物联网技术的架构与应用
摘要：继计算机、移动通信网络和互联网之后的第三次信息产业浪潮一物联网，因其广阔的行业应用前景而受到了各国政府的重视。物联网的架构体系、关键技术对物联网的应用起到了决定性的作用。物联网的应用，可以改变传统行业的管理模式，让管理变得更加智能，更加高效。
关键词：物联网；IKFID；J2EE；ZIGBEE 物联网是通过各种感知设备和互联网，连接物体与物体的，全自动、智能化采集、传输与处理信息的，实现随时随地和科学管理的一种网络；是对当今各种新技术、新理念的高度融合，它打通了电子技术、自动化技术、通信技术、生物技术、机械技术、材料技术等以往关联不大的技术之间的通道，使得这些技术真正融合为一个整体，从而实现了通信从人与人向人与物、物与物的拓展。物联网行业应用需求广泛，潜在市场规模巨大，它将成为全球下一个万亿元级规模的新兴产业。目前物联网技术发展已列入我国国家级重大科技专项，可以肯定其代表了下一代信息技术发展方向，将会像互联网一样成为全球经济发展的又一个驱动器，带领全球经济走出危机。
一、物联网的应用架构
(一)基于RFID的物联网应用架构。RFID可能是三类技术体系中最灵活的能够把“物”改变成为智能物件的，它的主要应用是把移动和非移动资产贴上标签，实现各种跟踪和管理。RFID只是编码的一种载体，此外还有其他基于物理、化学过程的载体。
(二)基于传感网络的物联网应用架构。物联网中的传感网络主要是指无线传感网络(WSN，Wirele Sensor Networks)。WSN由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成，共同协作完成对特定周边环境状况，包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等的监控。
(三)基于M2M的物联网应用架构。业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的，包含了EPCGlobal和WSN的部分内容，也覆盖了有线和无线两种通信方式，一个典型的M2M系统包括：M2M应用，M2M中间件，网络层，M2M网关层，远程设备。
二、物联网中的关键技术 物联网涉及的新技术很多，其中关键技术主要有射频识别技术、传感器技术、网络通信技术和云计算(传输数据计算)。
(一)射频识别技术。俗称“电子标签”，是特联网中非常重要的技术，是实现物联网的基础与核心。这一技术由三个部分构一63～成：标签(Tag)，附着在物体上以标识目标对象；阅读器(Reader)，用来读取(有时还可以写入)标签信息，既可以是固定的也可以是移动的；天线(Antenna)，其作用是在标签和读取器之间传递射频信号。此技术的可以应用于供应链管理系统，高速公路的自动收费系统。射频技术发展面临的主要问题和难点有：射频识别的碰撞防冲突问题，射频天线研究，工作频率的选择，安全与隐私问题。
(二)传感器技术。传感器是提取信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段。由于物联网通常处于自然环境中，传感器要长期经受恶劣环境的考验。即使是最现代化的电子计算机，假如没有准确的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现。在物联网方面的应用中，需要传感器在感知信息方面和自身的智能化和网络化方面有较大方面的提高。
(三)网络通信技术。最基础的物物之间的感知通信是不可替代的关键技术。网络通信技术包括各种有线和无线传输技术、交换技术、组网技术、网关技术等。其中M2M技术是指所有实现人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段，同时也可代表人对机器(Man-To—Machine)、机器对人(Machine—To—Man)、移动网络对机器(Mobile-To—Machine)之间的连接与通信。M2M技术适用范围广泛，可以结合wifi、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB等近距离连接技术，此外还可以结合XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术等。此技术可用于安全监测、自动售货机、货物跟踪领域。目前M2M技术的重点在于机器对机器的无线通信，而将来的应用则将遍及军事、金融、交通、气象、电力、水利、石油、煤矿、工控、零售、医疗、公共事业管理等各个行业。
三、物联网的典型应用
智能家居。物联网的预期应用中，智能家居是一个重要的应用领域。智能家居，由网络家民和家庭网络所组成的家庭设施，通过学习、推理等方法为用户提供服务和自主管理能力。家庭网络，是融合控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，用以实现在家庭范围内信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、家庭求助报警、保安(监控)装置及水电气热表等设备的信息互联。网络家电，是将普通家用电器利用数字技术、网络技术及智能控制技术设计改进的新型家电产品，可以实现互联组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。
物联传感技术是全球第一个利用物联网来控制灯饰及电子电器产品（我们现在通称为zigbee产品），并将其作为智能家居主流产品走向了商业化。ZigBee最初预计的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，ZigBee又获得了新的应用机会。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞，而ZigBee能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信，并且这些单元只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它的通信效率非常高。这种技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容，易使用，易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。目前来看，物联网和ZigBee技术在智能家居、工业监测和健康保健等方面的应用有很大的融合性。
