物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用

...wd......wd......wd...物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計〔論文〕題目：姓名：學(xué)號：專業(yè)：指導(dǎo)教師：2012年5月6日目錄摘要1第一章物聯(lián)網(wǎng)簡介及開展歷程21.1什么是物聯(lián)網(wǎng)21.2物聯(lián)網(wǎng)的開展歷程21.3物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4第二章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)52.1RFID技術(shù)52.2傳感器技術(shù)62.3納米技術(shù)82.4智能嵌入〔EmbeddedIntelligence〕技術(shù)9第三章物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用103.1智能交通103.2智能醫(yī)療123.3智能物流143.4智能家居15第四章物聯(lián)網(wǎng)開展存在的問題184.1網(wǎng)絡(luò)信息安全184.2缺乏應(yīng)用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)184.3亟待掌握核心技術(shù)184.4商業(yè)模式尚未成熟184.5管理平臺的建設(shè)19第五章我國物聯(lián)網(wǎng)開展的前景展望205.1物聯(lián)網(wǎng)列入國家開展戰(zhàn)略政府高度重視205.2物聯(lián)網(wǎng)在高校的開展205.3十大城市“十二五〞規(guī)劃全面布局物聯(lián)網(wǎng)21參考文獻22摘要物聯(lián)網(wǎng)作為一種新的網(wǎng)絡(luò)形式，相關(guān)理論研究和實踐應(yīng)用正在探索過程中。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念，給出了基于智能物體層、數(shù)據(jù)傳輸層、信息關(guān)聯(lián)層、應(yīng)用服務(wù)層的物聯(lián)網(wǎng)四層體系架構(gòu)，最后探討了物聯(lián)網(wǎng)在實現(xiàn)過程中所面臨的問題和挑戰(zhàn)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，RFIDABSTRACTContentnetworkingasanewnetworkform,therelevanttheoriesandpracticeisintheprocessofexploration.Thispaperintroducesthecontentoftheconceptofnetwork,andgivestheobjectsbasedonintelligencelayer,datatransmissionlayer,informationassociationlayer,applicationservicelayerthingfourlayersstructureofthenetwork,andfinallydiscussesthecontentintheprocessofimplementingthesystemnetworkinthefacingproblemsandchallenges.Keywords:thingsnetworking,RFID第一章物聯(lián)網(wǎng)簡介及開展歷程1.1什么是物聯(lián)網(wǎng)目前在國際上對于物聯(lián)網(wǎng)尚沒有一個公認的定義，比較廣泛的解釋是，物聯(lián)網(wǎng)是指將各種信息傳感設(shè)備，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)〔WSN，WirelessSensorNetwork〕節(jié)點、射頻識別〔RFID，RadioFrequencyIdentification〕裝置、紅外感應(yīng)器、移動手機、PDA、全球定位系統(tǒng)〔GPS，GlobalPositioningSystem〕、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品變得“有感覺，有思想〞，能夠彼此進展“交流〞，而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)就是將傳感器等裝置嵌入物體并進展聯(lián)網(wǎng)以最終接入互聯(lián)網(wǎng)，通過使物體具有“智慧〞，從而延伸人類感知、控制外部世界的能力。1.2物聯(lián)網(wǎng)的開展歷程早在1999年，美國麻省理工學(xué)院在建設(shè)“自動識別中心〞時就前瞻性地提出了“萬物均可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)〞的觀點，物聯(lián)網(wǎng)〔IOT，TheInternetofThings〕的概念由此產(chǎn)生。2005年11月17日，國際電信聯(lián)盟〔ITU，InternationalTelecommunicationUnion〕在突尼斯舉行的信息社會世界峰會〔WSIS，WorldSummitontheInformationSociety〕上，發(fā)布了?ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)?〔ITUInternetReport2005:TheInternetofThings〕。在這份報告中，ITU指出無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將降臨，泛在通信〔UbiquitousCommunication〕的形式已經(jīng)從短距離的移動收發(fā)設(shè)備擴展到長距離的設(shè)備和日常用品，從而促成了人和人、物和物之間的新的通信形式的誕生。