物联网的结构、技术、应用及挑战介绍

物联网，英文简称为IOT（ Internet of Things），是指将各种信息传感设备与互联网相结合所形成的网络，其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与互联网结合成一个更加智慧的生产生活体系。物联网作为新一代信息技术，必将带来继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。

物联网的结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成，两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后，通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件，然后通过ONS解析获取产品的对象名称，继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助Internet的网络系统，利用在Internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在Internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。

2.1 RFID 技术

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象，并获取相关数据，识别无须人工干预，可工作于任何恶劣环境。RFID系统由阅读器、应答器（标签）和应用系统三部分组成，通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息。阅读器，一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读(有时还可以写入)设备，可设计为手持式或固定式；阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。每个标签具有唯一的产品电子码EPC,EPC码可存入硅芯片做成的电子标签内，并附在被标识产品上，以被高层的信息处理软件识别、传递和查询，进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务。应用系统，一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统，视不同应用要求，对于实时型的智能型控制器，不一定必须要有后台应用系统。

2.2 传感技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。传感技术主要研究关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。传感技术的核心即传感器，它是负责实现物联网中物与物、物与人信息交互的必要组成部分。目前无线传感器网络的大部分应用集中在简单、低复杂度的信息获取上，只能获取和处理物理世界的标量信息，然而这些标量信息无法刻画丰富多彩的物理世界，难以实现真正意义上的人与物理世界的沟通。为了克服这一缺陷，既能获取标量信息，又能获取视频、音频和图像等矢量信息的无线多媒体传感器网络应运而生。作为一种全新的信息获取和处理技术，无线多媒体传感器网络更多地关注于信息的采集和处理，利用压缩、识别、融合和重建等多种方法来处理信息，以满足无线多媒体传感器网络多样化应用的需求。

2.3 无线网络

物联网中物品与人的无障碍交流显然离不开高速、大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术。

2.4 人工智能

人工智能是研究使计算机模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。在物联网中人工智能技术主要负责将物品“讲话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理。

目前国内外物联网的一些应用领域主要包含如下方面。

（1）生态环境的监测和保护。具体的内容有：生物环境适应性跟踪；河流沿线分区域水位监测及相关水资源被污染的信息监控；山区泥石流、滑坡等自然灾害容易发生地方的提前预警；重点保护林区监控内部火险情况和火势大小等。

（2）安全检测与监控。在一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过传感网络实施安全监测。此外，在桥梁、高速铁路等重要基础设施中引入传感网络感知振动频率、湿度等信息可以提前对不安全因素进行预警。

（3）物流管理和配送。随着现代社会的发展，物流和配送业的重要性被提高到了一个新的水平。通过在物流商品中引入传感节点，可以从采购、生产制造、包装/装卸、仓库、运输、配送/分销、销售到服务的供应链上的每一个环节做到精确地了解和掌握。

虽然物联网应用前景不错，但要想全面投入物联网社会的建设，还必须解决以下几个方面的问题。

（1）标准问题。世界各国存在不同的标
准，互不兼容。统一技术标准才能够使物联网在行业内、行业间实现从点到面的，从分散到集中的互联互通。

（ 2）安全问题。当大量的数据用于物-物通信，以及大量的数据用于进行物品以及人的行为模式的数据存储、分析与判断，能否保障数据安全性变得极为重要。

（ 3）协议问题。物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP协议，但在接入层面上协议种类繁多，GPRS/CDMA短信传感器有线等多种通道，物联网需要统一的协议。

（4）IP地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址，因此物联网需要更多的IP地址，IPV4资源即将耗尽，这就需要IPV6来支撑，还需要解决与IPV4的兼容问题。

以上简要介绍了物联网的结构、技术、应用及挑战，由于物联网技术还处于刚刚起步阶段，无论是规划、技术、管理、协调、合作等方面都还有很多不足，物联网的发展前景非常乐观，市场潜力也很巨大，但是这些并非一朝一夕就能够实现，它需要政府、企业、行业协会、媒体乃至公众共同努力。