物联网关键技术的开发现状及应用前景
时间：2023-06-19 16:45:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
田 旺
（山西华澳商贸职业学院，山西 晋中 030600）
物联网是新一代信息技术的核心，是信息化时代发展的必然结果。物联网作为信息载体，其核心仍然是因特网，但是与传统的因特网相比，物联网的用户端已经向产品与产品之间延伸。近年来，国家对物联网越来越重视，有效推动了物联网技术的发展。
1.1 物联网概念及其特点
物联网是一个物理连接的网络，同时也是广义的互联网网络，可以将全球所有的资讯连结在一起，形成一个虚拟的资讯通信网络。在现实生活中，大部分的物联网都是采用基于信号的传感装置，实现对相关设备的科学、高效控制。而随着物联网的普及，人类已经实现了一种更广泛、更好的交流，不仅可以最大限度地利用网络中的信息资源，而且还能为整个网络提供更多的服务[1]。
物联网具有精确性、及时性、可识别性、智能化等特点。在实际工作中，主要是通过信息感知装置来及时掌握设备的状态，进而实现物品的管理和交流，从而解决人员、物品之间的有效沟通问题。
1.2 物联网的构成
从系统的特定架构出发，物联网可以分为3个层次。
（1）感知层。它的主要功能是感知信息。其中，传感器与控制技术、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术、无线通信技术是物联网技术的核心技术，还涉及到了智能节电、通信协议研究等新技术。
（2）网络层。其主要功能是进行数据的传送。这一层次的数据管理和信息处理技术是物联网系统的核心部分，其主要内容包括数据挖掘、检索、存储以及通过感知数据进行判断和行为的实现。
（3）应用层。其主要作用是对数据进行归类和管理，以实现对应用的全面、特定服务。这一阶段主要是为了发展物联网，通过智能管理和软件开发技术为用户提供多种应用[2]。
1.3 物联网关键技术的开发现状
物联网是继因特网、电脑技术之后的一项重要技术，是第3代信息技术。从1999年开始，到2005年，物联网技术逐渐流行起来，2009年迅猛发展。随着物联网技术的快速发展，其在智能化、感应、计算机等领域的应用也日益受到重视，包括远程环境监测、工业检测、自动驾驶等。
目前，我国的物联网技术发展状况如下文所述。一是政府加大了对物联网的关注力度，并制定了一系列的计划，以推动其发展。如“十四五”规划中，国家把物联网技术列入新兴工业发展规划，并不断完善其行业标准。二是，为推进物联网技术的发展，国内许多大学纷纷开设物联网课程，建立了一个科学的物联网实践基地，让学生深入了解物联网的相关知识和技能，从而提高其应用、维护、组建、管理等方面的能力。
2.1 传感和控制技术
物体的信息感知是实现物联网功能的重要手段，它必须与传感器技术相结合。传感器技术就像一个物品和网络之间的中介传递转换站，它可以把物品信息转化成物联网可辨识的信息。物联网是基于计算机的，而目前计算机处理信息的主要对象是数字信号，因此必须借助传感器把物体的模拟信号转化为数字信号，然后由网络接收和处理。传感器已广泛应用于工业生产、食品生产、环境保护等各个方面，传感器技术正朝着小型化、智能化方向发展，极大地改善了物联网的性能[3-5]。
2.2 RFID技术
RFID技术包括读写器、数据处理装置、RFID电子标签等。通过 RFID技术实现了对目标的快速读取和写入，使其能够实时跟踪和有效管理目标。在RFID中，所有的 RFID都是单一的标识，因此很容易进行识别，便于管理。
2.3 纳米技术
纳米技术是一种在1～100 nm具有一定结构尺度的材料性能与用途的结构。通过对纳米技术的研究与应用，可以让物件更轻、更高、更坚固。更轻意味着通过纳米材料和技术使传感器变得更小巧、更轻便；
更高是指具有高光、电、磁、热等性能；
更坚固是指具有较高机械强度、韧性等机械性能。
2.4 云计算技术
云计算是一种新的技术，它在构建物联网过程中起到了重要作用，可以带来便利、可靠的互联网接入。云计算的优势显而易见，具有高可靠性、可扩展性、低成本、高通用性等特点。而可靠性的提升，就是利用多个副本的容错能力，增加节点的可互换性，从而提升云计算的网络安全。可扩展是指能够动态扩展云计算的能力，从而扩大了物联网的应用范围。
在云计算的运行期间，企业无需为管理和维护支付高昂的成本。事实上，云计算的普适性可以有效提高资源的使用效率，这将有助于用户在云服务中充分利用其价格优势。普遍性是指云计算为非特定的对象提供了应用，因此在“云”的支撑下可以构建出多种多样的应用程序，即使是同样的“云”，也可以支撑多种应用程序。
2.5 信息安全技术
未来的物联网既要确保信息实时、高效的传递，又要确保安全的通信，因此信息安全技术就是要确保网络的安全。在信息大爆炸的今天，必须认真考虑如何确保信息的安全。要从根本上解决物联网的信息安全问题，就必须对其进行有效的信息安全管理。
2.6 平台服务技术
2.6.1 M2M平台
机器对机器（Machine-to-machine，M2M）平台是一个中间平台，它的作用是对终端进行管理和监测，同时也为相应的应用系统提供数据、信息的传输等服务，同时还可以对终端进行控制，实现对网络的科学利用，并对终端的流量进行监测，为终端的远程维修操作提供了便利。
2.6.2 云服务平台