信息技術(shù)和通信技術(shù)的世界中參加了新的維度：由過去的任何人〔anyone〕之間在任何時間〔anytime〕、任何地點〔anyplace〕的信息交換，開展成了任何物體〔anything〕之間、任何人之間在任何時間、任何地點的信息交換。圖1—1信息交換維度圖〔ITU發(fā)布〕2008年11月，IBM董事長兼CEO彭明盛〔Palmisano〕在紐約召開的外國關(guān)系理事會上，正式提出“智慧地球〞〔SmartPlanet〕。IBM指出，世界的根基構(gòu)造正在朝著“智慧〞的方向開展，聯(lián)網(wǎng)對象即構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的車輛、設(shè)備、攝像頭、車道、管道等的數(shù)量正在邁向一萬億大關(guān)。“智慧地球〞戰(zhàn)略提出要將傳感器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂物聯(lián)網(wǎng)，再通過超級計算機和云計算將物聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。2009年01月28日，奧巴馬總統(tǒng)在和工商領(lǐng)袖舉行的圓桌會議上，對IBM提出的“智慧地球〞概念給予積極回應(yīng)。其中，要形成智慧型根基設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)，已被美國人認為是振興經(jīng)濟、確立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。2009年08月07日，溫家寶總理在無錫新區(qū)調(diào)研時，深入闡述了感知中國、智慧中國的新理念，對無錫市微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研究中心給予高度關(guān)注，并提出了“把傳感網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在無錫、輻射全國〞的想法。溫家寶總理指出“在傳感網(wǎng)開展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術(shù)〞，“在國家重大科技專項中，加快推進傳感網(wǎng)開展〞，“盡快建設(shè)中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心〞。11月03日上午，溫家寶總理又在人民大會堂向首都科技界發(fā)表了題為?讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)開展?的講話，講話中指出，未來要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP時代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的“發(fā)動機〞。這清晰地指明物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，其相關(guān)技術(shù)將得到大力開展。1.3物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖1—2物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖在物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造中，包括四個層次：最底層是傳感器網(wǎng)絡(luò)層，即以傳感器、RFID以及各種手機、PDA等機器終端為主，完成對底層信息的全面感知和采集功能；第二層是傳輸網(wǎng)絡(luò)層，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的會聚和傳輸功能；第三層是中間件層，通過構(gòu)建中間件來屏蔽各類傳輸網(wǎng)絡(luò)的差異性，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)調(diào)用接口，同時對傳輸網(wǎng)絡(luò)層會聚上來的信息進展理解、推理和決策；最上層是應(yīng)用和服務(wù)層，即通過對調(diào)用數(shù)據(jù)的處理和解決方案來管理和控制手機、PC等終端設(shè)備，實現(xiàn)人們所需要的應(yīng)用服務(wù)；或者與行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)行業(yè)智能化。第二章物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)ITU在?ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)?報告中預(yù)測RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)和智能嵌入技術(shù)將在物聯(lián)網(wǎng)時代得到更加廣泛的應(yīng)用。2.1RFID技術(shù)RFID〔RadioFrequencyIdentification，射頻識別〕是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID的基本組成局部如下：〔1〕標(biāo)簽〔Tag〕：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；〔2〕閱讀器〔Reader〕：讀取〔有時也可以寫入〕標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為移動式或固定式；〔3〕天線〔Antenna〕：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。