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物联网技术

21世纪是以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球
化是21世纪的时代特征。信息技术的迅速发展，经济全球化。计算机技术、数据通讯
和互联网技术现代物流和电子商务大势所趋。
随着全球经济一体化，信息网络化进程的，在技术革新迅猛发展的背景下，为满
足对单个产品的标识和高效识别，美国麻省理工学院的自动识别实验室在美国代码委
员会(UCC)的支持下，推出：要在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信技
术，构造一个覆盖世界万物的系统还了产品电子代码(EPC)的概念，随后由国际物品编
码协会和美国统一代码委员会主导，实现了全球标识系统中的GTIN编码体系与EPC概
念的完善结合，将EPC纳入了全球标识系统，从而确立了EPC在全球标识体系中的战
略地位。EPC标签是编号（每商品唯一的号码，“牌照”)的载体，当EPC标签贴在物品
上或内嵌在物品中的时候，即将该物品与EPC标签中的产品电子码起了一对一的对应
关系。EPC标签从本质说是电子标签，射频识别系统的电子标签读写器可以对EPC标签
内存信息的读取。内存信息通常产品电子码，产品电子码经读写器上报给物联网中间
件，经后存储在分布式数据库中。用户查询产品信息时只要在网络浏览器的地址栏输
入产品名称、生产商、供货商等信息，就可以实时获悉产品在供应链中的状况。这整
个系统把它称为物联网。物联网旨在现代物流、供应链管理，降低成本，被誉为是一
项革命性意义的现代物流信息管理新技术。
1. 物联网的研究方向
1.1 物联网基础理论和技术方向
主要研究数字物理系统理论；物联网通信协议和节点技术；传感器网络体系结构、
部署及性能评价；信息安全与隐私；与互联网的接入技术；传感器网络的质量服务；
多传感器信息融合等。
1.2 物联网数据管理和中间件技术方向
主要研究海量数据处理分析技术；数据存储、查询、挖掘、分析与融合技术；中
间件技术；物联网软件开发、测试与评价技术等。
1.3 物联网核心电子器件及电路设计方向
主要研究面向系统集成芯片的数字、模拟、射频混合信号集成电路设计和实现；
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传感器、相关核心电子器件的研制、芯片开发与集成等。
1.4 电器自动化与远程监控方向
主要研究基于无线传感网络的分布式超大容量数据采集监控系统；抵押电气故障]
电气设备安全与检修的只能预警、诊断和决策系统；基于RFID技术的电力检修巡查智
能网络；电机非线性控制理论与方法；新能源变换与控制技术；中小型企业信息化管
理等。
1.5 工业传感与控制方向
主要研究工业生产工厂的在线测量及实时控制系统的理论与应用研究；基于无线
网络和线场总线的分布式传感与执行单元及系统；生化传感器研制；远程监测与诊断
技术；在线PAT及应用等。
1.6 智能系统与网络计算方向
主要研究计算机视觉、虚拟现实；嵌入式系统，视觉及智能识别硬平台，嵌入式
机器视觉关键算法；群体只能计算的理论及应用；基于计算智能的控制理论和生化过
程控制；模糊人工智能、图像处理、模式识别研究等。
1.7 物联网技术工程应用方向
主要研究针对不同领域的物联网应用需求，开展应用示范工程和产品开并进行产
业化推广。例如校园、工作园区安全监控技术；无线数字农业及应用工程；只能交通
系统等。
2. 物联网技术的原理
物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定
位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需
要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位
置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。在这个网络中，物品(商品)
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。其目的是实现物与
物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术。RFID是射频识别（Radio
Frequency Identification）技术英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动
识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单RFID系统为基础，结合已
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有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移
动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。而RFID，
正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储
着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，
实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对
物品的“透明”管理。“物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一
直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面
是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、
宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界
的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层：
感知层是物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识
读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别
物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。
网络层是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的
融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息
进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。
应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物
联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的
社会分工，最终构成人类社会。
3. 物联网在实际中的应用
城市运行管理、生态环境领域、公共安全领域、交通领域、农业领域、医疗卫生
领域、文化领域等。
4. 物联网的发展趋势
物联网不是科技狂想，而是又一场科技革命。
物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一
步的效率、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业。
物联网需要信息高速公路的建立，移动互联网的高速发展以及固话宽带的普及是
物联网海量信息传输交互的基础。依靠网络技术，物联网将生产要素和供应链进行深
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度重组，成为信息化带动工业化的现实载体。据业内人士估计，中国物联网产业链今
年就能创造1000亿元左右的产值，它已经成为后3G时代最大的市场兴奋点。
有业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可
以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日
本、韩国等都在投入巨资深入研究探索物联网。同时，有专家认为，物联网架构建立
需要明确产业链的利益关系，建立新的商业模式，而在新的产业链推动矩阵中，核心
则是明确电信运营商的龙头地位。
物联网的发展，也是以移动技术为代表的普适计算和泛在网络发展的结果，带动
的不仅仅是技术进步，而是通过应用创新进一步带动经济社会形态、创新形态的变革，
塑造了知识社会的流体特性，推动面向知识社会的下一代创新（创新2.0）形态的形成
[3]。移动及无线技术、物联网的发展，使得创新更加关注用户体验，用户体验成为下
一代创新的核心。开放创新、共同创新、大众创新、用户创新成为知识社会环境下的
创新新特征，技术更加展现其以人为本的一面，以人为本的创新随着物联网技术的发
展成为现实。
作为物联网的积极推动者的欧盟则梦想建立“未来物联网”。欧盟信息社会和媒体
司2009年5月公布的《未来互联网2020：一个业界专家组的愿景》报告指出，欧洲正
面临经济衰退、全球竞争、气候变化、人口老龄化等诸多方面的挑战，未来互联网不
会是万能灵药，但我们坚信，未来互联网将会是这些方面以及其他方面解决方案的一
部分甚至是主要部分。报告谈及的未来物联网的四个特征：未来互联网基础设施将需
要不同的架构，依靠物联网的新Web服务经济将会融合数字和物理世界从而带来产生
价值的新途径，未来互联网将会包括物品，技术空间和监管空间将会分离。涉及物联
网的就有两项。作者认为，当务之急是：摆脱现有技术的束缚，价值化频谱，信任和
安全至关重要，用户驱动创新带来社会变化，鼓励新的商业模式。