解析物联网的体系结构与技术核心

　　【摘要】 物联网是基于网络基础的智能管理技术，实现了人与物、物与物之间的更高层对话，使网内的物品相关信息的收集、传输、交流等达到了空前的智能状态，此前，这一技术已被广泛的应用到家居、物流等领域，显著的提高了人们的生活水平和生活质量，使人对环境和物品的控制更加方便、快速、简洁。本文通过分析物流网的三个层次，并结合射频识别系统、信息网络系统等对其体系结果和技术应用做了全面的分析、说明，以促进物联网带给人们更智能的生活享受。 　　【关键词】 物联网 体系结构 技术核心 　　物联网我们可以简单的认为它是物物相联的网络，对其更加深入的理解就是它是一项使物品智能化联系起来的技术手段，总之，它一项赋予物品“身份”并能结合物品身份收集相关资料，在相应平台上为管理者提供更加可靠、即时的反映物品信息，使管理者的操作有更加科学、可靠的依据。同时实现了物品控制与网络的结合，是远程遥控成为随时随地的一种简便行为，丰富了人类生活的同时，为人类提供了更多的智能服务和智能选择，目前，该技术已成为我国核心发展的科学技术之一，将推动我国科技、经济和大众生活水平的更快速发展。 　　一、物联网的发展和应用 　　1、物联网的发展。上世纪末，人们提出了将所有商品连接起来的畅想，并开始付诸于实施，这就是物联网发展的雏形，人们利用射频识别、信息传感设备等技术手段，给物品贴上一个特殊的“标签”通过对“标签”的智能化识别，实现对物品的远距离遥控管理。2005年，是物联网发展的一个转折，在提出创建无所不在的“物联网”通信时代的同时，物联网的概念得到了迅速的推广和应用。结合物联网的发展，当前物联网主要表现出以下几个特点，第一，物联网是一个信息交换的合作平台，在这个平台上，管理者、经营者、研究者实现了对各种信息的共享、交换等行为，拉近了人与人、人与物的距离，使人的生活变得更加方便、快捷。第二，物联网还处于正起步阶段，广大人民尚未形成普遍的消费模式，当前的物联网的发展还处于探究、尝试阶段，并未得到广泛的推广和应用。第三，人们对“物联网”的概念还很模糊，只简单的将其看成网络的扩展和延伸，对于物联网发展的真实意义还不太清楚，对于身边的基于物联网技术的智能系统还不能形成统一的、正确的认识，对于其未来的发展更是茫然。第四，物联网的发展有一个美好的前景，在不久的将来物联网会渗透到人们生活的每一个角落，为我们的生活提供更全面的便捷、安全、智能的服务。 　　2、结合实例探讨物联网的存在状态。物联网的实质就是给物品装上“大脑”，让其有思考功能，在一些特定的环境、条件下通过internet、广播电视网等给相关者提出警告或建议等。例如将鞋子与物联网连接，穿鞋者的举动就能一目了然，屏幕会显示穿鞋者的位置，如遇到电池量低或穿鞋者走出制定区域，鞋子会自动发送文本信息，这一技术可应用到老年痴呆患者人群中。由上可见，第一，连接在物联网上的物品，必须有信息接受和发送的某些装置，例如通过传感器、二维码等将物品的状态信息、周围环境信息等进行编辑和发送。换而言之，就是每一个接入物联网的物品都有其无限控制模块，通过该模块的应用，发布信息、传输指令。第二，物联网需要一定的网络支持，才能确保信息的传输和交流。例如，智能家居中，通过计算机平台控制洗衣机、空调、热水器等家电，需要通过互联网或手机网络的支持才能实现。第三，物联网需要输出、输入控制终端的支持，例如电脑、手机等等，进行终端行为，实现人对物联网的利用。例如，智能家居中，将无线的控制模块嵌入传统的开关和插座，再将其与网络相连，在此情况下并不能实现对空调、电视、热水器等家用电器的控制，还需要接入一个控制界面，用以实现对物联网内物体的控制，达到只要有网络，任何时候、任何地点都可以遥控物联网内的物品。 　　3、物联网的需求分析。