【正文】 10年中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng) 用將會獲得長足進(jìn)步。那么物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)究 竟應(yīng)該是怎樣的 ?現(xiàn)有的架構(gòu)如何演進(jìn)到物聯(lián)網(wǎng) ? (2)物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù) :無線通信、無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)、微型傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體通信及寬帶通信等已經(jīng)相對成熟 ,但這些技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系、物聯(lián)網(wǎng)給通信技術(shù)帶來的南京郵電大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 新的問題等還未有深入的研究。 (3)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合 :物聯(lián)網(wǎng)中有海量的物體信息數(shù)據(jù) ,如何處理海量的多樣的數(shù)據(jù)信息 ,并將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合是物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)難題之一。要實現(xiàn)泛在的物聯(lián)網(wǎng) ,異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合是一個重要的技術(shù)問題。現(xiàn)有的智能終端主要有智能手機、 PDA等 ,如何將現(xiàn)有的智能終端用到物聯(lián)網(wǎng)中或者開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)需要的智能終端是一個重要研究內(nèi)容。需要研究物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)和安全技術(shù) ,主要包括物聯(lián)網(wǎng)的物理安全策略、訪問控制策略、信息加密策略以及網(wǎng)絡(luò)安全管理策略、系統(tǒng)安 全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、應(yīng)用安全技術(shù)、安全管理體系結(jié)構(gòu)等。標(biāo)準(zhǔn)建立是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要先決條件?？梢酝ㄟ^“局部試點、重點示范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式來帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。 從字面上解釋 ，物聯(lián)網(wǎng)就是 “ 物物相連的互聯(lián)網(wǎng) ”。 關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義到現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的定義 ， 有一個較為普遍認(rèn)同的定義是物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別 (RFID)裝置 、紅外感應(yīng)器 、 全球定位系統(tǒng) 、 激光掃描器等各種信息傳感設(shè)備 ， 按約定的協(xié)議 ， 把任何物南京郵電大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 品與互聯(lián)網(wǎng)相連接 ， 進(jìn)行信息交換和通信 ， 以實現(xiàn)智能化識別 、 定位 、 跟蹤 、 監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò) 。但是物聯(lián)網(wǎng)的第一次提出源于 1999 年 ， 美國麻省理工學(xué)院成立 Auto ID 研究中心 ， 進(jìn)行RFID 技術(shù)的研發(fā) ， 將 RFID 與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合 ， 提出了產(chǎn)品電子代碼 （ EPC） 解決方案 。 2022 年 ，美國 《 技術(shù)評論 》 提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首 。 近幾年金融危機之后的復(fù)蘇時期 ， 物聯(lián)網(wǎng)概念迅速風(fēng)行 ， 受到各國政府的重視 。 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不是對現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性革命，而是通過對現(xiàn)有技術(shù)的綜合運用。在通信業(yè)界，物聯(lián)網(wǎng)通常被公認(rèn)為有 3 個層次從下到上依次是感知層、傳送層和應(yīng)用層，如圖 1 所示。物聯(lián)網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)非常多，從傳感器技術(shù)到通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從嵌入式微處理節(jié)點到計算機軟件系統(tǒng)，包含了自動控制、通信、計算機等不同領(lǐng)域，是跨學(xué)科的綜合應(yīng)用。感知層包含兩個部分：傳感器 (或控制器 )、短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)。感知層的關(guān)鍵技術(shù)主要為傳感器技術(shù)和短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如射頻標(biāo)識 (RFID)標(biāo)簽與用來識別RFID 信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭和各種傳感器中的傳感與控制技術(shù)、短距離無線通信技術(shù) (包括由短距離傳輸技術(shù)組成的無線傳感網(wǎng)技術(shù) )。 (2)傳送層 物聯(lián)網(wǎng)的傳送層主要完成信 息傳遞和處理，傳送層包括兩個部分：接入單元、接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)即現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，包括移動通信網(wǎng)、有線電話網(wǎng)、有線寬帶網(wǎng)等。傳送層是基于現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立起來的層。 (3)應(yīng) 用層 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層主要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理，并將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應(yīng)用的結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序。統(tǒng)一封裝的能力包括通信的管理能力、設(shè)備的控制能力、定位能力等。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括家庭物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如家南京郵電大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 電智能控制、家庭安防等，也包括很多企業(yè)和行業(yè)應(yīng)用，如石油監(jiān)控應(yīng)用、電力抄表、車載應(yīng)用、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)主要是基于軟件的各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，此外云計算技術(shù)作為海量數(shù)據(jù)的存儲、分析平臺，也將是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的重要組成部分。各種行業(yè)和家庭應(yīng)用的開發(fā)是物聯(lián)網(wǎng)普及的源動力，將給整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來巨大利潤。 中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)模，將經(jīng)歷應(yīng)用創(chuàng)新 、 技術(shù)創(chuàng)新 、 服務(wù)創(chuàng)新 3 個階段，到 2022 年預(yù)計將超過 1 萬億， 2020年 將超過 5 萬億 [23]，廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn) 、 管理和人們的日常生活中 。 目前我國物流的成本偏高，占總生產(chǎn)成本的 18~20%，雖然近年來有所下降，但仍遠(yuǎn)高于國外水平，因此利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來推動物流信息技術(shù)的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)是物流產(chǎn)業(yè)下一階段的首要工作 [6]。 具體來說，可以利用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)對包裹進(jìn)行統(tǒng)一編碼，嵌入 EPC 標(biāo)簽， 這樣物流途中便可實時控，有利于及時發(fā)現(xiàn)物流過程中出現(xiàn)的問題 。 城市管理 隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展與實施，城市管理演化成靜態(tài)的部件管理和動態(tài)的事件管理 [25]。 通過建立城市 EPC 信息港 、 城市電子商務(wù)平 臺，把各種指揮中心資源應(yīng)用平臺緊密聯(lián)系 [6]建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的城市管理信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng) 。 智能交通 智能交通系統(tǒng)可以保障人 、 車 、 路與環(huán)境之間的相互交流，從而提高交通系統(tǒng)的安全和效率，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境 、 降低能耗的作用 [8]。 交通信息采集是其中的關(guān)南京郵電大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 鍵子系統(tǒng)，它是發(fā)展智能交通的基礎(chǔ)和前提 。 終端節(jié)點上安裝溫濕度 、 光照度 、 氣體檢測等多種傳感器，還可監(jiān)測路面狀況 、 能見度和車輛尾氣污染等 [26]。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用更為廣泛，主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程控制與實時采集兩方面 。 還可實時采集溫 室內(nèi)溫度 、 濕度信號以及光照 、 土壤溫度 、 CO2濃度等環(huán)境參數(shù)，隨時進(jìn)行處理，為農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測 、 環(huán)境的自動控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù) [26]。 這樣消費者便可以通過實時的網(wǎng)絡(luò)視頻了解農(nóng)副產(chǎn)品的種植全過程，對產(chǎn)品更具有信心 。 目前，中國移動已經(jīng)部署超過300 萬臺的 M2M終端，年增長率超過 80%[27]。 此外，物聯(lián)網(wǎng)還可以在工業(yè)監(jiān) 控 、 公共安全 、 司法管理 、 醫(yī)療服務(wù) 、 環(huán)境保護(hù)和個人家庭等各個領(lǐng)域應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣闊 。 第三章 智能家居的概述 智能家居的內(nèi)涵 智能家居概念的起源很早： 20世紀(jì) 80年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，住宅電子化開始實現(xiàn)； 80年代中期，將家用電器、通信設(shè)備與安全防范設(shè)備各自獨立的功能綜合為一體，又形成了住宅自動化概念；至 80年代末，由于通信與信息技術(shù)的發(fā)展，出南京郵電大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 現(xiàn)了通過總線技術(shù)對住宅中各種通信、家電、安防設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與管理的商用系統(tǒng)，這在美國被稱為 Smart Home，也就是現(xiàn)在智能家居的原型。進(jìn)入 21世紀(jì)后，智能家居的發(fā)展更是多樣化，技術(shù)實現(xiàn)方式也更加豐富。第一代主要是基于同軸線、兩芯線進(jìn)行家庭組網(wǎng)，實現(xiàn)燈光、窗簾控制和少量安防等功能。第三代實現(xiàn)了家庭智能控制的集中化，控制主機產(chǎn)生，業(yè)務(wù)包括安防、控制、計量等業(yè)務(wù)。目前智能家居大多屬于第三代產(chǎn)品，而美國已經(jīng)對第四代智能家居進(jìn)行了初步的探索，并已有相應(yīng)產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別（ RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居，表現(xiàn)為利用信息傳感設(shè)備（同居住環(huán)境中的各種物 品松耦合或緊耦合）將家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，并與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行監(jiān)控、管理信息交換和通訊，實現(xiàn)家居智能化。 