淺析物聯(lián)網(wǎng)的4個關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的4個關(guān)鍵技術(shù)

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識別和追蹤技術(shù)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涉及的識別和跟蹤技術(shù)包括RFID系統(tǒng)、條形碼和智能傳感器等。一個簡單的RFID系統(tǒng)由一個RFID閱讀器和一個RFID標(biāo)簽組成。RFID系統(tǒng)具有識別、跟蹤和跟蹤設(shè)備的能力，其越來越多地應(yīng)用于物流、供應(yīng)鏈管理和醫(yī)療服務(wù)監(jiān)控等行業(yè)。RFID系統(tǒng)的還能提供所涉及設(shè)備的實時信息，降低人工成本，簡化業(yè)務(wù)流程，提高庫存信息的準(zhǔn)確性，提高業(yè)務(wù)效率。基于RFID的應(yīng)用仍有很大的發(fā)展空間應(yīng)用。 ? 為了進(jìn)一步推動RFID技術(shù)的發(fā)展，RFID可以與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，更好地實時跟蹤物體。特別是新興的無線智能傳感器技術(shù)，如電磁傳感器、生物傳感器、船外傳感器、傳感器標(biāo)簽、獨立標(biāo)簽和傳感器設(shè)備等，進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)服務(wù)的實現(xiàn)。將智能傳感器獲取的數(shù)據(jù)與RFID數(shù)據(jù)集成，可以創(chuàng)建更適用于工業(yè)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 ?

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通信技術(shù)

IIoT涉及到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)等多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)幫助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)交換信息。網(wǎng)關(guān)能夠促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)上各種設(shè)備之間的通信，網(wǎng)關(guān)還可以用來處理網(wǎng)絡(luò)上通信中涉及的復(fù)雜節(jié)點。不同的設(shè)備可能有不同的QoS需求，比如性能、能源效率和安全性。許多設(shè)備需要電池，因此，降低這些設(shè)備的能源消耗是一個首要問題。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中還涉及利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，主要通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)如：RFID、NFC、IEEE802.11（WLAN）、IEEE 802.15.4（ZigBee）、IEEE 802.15.1（藍(lán)牙）、多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器對機(jī)器（M2M）、傳統(tǒng)IP技術(shù)如IP、IPv6等。 ? ? ?

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網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)有很多跨層協(xié)議，如無線傳感器或Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)（AHNs）。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備通常具有不同的通信和計算能力，以及不同的QoS要求，因此，在應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之前，有的需要進(jìn)行修改。相比之下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通常對硬件和網(wǎng)絡(luò)通信有相同的要求，因此，不需要改變。此外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)利用互聯(lián)網(wǎng)支持信息交換和實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和AHNs不需要使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信。 ?

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服務(wù)管理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理是指為滿足用戶或應(yīng)用需求而進(jìn)行的優(yōu)質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理。OSGi平臺是一個很好的例子，它應(yīng)用了一個動態(tài)SOA（面向服務(wù)）架構(gòu)來支持智能服務(wù)的部署。開發(fā)服務(wù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSGi （Open Services Gateway Initiative）作為一種有效的服務(wù)部署模塊化平臺，被廣泛應(yīng)用于各種環(huán)境中（如移動應(yīng)用、插件、應(yīng)用服務(wù)器等）。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，基于OSGi平臺的服務(wù)組合可以由Apache Felix iPoJo實現(xiàn)。服務(wù)可以分為兩種類型：主要服務(wù)和次要服務(wù)。在面向服務(wù)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，可以按照以下步驟創(chuàng)建并部署服務(wù)：1）開發(fā)服務(wù)組合平臺；2）抽象設(shè)備的功能和通信能力；3）提供一套共同的服務(wù)。服務(wù)標(biāo)識管理包括上下文管理和對象分類。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還可以為網(wǎng)絡(luò)中的每一個真實物體建造一面鏡子。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還具有面向服務(wù)和上下文感知的體系結(jié)構(gòu)，其中每個虛擬和物理對象都可以彼此通信。 ?

? 物聯(lián)網(wǎng)的5個行業(yè)應(yīng)用

除了顯而易見的工廠自動化應(yīng)用外，本節(jié)簡要介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在幾個行業(yè)中的應(yīng)用。 ?