在物联网形成中，需要具备三个能力，即物联网的三个层次，第一，具有感知能力的感知层，就是对空间环境、物品状态等的全面感知，相当于人的听觉、视觉等感官，这一能力通常通过传感器、二维码、嵌如晶片等实现，用于收集物体信息、用户位置、物体周围环境信息等，是物联网形成的基础。第二，具有可靠传递能力的网络层，物联网这一能力的体现需要借助互联网、移动通信网等网络环境，主要用于数据的传输与交换。这一层次相当人的神经系统，将感知到的信息传入大脑，再由大脑做出决策。第三，具有智能处理的应用层，这一层次将物联网应用的效益充分的显示出来，使人们直观的看到物联网的方便、快捷、智能等，也被称为输出、输入控制终端，通过远程遥控实现对物联网上物品的控制、应用，以体现物联网的高效率、智能化。可见其实质是结合人的行为，通过对信息的分析、判断，大脑发出指令，执行后所呈现的后果。总之，物联网是未来消防的主流趋势，其技术已走在市场需求前面，其发展只是个时间问题。 　　4、物联网的未来发展。在物联网环境下，将自己需要购物的清单发到商店，当你走进商店时，会领到一个标签，这个标签就像一个专职的服务人员，将你引领到你需要的商品位置，而无需你在货架前徘徊、寻找；将冰箱与物联网相连，冰箱里的食物、饮料等就会受到监控，如有食物即将过期就物联网接点就会生成文本信息通过网络对你进行提示，如有缺少商品就会在你去超市时对你进行提示，方便了你的购物和选择；当你走进服装店时，物联网系统会依据你的身高、喜好等显示适合你的促销信息，是你快速、准确、满意的达到购物目的。总之，物联网方便了人们的生活，为人类提供了便捷、周到、全面的智能化服务，特别是在人口密集的大城市，物联网能更好的协调人们出行的冲突等问题，协调大众所需要的各种服务，使每个人都能达到较理想的生活要求。 　　二、物联网的体系结构 　　1、物联网体系结构概述。物联网的主体结构包括数据面、控制面、知识面、和管理面，按其体系结构层次可分为感知层、网络层和应用层，在体系结构中，管理面负责对其他三个结构层面的控制、协调和管理，一方面，确保控制面与知识面信息的互交畅通，提高控制面控制依据的可靠性、适当性；另一方面，为物联网提供信息处理的自主能力，促进物联网智能化的实现。数据面主要负责数据的收集、分组和传递，例如智能家居中，数据面主要负责对物品数据信息的收集和分类，包含各类联入物联网的家电、器具等以及计算机平台，通过计算机对物体物理世界的感知能力收集物体所处环境信息及物体本身信息，再将收集到的信息进行分组、整理，让后通过网络进行传递。控制面主要工作是信息的发送、配置和报文，通过对发送文本的分析来确定操作。知识面可为整个网络信息的完整视图，提高了物联网信息传输的直接性、直观性，更有利于人们对网络系统知识的识别，提高了人对于物联网中物品的适应控制能力，达到更好的控制效果。 　　2、以基于物联网环境下的物流为例分析物联网体系结构。物联网在现在社会中的应用逐渐得到了发展，特别是物流领域，已形成了动态的物品监控体系。物品进入物流环节时会获得一个物品电子代码，这个电子代码就是物品的身份标识，结合全球定位系统等，这个物品的储藏、转运等等都在监控之中，即使中转过程中，也可以结合物品的电子代码进行自动挑拣、分类，提高了物流运输的效率。这是物联网数据面的具体存在形态，通过数据面对物流物品进行储存、运输等，其标识可通过阅读器读取，这一标识在全球范围内都是统一的，电子电子标签内储存着信息读取装置，用以读取、识别物品的状态等等，人们可以通过网络查询物品的具体位置及状态。物联网知识面可拓宽物流的智能化，实现人与物、物与物、人与人的更好交流，确保物流过程的安全、高效。控制面从中协调各部分应用，实现用户之间的数据传输和交流，在信息互交的基础上实现双方乃至多方的共赢。 　　