圖2—1RFID基本組成圖RFID技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進入磁場后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽〔PassiveTag〕憑借射頻電磁波束中所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽〔ActiveTag〕那么主動發(fā)送某一頻率的信號；閱讀器讀取信息并解碼后，將信息送至中央信息系統(tǒng)進展相關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID的關(guān)鍵技術(shù)如下：〔1〕標(biāo)簽的能量供應(yīng)有源標(biāo)簽自帶電池，用于給數(shù)據(jù)載體供電。而無源標(biāo)簽工作所需能量那么從射頻電磁波束中獲取，和有源射頻識別系統(tǒng)相比，無源系統(tǒng)需要較大的發(fā)射功率，射頻電磁波在標(biāo)簽上經(jīng)射頻檢波、倍壓、穩(wěn)壓、存儲電路處理，轉(zhuǎn)化為標(biāo)簽工作所需的工作電壓?！?〕標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)簽回送到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式可歸結(jié)為三類：〔a〕利用負載調(diào)制的反射或反向散射方式〔反射波的頻率與閱讀器的發(fā)送頻率一致〕；〔b〕利用閱讀器發(fā)送頻率的次諧波傳送標(biāo)簽信息〔標(biāo)簽反射波與閱讀器的發(fā)送頻率不同，為其高次諧波〔n倍〕或分諧波〔1/n倍〕〕；〔c〕其它形式?！?〕數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾耘c安全性由于數(shù)字信號在傳輸?shù)倪^程中會受到干擾，故其傳輸至接收端可能發(fā)生誤判，為保證數(shù)據(jù)的完整性，可以使用校驗和法來識別傳輸錯誤并進展校正，最常用的是奇偶校驗法以及冗余校驗法。在與安全相關(guān)的領(lǐng)域，例如出入系統(tǒng)、售票系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用射頻識別系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中難免不受到攻擊，因此必須采取一定的防范措施保證數(shù)據(jù)安全，例如可以通過在閱讀器與標(biāo)簽之間建設(shè)密鑰來對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進展加密，到達安全的目的。〔4〕多目標(biāo)識別技術(shù)〔反碰撞算法〕當(dāng)閱讀器信號作用范圍內(nèi)存在多個標(biāo)簽，同一時刻有兩個或兩個以上的標(biāo)簽向閱讀器返回信息時，將產(chǎn)生沖突。解決沖突的算法稱為反碰撞算法。傳統(tǒng)無線電技術(shù)〔如通信衛(wèi)星、移動網(wǎng)〕已有空分多路法、頻分多路法、時分多路法以及碼分多路法來解決類似問題。但在射頻識別系統(tǒng)中，由閱讀器和標(biāo)簽構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)有以下特征：〔a〕規(guī)模：每個閱讀器工作區(qū)域內(nèi)可能存在大量標(biāo)簽；〔b〕體積：標(biāo)簽附著在各種商品上，體積不能太大；〔c〕成本：粘貼標(biāo)簽的商品本身價值可能很低，所以標(biāo)簽的成本不能太高；〔d〕通信量：標(biāo)簽內(nèi)包含的信息量很少，閱讀器與標(biāo)簽間的通信時間很短。所以解決射頻識別技術(shù)標(biāo)簽沖突的反碰撞算法存在與傳統(tǒng)無線電技術(shù)不同之處?，F(xiàn)有的反碰撞算法主要是ALOHA算法、分隙ALOHA算法、二進制搜索算法等。2.2傳感器技術(shù)傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件〔如光、熱、濕度〕或化學(xué)組成〔如煙霧〕，并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665－87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成〞。根據(jù)傳感器工作原理，可將其分為三大類：〔1〕物理傳感器物理傳感器應(yīng)用某些物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)，將被測信號量的物理量轉(zhuǎn)換成便于處理的電信號?！?〕化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反響等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號?！?〕其它幾種常見的傳感器如下：〔a〕電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器?！瞓〕電阻應(yīng)變式傳感器傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類?！瞔〕壓阻式傳感器壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出?！瞕〕熱電阻傳感器熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進展溫度測量的。熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)?！瞖〕溫度傳感器室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。排氣溫度傳感器：排氣溫度傳感器用于測量壓縮機頂部的排氣溫度?！瞗〕光敏傳感器光敏傳感器是最常見的傳感器之一，在自動控制和非電量電測技術(shù)中占有重要地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當(dāng)光子沖擊接合處時就會產(chǎn)生電流。