智能家居建設(shè)的意義 典型的智能家居具有以下功能 ③ ： ★ 家居安全監(jiān)控 ： 各種報警探測器的信息采集 , 開關(guān)門報警等如門磁、緊急按鈕、紅外探測、煤氣探測、火警探測等 , 并向住宅小區(qū)物業(yè)管理和警署報警 。 ★ 家居管理 ： 遠(yuǎn)程三表 水、電、煤氣 ! 傳送收費 。 ★ 家居商務(wù)和辦公 ： 實現(xiàn)網(wǎng)上購物、網(wǎng)上商務(wù)聯(lián)系 , 視頻會議 。智能家居的應(yīng)用將對我們的家庭生活和生活方式帶來深遠(yuǎn)影響。 ★ 使用方便 :自 動化系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程遙控接口。在您外出時 , 還可以 調(diào)整或控制家電。您可以在任何地方可以監(jiān)控該安全系統(tǒng) , 這樣可以保證您的家居安全運行。生活中的方方面面都可以通過互聯(lián)網(wǎng)在家進(jìn)行 , 不受時間空間的限制。 智能家居可以為人們帶來更為愜意輕松的生活 , 在生活、工作節(jié)奏越 來越快的今天 , 家居智能化也可以為人們減少繁瑣家務(wù)、提高效率、節(jié)約時間 , 讓人們有更多的時間去休息、教育子女、鍛煉身體和進(jìn)修 , 使人們的生活質(zhì)有了很大的提高。 智能家居也不是傳統(tǒng)意義上簡單的控制家庭里面的家用電器 ， 如電視機 、 電冰箱 、 空調(diào) 、 熱水器 、 照明設(shè)備等 。 也可以把設(shè)備托管給小區(qū)物業(yè)或?qū)ｉT機構(gòu) ， 負(fù)責(zé)看管 。家用醫(yī)療器械 ， 如血壓計等連接物聯(lián)網(wǎng) ， 與社區(qū)醫(yī)院聯(lián)網(wǎng) ， 便可方便醫(yī)生實時了解病人的身體狀況 ， 及時做出治療 。 ● 家庭娛樂中心 ： 常用的家庭信息 ， 如天氣預(yù)報 、 咨詢信息等可以通過連接入網(wǎng)的家 庭終端設(shè)備及時了解到 。 此外還有家庭教育中心 、 家庭溝通中心 、 社區(qū)業(yè)務(wù)中心等 。 ● 傳感終端設(shè)備技術(shù)需突破。 從技術(shù)穩(wěn)定性 、 價格性價比 、 產(chǎn)品實用性等多方面考慮 。 ● 物聯(lián)網(wǎng)智能家居體系結(jié)構(gòu)需建立。但是在現(xiàn)階段 ， 短時間內(nèi)還無法制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) ， 還需時日加以 等待 。物聯(lián)網(wǎng)智能家居現(xiàn)在處于起步階段 ， 產(chǎn)品大規(guī)模批量化生產(chǎn)還需要時間 ， 隨之帶來的就是產(chǎn)品成本相對較高 。 所以在這個時候更加需要成熟的商業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈推動 其發(fā)展 ， 使其能夠在市場中找到相應(yīng)的位置 。 對于可能存在問題的改進(jìn)與拓展 基于上述的分析，為了物聯(lián)網(wǎng)更好地發(fā)展，提出如下對策和建議 :④ 4. 1 加強前瞻研究，做好物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃 、 產(chǎn)業(yè)政策從國家戰(zhàn)略規(guī)劃層面對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)思想 、 發(fā)展方向 、 重點領(lǐng)域 、 關(guān)鍵技術(shù)等做出界定和規(guī)劃，以及如何部署人財物等資源 。 跟蹤國際物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展趨勢，加強物聯(lián)網(wǎng)前沿技術(shù)的研究 。 重點謀劃未來發(fā)展，著手制定物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展中長期規(guī)劃綱要 。 制定產(chǎn)業(yè)政策和后續(xù)配套政策，南京郵電大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)給以政策扶持 、 指導(dǎo)和促進(jìn) 。 4. 2 核心技術(shù)攻關(guān)和突破 加強自主研發(fā)，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新 。 重點發(fā)展高端傳感器 、 智能傳感器 、 傳感器網(wǎng)關(guān) 、 超高頻 RFID、 終端設(shè)備和軟件中間件等 。 4. 3 加快物聯(lián)網(wǎng)國內(nèi) 、 國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作 組建中國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組，協(xié)調(diào) 、 整合國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織力量，加快制定和健全符合我國發(fā)展需求的各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建開放架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系 。 總之，堅持國 內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)同步推進(jìn)和兼顧的原則 。 加強行業(yè)和領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案的研發(fā)和公共服務(wù)平臺建設(shè) 。 通過應(yīng)用引導(dǎo)和技術(shù)研發(fā)的互動式發(fā)展，帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈良性循環(huán)發(fā)展 。 在 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期，政府為公共服務(wù)買單，啟 動一批典型應(yīng)用工程，激發(fā)和引導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，除了政府推動外，市場主體要開拓符合國情的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式 。 4. 5 提升物聯(lián)網(wǎng)安全保障能力 提升物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和重要信息安全防護(hù)水平，重點領(lǐng)域和關(guān)鍵應(yīng)用要安全可控，形成與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的安全保障能力 。 同時，加強保護(hù)個人隱私 。 2022 年