值得注意的是，物联网的兴起将给ZigBee带来广阔的市场空间。因为物联网的目的是要将各种信息传感传动单元与互联网结合起来从而形成一个巨大的网络，在这个巨大网络中，传感传动单元与通信网络之间需要数据的传输，而相对其他无线技术而言，ZigBee以其在投资、建设、维护等方面的优势，必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。物联传感控制规格遂成为当今家庭智能家居自动化控制规格的主要领导者。
随着智能家居的迅猛发展，越来越多的家居开始引进智能化系统和设备。智能化系统涵盖的内容也从单纯的方式向多种方式相结合的方向发展。但较之于欧美发达国家，我国的我国智能家居系统起步稍晚，所以目前市场主流的产品（系统）还无法很好地解决产品本身与市场需求的矛盾，使得智能家居市场的僵冰还没有被完全打破，所以很大程度上阻碍了智能家居产业的发展。在此情形之下，从产品（系统）的技术角度上看什么才是解决这个难题的方法？据市场调研显示，只有智能家居交互平台才是最好的手段之一。
而随着云技术的发展，近日市面上出现了将云语音控制融入到控制系统的智能家居控制软件，不需要专业的设备，任意一台智能手机或是平板电脑安装上软件即可，其兼容 windows IOS android系统，开启手机软件，启用监听模式，在声场的覆盖的范围内，即可与系统对话控制电气设备，更强大的是该系统还可以接入互联网系统，进行日常信息查询，浏览网页，搜索音乐等功能，整个交互的过程，可以是全语音也可以是屏幕显示。
说了很久的“智能家居”，最近有了一些新的动向：以往“智能家居”似乎只是家电厂家的事，但与互联网有着密切联系的手机厂家最近开始频频参与进来，魅族与海尔U-Home智能家居搭上了手，而早些时候小米与美的实现了股权合作，海尔跟美的是国内白色家电名列前茅的品牌，与手机厂家联手有着很深远的意义。仅仅两三年时间，“智能家居”真有点连片成形的感觉。人们不禁要问，真正的“智能家居”还有多远？“看”点：“硬+软”阵容扩大
如果说前两年“智能家居”初现雏形的时候，人们还有点模糊。最初，“智能家居”在各种家电展会上，体现的是家电产品的一枝独秀。当“手机+家电”纷纷联手之后，思路已经越来越清晰。在小米去年底宣布入股美的之后，不久前，手机品牌魅族与海尔的U-Home智能家居及海尔旗下的日日顺物流、海尔云贷宣布联手，在智能家居、物流仓储和金融服务等方面展开生态链式的合作。在软件方面，魅族Flyme系统将会在海尔U+智能家居平台中植入魅族的智能家居LifeKit应用；硬件方面，手机、家电等产品可以通过联网功能实现“大一统”的融合，手机远程操控家电已经不再是难事。
考虑到海尔与美的堪称目前国内白色家电的两大阵营，与手机行业牵手意味着“智能家居”生态链已经开始蔓延。而拥有众多中小企业资源的阿里巴巴，作为互联网的代表，在智能生态圈中发挥着“联动”的作用。阿里云系统(YunOS)与海尔U-Home、魅族LifeKit打通，融合上下游软硬件服务商，可以支持多达上百种智能设备。
“亮”点：智能灯泡强势出现
“硬+软”的配合下，各种服务融为一体，催生出很多类型的新智能家居应用。各种空气盒子、空气魔方、空调以及智能灯泡，甚至智能体质分析仪都可以实现联动。目前，最流行的是智能电灯泡，比如魅族与海尔合作的微智X-Light Plus智能灯泡可在每次亮起时，亮度由弱变强，效法自然，模拟日出的光线变化，不觉刺眼；此前，小米生态链中也有智能电灯泡的展示。
而在1月初的美国CES展会上，国外公司所展示的智能灯泡，可以在开灯的时候播放音乐，还带有摄像头监控功能，可以录制视频作为监控资料，可识别家庭内部人员的身份。通过灯泡中内置的摄像头、麦克风和扬声器，主人可以远程监控家庭当中的安全状况，看清楚闯入家门的是熟人还是贼。
显然，智能灯泡只是“智能家居”的一个缩影。它的出现将“智能家居”的概念范畴从传统的家用电子设备，上升到各种家居设备当中。爱立信方面不久前发布的数据则显示，到2020年预计会有500亿互联设备相连。不光是可通电的设备，就连纸张都可以通过人体生物电的传导方式实现与外界联网——这确确实实形成了物物有机相连的“物联网”世界。
瓶颈：平台“破局”有门槛
前景的看好，并不意味着一帆风顺。目前“智能家居”最大的问题就是平台各自为政。几乎每家都有自己的平台，比如创维曾经公布过基于安卓衍生出来的智能家居平台，三星将自己的Tizen系统应用于智能电视，LG方面则推出了HomeChat智能家居系统，魅族Flyme加上海尔U+平台目前聚合了40多个厂家、50多个品类的最新应用，甚至老牌芯片商美国高通公司也趁热打铁推出Qualcomm AllPlay智能媒体平台。
对于普通消费者而言，很少有家庭会购买单一品牌的全套家电、手机等产品，这就意味着不同品牌之间如果不能互通，那么所有设备就很难连接到一起，“智能家居”也就只能停留在概念上了。跨品牌、跨平台之间实现“智能家居”，门槛较高。所以，下一步，很有可能将会形成品牌与品牌之间的平台融合，而手机、互联网企业很可能在其中发挥穿针引线的作用。
物联网的发展涉及产业创新、结构调整和发展方式转变，直接推动国家信息化进程，是改善民生、利国惠民的重要技术手段和推动新兴产业发展的突破口，更是提升国家综合国力的关键。我国有着广阔的市场空间，但国内的生产现状还停留在低附加值的状况，物联网这一新技术的出现，不仅对传感器市场带来具大的潜力，更会对传统行业带来新的发展机遇。 参考文献：
[1】李航，陈后金．物联网的关键技术及其应用前景卟北京交通大学电子信息工程学院
【2】许亿祺．物联网与家电Ⅱ]冲国电器科学研究院
[3】刘鹏程．浅谈物联网与物品编码标准化U]．北京交通大学经济管理学院 [4】崔曼，卢建军，赵安新，卫晨．基于物联网的煤炭企业物流信息平台卟西安科技大学，西安邮电学院
【5]m寿文，李冉．物联港规划与建igU]．北京交通大学交通运输学院 [作者简介]林艳(1980一)，女，辽宁阜新人，学士学位，助理工程师，研究方向：信息系统与信息管理；林源(1985一)，男，辽宁阜新人，学士学位，助理工程师，研究方向：计算机应用。