我國近年來在傳感器的設(shè)計、關(guān)鍵工藝、可靠性、產(chǎn)品開發(fā)等方面均有不同程度的突破與創(chuàng)新?！?〕“九五〞攻關(guān)完成的傳感器CAD技術(shù)，可以實現(xiàn)傳感器的全過程設(shè)計；〔2〕微機械加工技術(shù)，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了用微機械加工工藝批量生產(chǎn)壓力傳感器；〔3〕建成了目前國內(nèi)唯一具有上世紀(jì)90年代國際先進制造設(shè)備、工藝及規(guī)?；a(chǎn)能力的微機械加工傳感器的生產(chǎn)線；〔4〕可靠性技術(shù)的開展,使傳感器的成品率普遍提高10％、可靠性水平提高一到二個等級。傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有根基上予以延伸和提高。傳感器技術(shù)的開展趨勢可以從四個方面概括：〔1〕開發(fā)新材料、新工藝和開發(fā)新型傳感器隨著光纖材料、納米材料、超導(dǎo)材料、人工智能材料的不斷開展，制造傳感器的材料逐漸具備能夠感知環(huán)境條件變化的功能，識別和判斷功能，發(fā)出指令和自采取行動功能。利用這些材料能夠研制無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器?！?〕傳感器的多功能和集成化多功能是指一個傳感器能夠檢測兩個或兩個以上的參數(shù)；集成化能夠?qū)崿F(xiàn)軟件和硬件的集成，數(shù)據(jù)的集成與融合，傳感器陣列的集成和多功能、多參數(shù)的復(fù)合傳感器?！?〕傳感硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化參考集成電路微小型化的經(jīng)歷，實現(xiàn)傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)的微小型化可以提高其可靠性，加快處理速度，降低成本，節(jié)約資源與能源，減少對環(huán)境的污染?！?〕通過傳感器與其它學(xué)科的穿插整合，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)化傳感器與多學(xué)科穿插融合將推動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有無線通信能力與計算能力的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。利用微傳感器與微機械、通信、自動控制、人工智能等多學(xué)科的綜合技術(shù)，實現(xiàn)傳感器的無線網(wǎng)絡(luò)化，使其能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)。2.3納米技術(shù)納米技術(shù)，是研究構(gòu)造尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米技術(shù)的使用可以使得物聯(lián)網(wǎng)中的物體變得“更輕、更高、更強〞?！案p〞是指借助于納米材料和技術(shù)，傳感器等感知設(shè)備的制備體積更小更輕盈；“更高〞是指納米材料具備更高的光、電、磁、熱性能；“更強〞是指納米材料有著更強的力學(xué)性能〔如強度和韌性等〕。納米技術(shù)主要包含以下四個方面：〔1〕納米材料納米材料是一種既具不同于原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能材料。當(dāng)物質(zhì)到納米尺度后，約為0.1－100納米，其性能就會發(fā)生突變。納米材料的制造主要采用納米技術(shù)。納米技術(shù)是利用光刻及腐蝕等技術(shù)，從宏觀尺度自下而上的自組裝的制造材料?！?〕納米動力學(xué)在動力學(xué)上，納米技術(shù)主要運用于微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統(tǒng)〔MEMS〕，如有傳動機械的微型傳感器、光纖通信系統(tǒng)、特種電子設(shè)備、醫(yī)療和診斷儀器等。MEMS系統(tǒng)采用類似集成電器設(shè)計和制造的新工藝，其特點是部件尺寸小，刻蝕深度達數(shù)十至數(shù)百微米，寬度誤差小?！?〕納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)納米生物學(xué)一方面利用新興的納米技術(shù)研究生物學(xué)問題；另一方面利用生物大分子制造分子器件，模仿和制造類似生物大分子的分子機器。納米生物學(xué)開展到一定技術(shù)時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，可以用于定向殺癌細胞?！?〕納米電子學(xué)在電子學(xué)領(lǐng)域，納米技術(shù)的應(yīng)用包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米構(gòu)造的光／電性質(zhì)、原子操縱和原子組裝等。電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。更小是指器件和電路的尺寸要更??；更快是指響應(yīng)速度要更快；更冷是指單個器件的功耗要更小。納米技術(shù)的應(yīng)用能夠使電子技術(shù)的開展更快地到達這些要求。2.4智能嵌入〔EmbeddedIntelligence〕技術(shù)嵌入式技術(shù)是將計算機作為一個信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中的技術(shù)，即將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)一體化。嵌入式具有軟件代碼小、高度自動化和響應(yīng)速度快等特點。