3、体系结构原则。在物联网应用中，我们可以看到不同应用领域存在较大差异，例如智能家居体系和智能物流体系两者最大的差别就是静态和动态之别，在物联网体系结构设计时需考虑应用区别，结合物联网接点类型的不同实施多样性原则，以降低物联网体系结构成本，提高物联网应用效率。其次，满足物联网对不同时间、空间和能源等方面的需求，注重物联网时空性特征，充分的利用遍布全球的网络资源建设强大的物联网体系结构。再次，是实现网络的畅通、平滑、稳定连接，以体现物联网的便捷、快速、高效、智能的特点。此外，要重视物联网连接的安全性、坚固性，一方面，防止外来攻击对用户信息的窃取、串改等行为；另一方面做好网络的坚固性、可靠性维护，避免物联网中各类感知信息的丢失、损坏等等。总之，物联网的核心就是确保各类物品相关信息的收集、分类、传输和交换、利用，其体系结构可结合应用目的灵活设计。 　　三、物联网的核心技术研究 　　3.1物联网的核心技术 　　物联网的核心技术包括传感技术、射频识别技术、无限通信技术等，其中传感技术是当今信息技术的三大技术之一，它包括信息的识别、提取、检测等技术，相当于人的感官系统，其与通信技术的结合实现了物联网的远程控制目的。信息网络技术是物联网的又一核心技术，现阶段的技术应用种类较多，常见的有微机电系统技术、全球定位系统技术、信息汇聚技术等。微机电系统是一项将集成电路、微米技术等集合而成的微型传感器技术，这项技术可用于信号控制、电路控制、接口控制等，是信息采集层技术与信息网络技术的一个衔接。全球定位系统技术被大家广为熟知，该技术利用卫星定位系统将网络对于物品的感知扩展到移动过程当中，可随时随地采集、传输物品信息，是基于物联网体系的智能化物流的核心技术之一。此外，信息汇聚技术、无线网络传感器网络技术、Wi-Fi信息汇总层技术等等，这些技术的研究和应用都是为信息的传输和处理服务的，目的在于将感知层收集到信息进行有效的传输和应用，为管理层提供可靠的信息支持，提升管理层人员对物品的控制、管理效果。 　　3.2物联网核心技术研究 　　物联网的核心技术就是实现人机信息交换、人人信息交换、物物信息交换的过程，归根结底是对物品信息的收集、整理、分类、传输、分析等一些列的处理、应用行为。物联网的核心技术特点可归纳为三点，第一，实现对物理世界的智能认知，通过认知能反映出物品的特点、应用范围、环境等等；第二，依托网络技术的延伸和拓展实现随时随地的物品检测、物品控制等行为，为人类的生活、工作提供更多、更便捷的服务；第三，以应用目的为最终目的，综合利用信息收集、分类、传输等技术，实现对物品的定位、识别、控制、管理等行为，确保物品更高效的以人的意志发生改变，更好的为人的工作、生活服务。 　　四、结语 　　物联网是一个复杂的、综合的、智能的网络系统，其应用给人类社会带来了无法想象的便捷、智能生活，当前，这一技术还处于研究、发展的初期，但其对人类的生活产生的影响已非常明显，结合信息科技的发展前景，这一技术势必会给人类带来一个智能的、联通的生存空间，使人类的生活质量得到更迅速的提高，使人人都能感受到现代科技带给人类生活的便捷、智能和高效。 　　参 考 文 献 　　[1]江代有，物联网体系结构、关键技术及面临问题[J]，电子设计工程，2012（04）：143-145 　　[2]刘歌，物联网技术及其应用探讨[J]，科学之友：下旬，2011（03）：3-4 　　[3]张洁，浅析物联网的体系结构与关键技术[J]，数字技术与应用，2014（07）：203-204 　　[4]唐琳，物联网技术研究现状及其体系结构分析[J]，赤峰学院学报：自然科学版，2013（11）：14-15 　　[5]周�Z，物联网的体系结构与相关技术研究[J]，计算机光盘软件与应用，2012（20）：119-120