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智慧電網(wǎng)

電網(wǎng)包括三個基本功能：電能的產(chǎn)生（發(fā)電）、傳輸和分配。對于傳統(tǒng)電網(wǎng)，由于許多因素，如消費者的低效電器和缺乏智能技術(shù)、低效的電能輸送路由和分配、不可靠的通信和監(jiān)測，尤其是缺乏儲能機(jī)制，使得電網(wǎng)存在巨大的能源浪費。此外，電網(wǎng)還面臨其它一些挑戰(zhàn)，包括不斷增長的能源需求、可靠性、安全性、新興的可再生能源和老化的基礎(chǔ)設(shè)施問題等等。為解決上述諸多問題，基于信息處理和通信技術(shù)的智慧電網(wǎng)便應(yīng)運而生，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中將扮演重要的角色。IIoT通過提供智能設(shè)備或IoT設(shè)備（例如傳感器，執(zhí)行器和智能儀表等）來監(jiān)控、跟蹤、分析和控制，將極大地改善智能電網(wǎng)的效能和安全性等。 ?

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智慧交通

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在運輸和物流領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。隨著越來越多的物體配備條形碼、RFID標(biāo)簽或傳感器，運輸和物流公司可以實現(xiàn)從產(chǎn)地到整個供應(yīng)鏈的移動運輸實時監(jiān)控。此外，IIoT有望為交通系統(tǒng)和汽車制造業(yè)的轉(zhuǎn)型提供有前景的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以跟蹤交通車輛的當(dāng)前位置、監(jiān)測其運動并預(yù)測其未來位置。其它的應(yīng)用，例如使用無人駕駛海上交通工具監(jiān)控海底狀況、穿越海洋收集數(shù)據(jù)等等。 ?

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礦業(yè)安全生產(chǎn)

由于地下礦山的工作條件，礦山安全問題受到越來越多的重視。為了預(yù)防和減少礦山事故的發(fā)生，需要利用IIoT對礦山災(zāi)害信號進(jìn)行感知，從而進(jìn)行災(zāi)害預(yù)測預(yù)警，以提高地下生產(chǎn)安全水平。通過在地表和地下使用RFID和無線通信技術(shù)，可以追蹤地下礦工的位置，并分析從傳感器收集到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)來加強(qiáng)安全措施。另外，可以使用化學(xué)和生物傳感器對地下礦工進(jìn)行早期疾病檢測和診斷。這些化學(xué)和生物傳感器可以從人體和器官中提取信息生物信息，并檢測有害粉塵、有害氣體和其它會引起事故的環(huán)境危害。 ? ? ?

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食品供應(yīng)鏈

由于食品供應(yīng)鏈FSC具有較大的地理和時間尺度、復(fù)雜的運營流程，因此，食品供應(yīng)鏈具有分散性和復(fù)雜性等特點。這種復(fù)雜性給食品質(zhì)量管理、運營效率和公共食品安全帶來了諸多問題。IIoT可以精確跟蹤食品生產(chǎn)、加工、儲存、配送和消費的整個流程。未來的FSC系統(tǒng)將更加安全、高效、可持續(xù)。一個典型的FSC工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案包括三個部分：現(xiàn)場設(shè)備，如WSN節(jié)點、RFID閱讀器/標(biāo)簽、用戶界面終端等；由分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、各種軟小型計算機(jī)等骨干系統(tǒng)；無線局域網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、電力線通信、以太網(wǎng)等通信基礎(chǔ)設(shè)施。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了無處不在的聯(lián)網(wǎng)能力，所有這些元素都可以分布在整個FSC中。此外，IIoT還提供了有效的傳感功能，以跟蹤和監(jiān)測糧食生產(chǎn)過程。 ?

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健康服務(wù)

基于物聯(lián)網(wǎng)中無處不在的識別、傳感和通信能力，醫(yī)療系統(tǒng)中的所有對象（人、設(shè)備、藥物等）都可以被跟蹤并持續(xù)監(jiān)測。通過全球互聯(lián)互通，所有與醫(yī)療保健相關(guān)的信息，包括物流、診斷、治療、康復(fù)、藥物、管理、財務(wù)甚至日?；顒拥?，都可以被有效收集、管理和共享。例如，病人的心率可以由傳感器收集，然后發(fā)送到醫(yī)生的辦公室。使用個人終端及移動互聯(lián)網(wǎng)接入等，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療服務(wù)可以更具移動性和個性化。 ? ?

編輯：黃飛

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