1、物聯網技術及其工業應用的機遇與挑戰摘要：當代物聯網技術發展迅速，尤其在工業中的應用越發值得研究和關注。本文將簡析物聯網歷史和關鍵技術，分析其在工業中的應用以及由此帶來的機遇與挑戰，為我們為了發展物聯網事業，迎接物聯網時代指明方向。關鍵詞：物聯網技術（IOT），工業應用，信息，網絡，無線網（WSNs）。Abstract: the Internet of things technology developed rapidly,and in its application in industry is especially worthy of  our att

2、ention and research. In this paper,the history of the Internet of things, its key technology , its application in industry which results in many opportunities and challenges to us,will be analyzed ,  so that we can greatly meet the development of the Internet

3、of things industry and pick up the direction of the era of the Internet of things.Keywords:technology of IOT, industrial applications, information,Internet,Wireless Sensor Networks.1 物聯網內涵的詮釋以及其歷史物聯網是繼計算機與互聯網技術之后，掀起世界信息產業風暴的關鍵技術。物聯網是在互聯網基礎上，將用戶端擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，它的出現最早可追溯到1990年第

4、一次出現的最初實踐原型施樂網絡可樂販售機（Networked Coke Machine）。1999 年，在美國召開的移動計算和網絡國際會議上，物聯網被定義為：物與物進行互聯通信的網絡， 其英文名稱是“Internet of Things, IoT”。在如今全球經濟的快速發展的促進下，世界各國為謀求更多的經濟利益，而近些年電子標簽、嵌入式系統和中間件系統以及云計算等技術的日益發展完善，物聯網的發展壯大將是不可估量的。2物聯網的體系架構物聯網是互聯網向物理世界的延伸和拓展，互聯網可以作為傳輸物聯網信息的重要途徑之一，而傳感器網絡基于自組織網絡方式，屬于物聯網中一類重要的感知技術。從技術架構上分析，

5、物聯網可分為感知層、網絡層和內容應用層。感知層的石油溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、二維碼標簽等傳感器或和傳感器網構成的感知終端，其基本作用是感知，是物聯網收集信息的執行者，也是物聯網識別物體、采集信息的來源。網絡層顧名思義就是物聯網的網絡部分，負責傳遞和處理感知層獲取的信息，將信息上傳或者傳遞，是由互聯網、各種私有網絡、云計算平臺和網絡管理系統等組成的。應用層是物聯網同用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求結合，處理各種用戶需求，實現物聯網的智能應用。3物聯網的關鍵技術物聯網是一種網絡,就應該具有網絡的一些特性。由網絡理論中分層的概念分析概括,現階段的物聯網大致可以分

6、成以下幾個部分?？梢娢锫摼W是一個相當龐大的集合，囊括了因特網、EPC/RFID、傳感器、嵌入式系統、無線組網等各行業的成熟技術。ITU在2005年的物聯網報告中重點描述了物聯網的4個關鍵性應用技術標簽事物的RFID技術、感知事物的傳感器技術、思考事物的智能技術、微縮事物的納米技術各項技術,它們雖然發展不統一，其中相輔相成，其中射頻標簽、條碼與二維碼等技術已經非常成熟，傳感器網絡相關技術尚有很大發展空間。3.1 感知和標識技術感知和標識技術是物聯網的基礎，主要應用與物聯網感知層，其主要作用是采集物理世界中發生的物理事件和數據，實現外部世界信息的感知和識別，主要包括多種發展成熟度差異性很大的技術，

7、如傳感器、RFID、二維碼等。傳感技術利用傳感器和多跳自組織傳感器網絡，協作感知、采集網絡覆蓋區域中被感知對象的信息。識別技術涵蓋物體識別、位置識別和地理識別，對物理世界的識別是實現全面感知的基礎。物聯網標識技術是以二維碼、RFID標識為基礎的，對象標識體系是物聯網的一個重要技術點。3.2 網絡技術物聯網是網絡的一種，因此網絡是物聯網信息傳遞和服務支撐的基礎設施，通過泛在的互聯功能，實現感知信息高可靠性、高安全性傳送。網絡技術的關鍵技術包括接入與組網、通信與頻管。物聯網的網絡技術涵蓋泛在接入和骨干傳輸等多個層面的內容。以互聯網協議版本6(IPv6)為核心的下一代網絡，為物聯網的發展創造了良好的

