2M是物聯網四大支撐技術之一?！癕2M”是“MachinetoMachine”的縮寫，用來表示機器對機器之間的連接與通信。比如，機器間的自動數據交換（這里的機器也指虛擬的機器比如應用軟件）從它的功能和潛在用途角度看，M2M引起了整個“物聯網”的產生。 （一）M2M的基本概念首先，M2M有以下三個基本特征：①數據和節(jié)點（DEP）②通信網絡③數據融合點（DIP）。DEP和DIP可以用于任何子系統集成。例如，一個完整的過程（X）到一個IT應用（Y）。圖1顯示了三要素之間的相互關系。這個解決方案也被稱為“端對端的M2M”。（X）和應用（Y）構成了事實上的功能端點。 M2M的基本概念：一般而言，一個數據端點（DEP）指的是一個微型計算機系統，一個連接到程序或者是更高層次子系統的端點。另一個端點連接到通信網絡。在大多數的MSM 應用中，都有幾個DEP。另一方面，一個典型的M2M應用只有一個數據結合點。雖說是這樣，但是可以設想M2M應用有多個DIP。對于DIP沒有硬性的規(guī)定。例如可以形成一個互聯網服務器或特殊的軟件應用在交通控制主機。M2M應用的信息流也未必是面向服務器的。相反，DIP和DIP之間的直接通信路線是被支持的，還有單個DEP之間直接和間接的聯系，就像我們所熟知的P2P（PeertoPeer）聯系一樣。如上所述，M2M應用的通信網絡是DEP（數據終點）和DIP（數據集成電）之間的中央連接部分。就物理部分來說，這種網絡的建立可以使用局域網、無線網絡、電話網絡/ISDN，或者是類似的。（二）基于M2M的監(jiān)控基礎架構如今，無數的應用程序使用復雜的網絡設備，其中大多數系統履行每天24小時、每周7天、沒有任何人監(jiān)督的服務。個別子系統故障，整個應用程序至少是一部分將受到損害。然而，盡快檢測出具體的故障仍是一個問題。 基于M2M的監(jiān)控基礎架構。該數據終點（DEP）在每一種情況下都通過特殊的監(jiān)測傳感器檢查基礎設施組成部分的可用性。任何潛在的故障都能通過DEP被迅速監(jiān)測。單獨的DEP通過通信網絡和監(jiān)控應用軟件相連接。這個應用軟件用于數據集成點（DIP）。它從單獨的監(jiān)控基礎設施的 DEP接收失敗、錯誤和故障信息（圖的X、Y和Z）。除了與DEP連接之外，DIP監(jiān)控軟件還有另外兩個接口：配置接口和通知接口。配置接口是決定誰、什么時候對系統負責。這通常使得可能設想不同的通知方案。該接口對監(jiān)控行為進行明確界定。通知接口發(fā)送各種消息（SMS、電子郵件、自動發(fā)送傳真，或者撥打某個電話號碼和播放音頻文件）。二、無線射頻識別技術(RFID)技術無線射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它的工作原理如下：使用射頻電磁波通過空間耦合(交變磁場或電磁場)在閱讀器和進行識別、分類和跟蹤的移動物品(物品上附著有RFID標簽)之間實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。RFID是一種利用電磁能量實現自動識別和數據捕獲技術，可以提供無人看管的自動監(jiān)視與報告作業(yè)。具體的工作原理如下：當裝有電子標簽的物體接近微波天線時，閱讀器受控發(fā)出微波查詢信號。安裝在物體表面的電子標簽收到經微波天線發(fā)出的查詢信號后，根據查詢信號中的命令要求，將標簽中的數據信息反射回微波天線。微波天線接收到電子標簽反射回的微波合成信號后，經閱讀器內部微處理器處即可將電子標簽中的識別代碼等信息分離出來。這些識別信息作為物體的特征數據被傳送到控制計算機作進一步處理，從而完成與物體有關的信息查詢、統計、管理等應用。整個識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，并且閱讀器能自行判斷RFID標簽是否被重復讀取處理。RFID技術的這些功能特性很適合流水線上產品的控制，以實現流水作業(yè)管理，得以使整個流水線管理自動化。RFID系統一般由RFID系統由閱讀器、應答器(標簽)和應用系統三部分組成，通過電波在響應媒介和詢問媒介間傳遞信息。閱讀器，一般是一臺內含天線和芯片解碼器的閱讀(有時還可以寫入)設備，可設計為手持式或固定式；閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。應用系統，一般是由計算機支撐的有線或無線管理系統。視不同應用要求，對于實時型的智能型控制器，不一定必須要有后臺應用系統。標簽，主要是射頻標簽，響應端內含天線，兩者組成所謂的“雷達收發(fā)機”，以卡、標簽等形式存在。RFID物品識別的目標是為每一物理實體提供唯一標識。它與傳統條碼技術相比有以下幾方面的優(yōu)點：①唯一標識。條碼只能識別一類產品, 而無法識別單品, 因此條碼容易偽造。RFID卻可以為單品提供唯一標識。②讀取方便。條碼是可視傳播技術。即掃描儀必須“看見”條碼才能讀取它, 這表明人們通常必須將條碼對準掃描儀才有效。相反, 無線電識別并不需要可視傳輸技術, 射頻標簽只要在識讀器的讀取范圍內就可以了, 甚至可以穿過外包裝進行識別。這大大減少了人的參與, 提高了識別效率。③長壽耐用。紙型條碼容易破損和受到污染。而RFID電子標簽可以應用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境。④動態(tài)更改。條碼信息一旦需要更改就必須重貼, 而RFID電子標簽中的信息可以編輯, 便于更新。⑤可擴展性。RFID電子標簽存儲的是電子數據, 在需要的時候可以改變其中的編碼結構, 便于升級。⑥RFID電子標簽可以設置密碼, 保密性強。三、傳感網技術在未來的物聯網中，傳感器及其組成的傳感器網絡將在數據采集前端發(fā)揮重要的作用。傳感器是指“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。目前對傳感器尚無一個統一的分類方法，但比較常用的可按傳感器的物理量、工作原理、輸出信號的性質這三種方式來分類。此外，按照是否具有信息處理功能來分類的意義越來越重要，特別是在未來的物聯網時代。按照這種分類方式，傳感器可分為一般傳感器和智能傳感器。一般傳感器采集的信息需要計算機進行處理；智能傳感器帶有微處理器，本身具有采集、處理、交換信息的能力，具備數據精度高、高可靠性與高穩(wěn)定性、高信噪比與高的分辨力、強的自適應性、低的價格性能比等特點。RFID（Radioamp。nbsp。Frequencyamp。nbsp。Identification，無線電射頻識別）是一種短距離無線通信技術，依據的是電磁感應定律，通常與唯一識別碼結合用于自動識別，是物聯網廣泛受關注的識別技術之一。 最基本的RFID系統包括標簽、閱讀器、天線三部分。標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象，可根據是否有電源分為有源標簽和無源標簽。對于無源標簽，閱讀器（手持式或固定式）不斷發(fā)出無線電波，在周圍形成磁場，標簽進入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息；對于有源標簽，則可以主動發(fā)送某一頻率的信號。閱讀器讀取信息并解碼后，送至后臺信息系統進行有關數據處理。在這其中，射頻信號的傳遞是通過兩方的天線完成的。具有無需接觸、自動化程度高、耐用可靠、識別速度快、適應各種工作環(huán)境、可實現高速和多標簽同時識別