嵌入式技術(shù)的關(guān)鍵在于核心芯片的選擇，核心芯片的特點有：〔1〕有可擴展的處理器構(gòu)造，能最迅速地開發(fā)出滿足應(yīng)用的高性能嵌入式微處理器；〔2〕嵌入式微處理器必須功耗很低；〔3〕對實時多任務(wù)有較強的支持能力；〔4〕具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，使得系統(tǒng)的架構(gòu)更加清晰簡捷。系統(tǒng)的軟件采用分層設(shè)計，不僅方便維護，而且大大提高了代碼的利用率，縮短了開發(fā)周期。第三章物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用3.1智能交通智能交通是指采用先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)和計算機技術(shù)，使車輛和道路智能化，以實現(xiàn)安全快速的道路交通環(huán)境，從而到達緩解道路交通擁堵、減少交通事故、節(jié)約交通能源和減輕駕駛疲勞等目的。智能交通是一個綜合性體系，包含的子系統(tǒng)分為以下幾個方面：〔1〕交通管理系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕在途駕駛員信息〔b〕交通狀況監(jiān)視〔c〕車流量管理〔d〕交通指揮控制〔e〕突發(fā)事件管理系統(tǒng)〔2〕公共交通運營系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕公共運輸管理〔b〕途中換乘信息〔c〕滿足個人需求的非定線公共交通〔3〕電子收費系統(tǒng)該系統(tǒng)通過電子卡或RFID電子標(biāo)簽由計算機實現(xiàn)自動收費，大大提高車輛通行能力，降低收費口擁堵風(fēng)險。圖3—1智能公共交通系統(tǒng)示意圖圖3—2電子收費不停車系統(tǒng)圖〔4〕旅行信息系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕出發(fā)前的出行信息〔b〕出行中的實時交通線路引導(dǎo)〔c〕出行中的擁擠區(qū)域躲避建議〔5〕運營車輛高度管理系統(tǒng)該系統(tǒng)通過汽車的車載電腦、管理中心計算機與GPS、傳感器等設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)駕駛員與調(diào)度管理中心之間的雙向通信、信息查詢、自動售票和車輛自動定位等功能，來提高商業(yè)車輛、公共汽車和出租汽車的運營效率?！?〕緊急事故處理系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕緊急告警與人員安全〔b〕應(yīng)急車輛管理〔c〕不安全品應(yīng)急處理〔d〕應(yīng)急響應(yīng)和疏散〔7〕車輛控制和安全系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕車輛的縱向、側(cè)向、穿插口避撞〔b〕事故安全保護〔c〕道路周邊不安全預(yù)警，例如提前感知彎道、上下坡、限高通行區(qū)或者前方不明物體穿越等?！瞕〕自動駕駛〔8〕道路天氣管理系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕道路天氣信息發(fā)布〔b〕路面情況監(jiān)視〔c〕前方路面情況預(yù)測〔9〕駕駛員幫助系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：〔a〕導(dǎo)航幫助〔b〕疲勞駕駛告警〔c〕惡劣環(huán)境下的安全駕駛，例如低能見度時駕駛員主動視覺增強和濕滑路面的速度控制等。在以上眾多智能交通子系統(tǒng)中，有兩點功能為每個系統(tǒng)所共有且必備：首先要求每個智能交通控制系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)感知和采集功能，其次要求每個系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)分析處理和匯總分發(fā)功能。根據(jù)國家未來的開展規(guī)劃，智能交通系統(tǒng)的建設(shè)將繼續(xù)加大開展力度，主要從以下幾個方面進展建設(shè)：〔1〕在50個左右的大城市推廣交通信息服務(wù)平臺建設(shè)，提供交通信息查詢、交通誘導(dǎo)等服務(wù)；〔2〕在200個以上的城市開展城市智能控制信號系統(tǒng)，形成智能化的交通指揮系統(tǒng)；〔3〕在100個以上的大城市推進大城市公共交通區(qū)域調(diào)度和相應(yīng)的系統(tǒng)的建設(shè)，加大電子化票務(wù)的建設(shè)與應(yīng)用。智能交通系統(tǒng)的開展趨勢將表現(xiàn)為綜合化、社會化的開展模式。由于智能交通體系涉及相關(guān)的市民、公安交通管理、交通部門車輛管理、城市建設(shè)、通信等相關(guān)部門，因而未來智能交通必然是一個涉及以交通與公安為主的多部門驅(qū)動的開展過程。3.2智能醫(yī)療智能醫(yī)療利用無線傳感器技術(shù)、短距離通信技術(shù)〔ZigBee、WiFi〕、蜂窩移動通信網(wǎng)〔2G/3G〕、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進通信技術(shù)，促進醫(yī)療設(shè)備的微型化和網(wǎng)絡(luò)化，促進醫(yī)療信息的共享化，同時促進醫(yī)療模式向預(yù)防為主的方向開展。在未來的智能化醫(yī)療信息系統(tǒng)中，病患基本信息、病歷記錄、各種實驗室檢驗信息，乃至財務(wù)信息都將被整合在其中。智能醫(yī)療開展的三個階段如下：〔1〕醫(yī)院管理信息化〔HMIS，HospitalManagerInformationSystem〕階段。在HMIS階段，通過建設(shè)醫(yī)院內(nèi)部部門級信息化管理、全院級信息化管理、人力資源管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部各部門之間信息的共享?！?