8、基礎網條件。以傳感器網絡為代表的末梢網絡在規模化應用后，面臨與骨干網絡的接人問題。物聯網需要綜合各種有線及無線通信技術，其中近距離無線通信技術將是物聯網的研究重點。為提升頻譜資源的利用率，讓更多物聯網業務能實現空間并存，需切實提高物聯網規模化應用的頻譜保障能力，保證異種物聯網的共存，并實現其互聯互通互操作。3.3計算與服務技術計算與服務技術是物聯網應用層的關鍵，海量感知信息的計算與處理是物聯網的核心支撐。服務和應用則是物聯網的最終價值體現，在這項技術中信息計算和服務計算是最重要的技術。海量感知信息計算與處理技術是物聯網應用大規模發展后，面臨的重大挑戰之一。需要研究海量感知信息的數據融合、高效存

9、儲、語義集成、并行處理、知識發現和數據挖掘等關鍵技術，而采用云計算技術實現信息存儲資源和計算能力的分布式共享，能為海量信息的高效利用提供支撐。物聯網不斷涌現的新型應用將使物聯網的服務模式與應用開發受到巨大挑戰，從適應未來應用環境變化和服務模式變化的角度出發，需要研究針對不同應用需求的規范化、通用化服務體系結構以及應用支撐環境、面向服務的計算技術等。3.4 管理與支撐技術管理與支撐技術貫穿了物聯網所有層次，而隨著物聯網網絡規模的擴大、承載業務的多元化和服務質量要求的提高以及影響網絡正常運行因素的增多，管理與支撐技術是保證物聯網實現“可運行，可管理，可控制”的關鍵，包括測量分析、網絡管理和安全保障

10、等方面。測量分析是解決網絡可知性問題的基本方法，可測性是網絡研究中的基本問題。隨著網絡復雜性的提高與新型業務的不斷涌現，需研究高效的物聯網測量分析關鍵技術，建立面向服務感知的物聯網測量機制與方法。安全是基于網絡的各種系統運行的重要基礎之一，物聯網的開放性、包容性和匿名性也決定了不可避免地存在信息安全隱患。需要研究物聯網安全關鍵技術，滿足機密性、真實性、完整性、抗抵賴性的四大要求，同時還需解決好物聯網中的用戶隱私保護與信任管理問題。3.4 無線傳感器網絡的發展無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由部署在監測區域內大量傳感器節點相互通信形成的多跳自組織網

11、絡系統，是物聯網底層網絡的重要技術形式。隨著無線通信、傳感器技術、嵌入式應用和微電子技術的日趨成熟，WSNs可以在任何時間、任何地點、任何環境條件下獲取人們所需信息，為物聯網的發展奠定基礎。WSNs作為當今信息科學與計算機網絡領域的研究熱點，其關鍵技術具有跨學科交叉、多技術融合等特點，每項關鍵技術都需要亟待突破。WSNs的關鍵技術主要體現在3個方面，即信息采集系統設計、網絡服務支持和網絡通信協議設計。ABI Research公司分析預測，作為WSNs完成數據無線傳輸的主要短距離無線通信形式，IEEE 802.15.4 集成電路市場出貨量在未來將進一步加大?，F階段，面向物聯網的WSNs還處于研究

12、的探索階段，在信息采集系統設計、網絡服務支持和網絡通信協議設計等方面都面臨一系列的挑戰。未來的WSNs的發展方向，將是適應人們的各種需求，充分利用物聯網的技術優勢，建立統一的滿足多種需求的網絡通信協議和網絡服務支持策略，從而屏蔽應用相關帶來的WSNs設計差異復雜性，在節能環保方面，WSNs將最大限度降得WSNs的功耗，并且最大限度利用基于IP的上下文網絡，使基于IEEE 802.15.4通信協議的WSNs與基于IPv6協議的互聯網的實現統一尋址，保證物聯網時代網絡層向傳輸層提供靈活簡單、無連接、滿足QoS需求的數據報服務，繼續研究開發基于多宿主的網絡傳輸，增強基于WSNs的物聯網絡可靠性和魯棒

13、性、實現負載均衡、減少傳輸延遲、降低用戶開銷的實際意義。4.物聯網在工業應用中的機遇與挑戰4.1物聯網在工業應用遇到的應用機遇：隨著世界經濟的一體化和世界經濟的快速發展尤其是世界經濟工業化的發展，物聯網在工業方面的應用越發廣泛，因此物聯網越發需要快速發展并且盡可能適應客戶需求，從全球經濟和信息產業發展趨勢來看，物聯網時代即將來臨。而由于物聯網的發展，使物品和服務功能都發生了質的飛躍，這些新的功能將給使用者帶來進一步的高效、便利和安全，由此形成基于這些功能的新興產業。物聯網將依托物品識別、傳感和傳動、網絡通信、數據存儲和處理、智能物體等技術形成龐大的產業群。這些都刺激了工業的發展，而在汽車、家電