云服务平台在云计算技术的基础上发展，其主要作用就是为各种形式的物联网产品提供了统一的商业展示平台。在云计算技术的支持下，将能够给物联网系统带来大量的运算能力和存储资源，从而实现了数据格式的统一，大大简化了整个体系的开发过程，并通过云计算技术完成了对信息的分散储存与并行处理。而随着物联网的进一步发展，将会带来更多的数字产品与信息，而单一的硬件服务器已经无法满足人们对信息的需要，必须在云计算平台上实现应用。在未来的物联网发展过程中，随着云计算技术的发展，两者的结合将会更加的广泛，数据的收集和处理能力将会得到极大的提高[6,7]。
随着物联网技术的飞速发展，其经济效益、社会效益得到极大的提高。要加快和推动物联网的可持续发展，就需要从核心技术、信息安全、产品研发等多个方面入手。
3.1 核心技术有待突破
随着信息技术的飞速发展，物联网技术已经初具规模，但国内的物联网技术仍处在起步阶段。目前，国内物联网传感器之间的互联技术受到了很大的距离限制，因为它是一种高精度的仪器，需要更好的外部环境，对周围的一切都很敏感。物联网中所使用传感器的存储容量很小，随着物联网技术的发展，需要更多的数据存储和通信能力，而当前的网络容量已不能满足物联网的需求。随着物联网技术的不断发展，将会有更多的传感器应用于信息传递，因此必须对传感器网络的中间技术进行研究和改进。
3.2 统一标准规范的重要性
物联网技术的发展离不开因特网技术。由于不同国家的发展水平以及感应装置技术水平的不同，很难制定出一套完整的国际标准。
3.3 信息安全和保护隐私的问题
在当今的网络技术中，个人信息的安全与隐私权保护非常关键。随着计算机和网络技术的飞速发展，人们的工作和生活越来越方便，但同时也对人们的个人信息和隐私提出了更高的要求。这一问题也将极大地影响到物联网技术的发展。物联网技术是基于感知技术的数据收集技术，如果不能对其进行有效的控制，则将会导致信息的自动采集。同时，由于传感器的识别功能有限，很容易产生无法跟踪的问题，严重威胁到使用者的隐私权。但是，由于网络具有同源异构的特点，使得管理工作很困难，这给保密带来了困难。另外，随着企业的管理和装备水平的不断提升，企业信息化建设的成本也越来越高。
虽然目前物联网技术还面临着一些问题，但是其自身的优点却显而易见。在各行各业中运用物联网技术，可以为企业提供更多及时、高效的信息，增强企业的竞争能力，节约人力资源，创造更大的经济效益。随着科学技术的发展，物联网的应用领域将会更加广泛，其作用也会更加广泛，未来将被用于下列领域。
4.1 医疗领域的应用
当前，我国医药行业正在经历一个关键时期，传统的医疗保障制度已经不能满足时代发展的需要，也不能满足人们对健康的需求。随着物联网技术在医疗领域的广泛应用，其影响将进一步扩大。尤其是在医疗设备管理、医疗服务、医药产品管理、远程医疗等方面，对于提高医院的医疗质量和管理水平有着重要的意义。利用网络技术实现了对患者病情的实时记录、传输和处理。与此同时，医院与医院也能进行信息交换，这将帮助构建一个健全的网络系统。
4.2 物流行业方面的应用
随着我国电子商务的快速发展，对物流的要求也越来越高。物联网的应用是指将商品从供货商转移到需求转移的整个流程。该流程的实施对提高我国物流企业的经营管理水平具有十分重要的意义。就我国目前的物流产业来说，企业信息化水平尚处于初级阶段，企业内部缺少一套完整的 IT信息解决方案，无法及时有效地满足不同客户的需求。
4.3 节能减排方面的应用
近年来，我国经济发展迅速，各项建设都有了很大的成绩，但同时也给资源、环境造成了极大的损失，经济发展与资源环境恶化的矛盾越来越突出，节能减排与应对气候变化的关系越来越密切。如何利用物联网技术来达到节能减排的目的，也是目前国内外学者关注的焦点。
物联网是一种集各种尖端科技于一体的物联网技术。首先，以物联网为基础的能源节约系统使传统的计量方法发生了变化；
电力数据被存储到数据库中，并由以太网向用户传送。其次，利用物联网技术实现了从多个方面、多途径向用户供电的智能化节能系统；
智能的物联网节能系统不但能记录使用者的用电量，而且还能将使用者的用电量进行实时记录。另外，以物联网为基础的智能节能系统也通过反馈机制实现了节能，不仅能对电力系统进行横向、纵向的电力需求分析，而且能对电力系统的实时供电状况进行实时监测。
4.4 电网方面的应用
我国电网覆盖范围很广。电力关系到人们的日常生活，所以对电力系统进行实时监测，保证其正常工作非常重要。而将物联网技术引入到电网的管理中，就能够建立起智能化的电力监控系统，采用多种技术、传感器组成自动化、智能化的电路监测网络，并将其与新的能源技术相结合，实现对各节点的实时追踪。这种方法能有效提高电力系统的资源利用率，同时也能改善电力系统的运行可靠性，实现对电网的实时、科学管理。
4.5 交通管理方面的应用
目前，我国的私人汽车数量日益增多，使得交通问题日益突出，而我国的交通法规还不够完善，存在着许多问题。通过引入物联网技术，既可以对道路上的路况进行实时追踪，又可以安装视频采集装置，对各种数据进行准确、全面的收集，以保证社会的稳定。
物联网作为一个新的技术，已经深入到了经济和社会的方方面面。在今后的发展阶段，将会起到举足轻重的作用。因此，物联网技术将会在人们的生活中无所不在，引领人们迈向一个更加便捷、人性化、智能化的新时代。
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