〕臨床管理信息化〔HCIS，HealthCareInformationSystem〕階段在HCIS階段，要建設(shè)電子病歷、電子處方、影像管理、重癥監(jiān)護等系統(tǒng)，以病患信息的采集、存儲、展現(xiàn)、處理為中心，為臨床醫(yī)護人員和醫(yī)技科室服務(wù)。例如電子處方應(yīng)用能有效防止醫(yī)療事故并實現(xiàn)對用藥成本的控制。在使用電子處方時，醫(yī)生用電腦或者數(shù)字手持設(shè)備，通過一個加密網(wǎng)絡(luò)將處方直接傳送至后臺，在醫(yī)院、藥店和衛(wèi)生管理當(dāng)局聯(lián)網(wǎng)共享的數(shù)據(jù)平臺上進展統(tǒng)一登記和共享查詢，電子處方系統(tǒng)可以非常方便地查詢到病患的用藥史和過敏源，還可以防止藥物間的相互沖突引發(fā)的不良反響。同時，醫(yī)生也可以通過電子處方系統(tǒng)了解到病患的藥費負擔(dān)，選擇相應(yīng)價位的藥品。由于電子處方系統(tǒng)直接與醫(yī)保系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，病患還能對自身的財務(wù)負擔(dān)進展估計，決定是否選擇某些不在報銷目錄之內(nèi)的新藥、特效藥。電子病歷系統(tǒng)可以幫助為病患進展診斷的任意醫(yī)生，通過登錄該系統(tǒng)來了解病患的過往病史和醫(yī)學(xué)診斷材料，如X光片、化驗結(jié)果和用藥歷史等等，免去重復(fù)診斷、化驗的過程。這樣不但可以節(jié)省救治時間，還可以降低高昂的儀器診斷費用。〔3〕區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)〔GMIS，GlobalMedicalInformationService〕階段在區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)階段，將以電子處方系統(tǒng)和電子病歷系統(tǒng)為根基，整合成為個人電子安康檔案，然后進展聯(lián)網(wǎng)，再拓展到單個醫(yī)院之外的社區(qū)、城市乃至更大范圍內(nèi)的醫(yī)療信息共享，以實現(xiàn)“區(qū)域醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)〞和“整合醫(yī)療平臺〞。區(qū)域醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)將實現(xiàn)從科室和醫(yī)院的醫(yī)療信息孤島到跨醫(yī)院、跨社區(qū)的整合的信息共享的轉(zhuǎn)變。在此網(wǎng)絡(luò)中，信息能夠自由地在醫(yī)院間得到必要的共享，特別是在查找和獲得外部信息〔如其它醫(yī)院中的特色專科〕和病患在醫(yī)院間轉(zhuǎn)診時。通過各醫(yī)院的系統(tǒng)，病患信息能夠得到及時必要的收集和存儲并被添加到個人安康檔案中，供今后區(qū)域醫(yī)療系統(tǒng)范圍內(nèi)的各醫(yī)療機構(gòu)調(diào)用。圖3—3區(qū)域整合醫(yī)療平臺圖〔IBM發(fā)布〕3.3智能物流智能物流是將RFID技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)等應(yīng)用在物流配送系統(tǒng)中，幫助實現(xiàn)物品跟蹤與信息共享，提高物流企業(yè)的運行效率，實現(xiàn)可視化供應(yīng)鏈管理，提升物流信息化程度。其中，RFID作為前端的自動識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，被應(yīng)用在物流的零售、存儲、運輸、配送／分銷和生產(chǎn)等各主要作業(yè)環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)智能物流的重點。圖3—4智能物流示意圖〔1〕提高物流根基設(shè)施的信息化和自動化水平通過將RFID標(biāo)簽放置在貨柜、集裝箱、車輛等物流根基設(shè)施內(nèi)，在物流企業(yè)倉庫內(nèi)部、出入庫口、物流關(guān)卡等安裝RFID讀寫器，實現(xiàn)物品自動化出入庫、盤點、交接環(huán)節(jié)中的RFID信息采集，到達對物品庫存的透明化管理。通過RFID技術(shù)與物流運輸設(shè)備的結(jié)合，可以進展物流根基設(shè)施信息化的升級，提高其信息化和自動化水平?！?〕促進物流功能的整合通過RFID技術(shù)整合物流系統(tǒng)的功能，提升原系統(tǒng)效率。RFID有助于實現(xiàn)物流系統(tǒng)內(nèi)部多個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)之間的信息共享和自動化，整合多個業(yè)務(wù)功能，從而有效提升系統(tǒng)的整體運作效率。〔3〕提高物流市場流通效率，標(biāo)準(zhǔn)物流市場秩序RFID技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地采集相關(guān)數(shù)據(jù)，保證企業(yè)及供應(yīng)鏈內(nèi)數(shù)據(jù)信息的及時性、可靠性、有效性和安全性，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)信息的全程監(jiān)管，改善諸多領(lǐng)域〔如糧食物流、應(yīng)急物流、食品安全〕缺乏有效監(jiān)管的現(xiàn)狀。此外，將RFID與傳感器技術(shù)及無線通信技術(shù)相結(jié)合，還能夠?qū)崿F(xiàn)對重要物品〔如不安全品、藥品〕的在途監(jiān)控，便于進展管理和監(jiān)視。智能物流的開展重點：〔1〕貨運集裝箱追蹤與管理實時記錄箱、貨、流信息，開關(guān)箱時間和地理位置信息，實現(xiàn)集裝箱物流信息的全程實時在線監(jiān)控。