14、、工程機械、船舶等行業通過應用物聯網技術，提高了產品的智能化水平，實現產品的信息化。物聯網技術應用于生產線過程檢測、實時參數采集、生產設備與產品監控管理、材料消耗監測等，可以大幅度提高生產智能化水平。在企業管理方面，物聯網技術主要應用于供應鏈管理、生產管理等領域。在供應鏈管理方面，物聯網技術主要應用于運輸、倉儲等物流管理領域。而物在紡織、食品飲料、生產車間、化工等流程型行業的生產設備管理領域，物聯網技術得到應用。而利用物聯網技術建立污染源自動監控系統，可以對工業生產過程中排放的污染物COD等關鍵指標進行實時監控，為優化工藝流程提供依據。通過建立基于物聯網技術的礦山井下人、機、環監控及調度指揮綜

15、合信息系統，對采掘、提升、運輸、通風等關鍵生產設備進行狀態監測和故障診斷，監測溫度、濕度、瓦斯濃度等為煤炭、鋼鐵、有色等行業保障安全生產。在物聯網技術逐步發展，應用越發廣泛的今日，世界各國政府更加重視，相繼制定了一系列的政策支持物聯網的發展。而今全球環境惡劣能源危機、金融危機等要求經濟增長，物聯網能夠改變目前的生產方式，減少環境污染與資源浪費，是經濟增長的一個重要方面。 4.2 物聯網在工業應用遇到的挑戰如今，物聯網還面臨著許多的挑戰：1) 目前物聯網的發展依然處于不完善的階段，各項技術標準并不統一，終端廠商、應用廠商、集成商無法有效分工協作，產業分工不能細化，影響整個產業規?；陌l展。2)

16、各種終端的信息采集涉及大量的個人隱私以及商業機密，必須保證數據的安全性，信息安全與隱私問題一直是物聯網的難點，許多安全隱私細節需要不斷的細化，以保證信息不被泄露。3) 物聯網應用層面的信息需要互聯和融合，需要打破不同行業領域之間的行業壁壘，各行業之間相互合作，才能最好地發展物聯網。4) 物聯網將使IP 地址的需求呈指數級增長，許多地址資源無法支撐。4.3 抓住機遇，迎接挑戰如今世界各國都在競爭國際標準制定的主導和控制，這將無疑促進物聯網技術的發展。為解決物聯網的研究和應用中遇到的問題，世界各國需要進一步制定相應政策適應物聯網的發展，迎接物聯網時代。當前物聯網相關產業發展，有利于未來經濟的可持續

17、發展；物聯網有些關鍵技術需要投入大量的人力、財力以及物力，以保證物聯網的正常發展。物聯網的發展應該注重于發揮內部優勢、減少內部劣勢、抓住外部機遇、減輕外部威脅。當前我們唯有于抓住機遇，5 物聯網產業環境分析與發展預測物聯網產業環境復雜多樣，可采用PEST分析法，總結當前世界物聯網的產業環境?？芍斀袷澜绺鲊鴮ξ锫摼W產業的重視程度加深，而物聯網刺激經濟法發展，反之也為發展的經濟刺激其發展要求，從而為進一步發展奠定基礎，而如今的信息和隱私安全是物聯網發展中需要攻克的難題，最終物聯網因為其本身涉及技術領域的廣泛注定其一定的產業環境適應其研究開發要求。物聯網產業的預測有利于國家更好的把握物聯網產業發展

18、節奏，對各地區物聯網發展的規劃有借鑒意義。分析部分資料可以做出結論，如今的物聯網已過了探索性，而正處于快速發展期，在這段時期，物聯網標準形成，各種產業融合發展，未來的五年將會呈穩定增長的狀態，各種產業深度融合，大約五年后物聯網技術和產業成熟，并對傳統產業的改造和提升，將物聯網技術和理念融入到各行各業中，并成為其發展的推動力量。6 我國團隊在工業物聯網方面的技術和產品以及產業化我國是世界是最早研究物聯網的國家之一，物聯網的研究時間長，因此物聯網事業處于世界領先位置。2006 年，我國制定了2006 年-2020 年的信息化的發展戰略，其中介紹了全球信息化和我國信息化的發展趨勢，我國的戰略思想以及戰略目標我國具有代表性的研究機構都已經并將繼續實施對物聯網各個方面的研究。目前大多數的高校將物聯網作為一個重要的研究方向。物聯網產業涉及的技術相對比較多，主要包括RFID 技術、傳感器技術、云計算技