〔2〕貨運車輛的跟蹤與管理為道路貨運車輛貼上RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽中記錄車牌號、運輸起訖地點、運輸線路、車輛所屬運輸企業(yè)、貨物基本信息等?！?〕配送中心管理在貨品包裝箱外加貼RFID標(biāo)簽，并在配送中心收貨處、倉庫入口／出口處等地安裝固定RFID讀寫器，在搬運設(shè)備上安裝移動RFID讀寫器，以及配合使用手持讀寫器，實現(xiàn)對配送中心貨物的出入庫管理。〔4〕航空集裝設(shè)備及行李追蹤通過使用RFID電子標(biāo)簽和讀寫設(shè)備，機場可以建設(shè)起自動管理行李的新流程，用以追蹤旅客行李，保證其安全流動，同時縮短行李處理時間，提升行李標(biāo)簽的識別率。3.4智能家居智能家居〔SmartHome〕是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音頻視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居有兩層含義，一層含義是指住宅環(huán)境，即單個住宅中的智能家居或小區(qū)中實施的基于智能小區(qū)平臺的智能家居工程；另外一層含義是指智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品，包括硬件、軟件、集成與安裝服務(wù)、售后在內(nèi)的一個完整服務(wù)過程。與傳統(tǒng)家居相比，智能家居除了具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、宜人的家庭生活空間之外，最大的特點是將傳統(tǒng)家居的被動靜止構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ撸峁┤轿坏男畔⒔粨Q功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，降低家庭能耗。圖3—5智能家居應(yīng)用場景圖智能家居系統(tǒng)目前所包含的主要子系統(tǒng)有：〔1〕家居布線系統(tǒng)家居布線系統(tǒng)是一個安裝在住宅內(nèi)，根據(jù)家居布線標(biāo)準(zhǔn)實施的布線系統(tǒng)，主要支持語音、數(shù)據(jù)、視頻、家居自動系統(tǒng)、環(huán)境管理、保安、警報及對講機等服務(wù)。家居布線系統(tǒng)是智能家居其它子系統(tǒng)相互連接和對外連接的通道，是實現(xiàn)智能家居的前提?！?〕家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括三方面功能：網(wǎng)絡(luò)通信、媒體娛樂和家庭控制。家庭網(wǎng)絡(luò)在家庭范圍內(nèi)〔可擴展至鄰居、小區(qū)〕將家電、安全系統(tǒng)、照明系統(tǒng)通過有線或無線方式與廣域網(wǎng)相連?！?〕中央控制管理系統(tǒng)智能家居的中央控制管理系統(tǒng)相當(dāng)于電腦的CPU，所有的子系統(tǒng)都會接入到這個控制中心。中央控制管理系統(tǒng)通常通過智能家居管理軟件完成設(shè)備管理、場景設(shè)置、能源管理、日程管理、安防布撤防、安防監(jiān)控、物業(yè)管理等操作?！?〕照明控制系統(tǒng)家居照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境變化、用戶個性需求等條件自動采集照明系統(tǒng)中的各種信息，并對所采集的信息進展相應(yīng)的邏輯分析、推理、判斷，對分析結(jié)果按要求的形式存儲、顯示、傳輸，進展相應(yīng)的工作狀態(tài)信息反響控制，以到達預(yù)期的控制效果。家居照明系統(tǒng)是一套控制系統(tǒng)，包括調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插口、時鐘管理器等用于控制和管理的設(shè)備?！?〕家庭安防系統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)是指為家庭設(shè)備與成員的安全而安裝的防護保全與報警系統(tǒng)，例如可視對講、家庭監(jiān)控、防盜防護、周界探測與入侵報警。家庭安防系統(tǒng)可以通過在家中安置溫度、煤氣或煙感等探測器，視頻監(jiān)控設(shè)備，門磁和窗磁，緊急求救按鈕等設(shè)備，結(jié)合語音告警、圖像傳輸?shù)仁侄蝸韺崿F(xiàn)防護與報警。〔6〕家庭影院與多媒體系統(tǒng)家庭影院與多媒體控制系統(tǒng)在智能家居中是開展較為成熟的子系統(tǒng)之一。一套家庭影院的設(shè)備通常包括DVD播放器、功放機、音箱、大屏幕的顯示系統(tǒng)?！?〕背景音樂系統(tǒng)背景音樂系統(tǒng)通過家居布線，將聲音源信號接入家庭中任何需要背景音樂的地方，通過控制面板獨立控制鋪設(shè)在不同地點的背景音樂專用音箱，讓每個房間都能獨立地實現(xiàn)音樂播放、音樂選擇和音量控制等功能。智能家居的開展趨勢：〔1〕整體智能家居系統(tǒng)功能所謂整體智能家居系統(tǒng)，就是對更多智能家居子系統(tǒng)采用統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，進展統(tǒng)一的控制、管理和聯(lián)動。例如只用一個遙控器，或者用電腦就能統(tǒng)一控制任何一個智能家居子功能，并能實現(xiàn)各子功能之間的相互功能?！?〕控制傻瓜化通過智能設(shè)備的邏輯判斷與人工智能的功能，真正讓人享受輕松、自由、安全的智能生活。例如觸摸式、聲控式、感應(yīng)式等更多人性化的技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用。第四章物聯(lián)網(wǎng)開展存在的問題4.1網(wǎng)絡(luò)信息安全物聯(lián)網(wǎng)的核心和根基仍然是互聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)快速開展的今天，國內(nèi)大型企業(yè)、政府機構(gòu)，如果與國外機構(gòu)，進展工程合作，如何確保企業(yè)商業(yè)機密、國家機密不被泄漏。這不僅是一個網(wǎng)絡(luò)信息方面的技術(shù)問題，甚至還涉及到國家安全問題，必須引起高度重視。4.2缺乏應(yīng)用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)我們知道，互聯(lián)網(wǎng)如今之所以已經(jīng)普及到世界每個角落，是因為互聯(lián)網(wǎng)開展到今天，標(biāo)準(zhǔn)化問題解決的非常好，全球進展傳輸?shù)膮f(xié)議TCP/IP協(xié)議，路由器協(xié)議，終端的構(gòu)架與操作系統(tǒng)，都解決的非常好，很方便上網(wǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)核心層面是基于TCP/IP協(xié)議，但是在接入層面，協(xié)議種類很多，如GPRS、短信、傳感器、TD.SCDMA等，物聯(lián)網(wǎng)需要一個統(tǒng)一的協(xié)議根基。4.3亟待掌握核心技術(shù)傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)，并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。如果把物聯(lián)網(wǎng)比作人，那么傳感器就像人體的五官。目前在傳感器技術(shù)領(lǐng)域我國尚無話語權(quán)。我國的傳感器芯片，從技術(shù)到制造工藝，都落后于美國等興旺國家。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的根基，沒有它，物聯(lián)網(wǎng)就是無源之水、無本之木。4.4商業(yè)模式尚未成熟物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的開展，商業(yè)模式最為重要，也就是說只有解決了誰為應(yīng)用買單的問題，物聯(lián)網(wǎng)才能實現(xiàn)可持續(xù)開展。煤炭行業(yè)因為對安全生產(chǎn)的重視，所以應(yīng)用得比較多?，F(xiàn)在不少地方政府都在建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)示范工程，但示范之后，能否使產(chǎn)業(yè)形成自身的生存開展能力，關(guān)鍵還是看能不能找到適宜的商業(yè)模式。另外，現(xiàn)在大家都在做具體的行業(yè)應(yīng)用，但是如果在更高層的公共平臺沒有建設(shè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，還是難以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的真正效用，這需要各級政府和產(chǎn)業(yè)界共同推動。4.5管理平臺的建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍。但對應(yīng)于每一種具有實際管理要求和應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)，都需要開發(fā)與之相關(guān)的管理平臺或服務(wù)，這使物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用受到一定的限制和影響。開發(fā)一種通用的物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，可以用于所有不同的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并且實現(xiàn)對該網(wǎng)絡(luò)資源的管理將會使物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加普遍和靈活。沒有這個平臺，各自為政的結(jié)果一定是效率低，成本高，很難開展起來，也很難起到效果。第五章我國物聯(lián)網(wǎng)開展的前景展望有人預(yù)測，如果物聯(lián)網(wǎng)全部構(gòu)成，其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍！物聯(lián)網(wǎng)將會成為下一個萬億元級的通信業(yè)務(wù)。專家預(yù)測10年內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，將廣泛運用于智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、安全家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人安康等多個領(lǐng)域，一個上萬億元規(guī)模的高科技市場就此誕生。2010年，中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的開展態(tài)勢。5.1物聯(lián)網(wǎng)列入國家開展戰(zhàn)略政府高度重視2010年對于中國RFID與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，是極其重要和具有里程碑意義的一年。從年初到年末，一系列推動物聯(lián)網(wǎng)開展的舉措頻頻出臺。業(yè)界所期盼已久的中國RFID與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)開展的春天正在到來。這一年中國RFID與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的開展呈現(xiàn)出八大特點。特點一：物聯(lián)網(wǎng)開展被正式列入國家開展戰(zhàn)略，開場真正得到各級政府