理论教育 探析物联网的技术架构与智能化控制

探析物联网的技术架构与智能化控制

时间:2023-06-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:尽管如此,物联网技术的发展仍然受到世界各国的高度重视。物联网结构上总体可归纳为三层:感知层、网络层及应用层。二是物联网能进行准确、可靠的传输。三是物联网能够实现智能化处理。物联网提供连接传感器的方式和智能化处理的能力,以实现对物智能化控制。物联网的技术与其他技术的不断融合、与其他行业的不断融合,扩大了物联网覆盖的范围,体现出物联网的系统性特征。

探析物联网的技术架构与智能化控制

(一)物联网的发展历程及现状

物联网还处于概念起步阶段,虽然物联网在很多方面得到应用并且取得很好的效果,但是还远没有达到人类提出物联网的初衷,或者说是远没有达到人类想要通过物联网促成人类社会的革新的目的。尽管如此,物联网技术的发展仍然受到世界各国的高度重视。

从国内看,我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮。至今,物联网的应用越来越广泛,与其他技术、其他行业的深度融合在不断加剧。

(二)物联网的概念

物联网就是物品与物品相连,实质是提高物与人联系的能动性和人对物的感知性,具体而言是所有的物品通过射频辨析(RFID)、红外感应器全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等智能感知辨析技术与互联网,传统电信网等信息载体连成一个覆盖范围更广的“互联网”。实现了物品与互联网和通信网的有机结合,实现了人类社会与物质系统的有机整合,人类可以及时了解自身所需物品的多维信息,如哪里有库存、数量、质量、在途中哪里等。

物联网结构上总体可归纳为三层:感知层、网络层及应用层。物质系统通过感知层、网络层、应用层与人发生联系。物联网通过传感器、RFID等将物质系统纳入网络,而传感器、RFID等则借助自身植入的具有一定感知、计算以及执行能力的嵌入式芯片软件,使物智能化,通过互联网等通信网络实现信息传输和共享,进而使物与物、人与人和人与物实现全面通信。这包括人与人之间的通信,但如果只考虑人的问题,通信发展是会受到制约的。物与物之间需要通信,而且物与物的通信将创造价值,从而也为通信的发展提供动力和机会,即物联网的价值所在。

(三)物联网的特点

物联网是互联网的拓展,将联系人与人的互联网拓展到了物质世界,它包含了传统互联网的所有特征,它与过去的互联网相比也有自己的特点:一是物联网具有全面的感知性。物联网应用多种感知技术,通过部署大量的各种传感器获得信息,每一个传感器就是获取信息的中介,每一个传感器所接收的信息也不同。二是物联网能进行准确、可靠的传输。互联网仍然是物联网的内在基础和核心,物联网借助各种广泛的有线和无线网络实现与互联网的融合,使物的信息能够实时、准确地传递出去,实现物的智能化,进而使传统互联网的覆盖范围得到更加广泛的扩展。物联网可以将终端上的数字化、微型化、智能化的传感器定时采集的信息依靠互联网等通信网络传递出去。因其数据量巨大而构成了海量信息集合,为确保信息传输的及时性和可靠性,物联网需要适应不同的异构网络和传输协议,以实现高速且可靠的传输。三是物联网能够实现智能化处理。物联网提供连接传感器的方式和智能化处理的能力,以实现对物智能化控制。传感技术和智能化处理的广泛结合,使物联网可以更加深入、更加广泛地利用云计算、专家系统遗传算法和模式辨析等各种智能技术,拓展其应用领域。同时,为满足不同用户的多样化需求以及发现更符合需要的应用模式或应用领域,物联网可以从传感器获取的海量数据信息中分析、提取和加工出所需要的数据信息。

物联网的本质特征归纳起来主要有三个方面:首先,具有互联网特征,即对需要相互联系的物一定要能够形成互联互通的网络。其次,具有自动辨析与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动辨析与物物通信的功能。最后,具有智能化特征,即整个物联网系统应具有自动化辨析、自我反馈与智能控制的特征。

对物联网整个系统进行分析,物联网还具有以下系统性特点。一是即时性、连续性特点。人们借助物联网随时随地、不间断地获得物联网世界中物与人的信息,包括属性以及现实状态等信息。二是加强了物质世界的联系,加强了人与物质世界的联系。物联网使物质世界更加普遍地连接以及更加广泛地联系,因物联网的不断拓展,这种连接和联系还在不断加深、加强,这种连接与联系的加深、加强很大程度上也提升了人类的能动性和物的智能化能力,促使人类世界与物质世界更深度的融合。三是物联网更具系统性。物联网的技术与其他技术的不断融合、与其他行业的不断融合,扩大了物联网覆盖的范围,体现出物联网的系统性特征。物联网为人类社会与物质世界提供了联系的纽带,确保整个世界的发展更具系统性。

(四)物联网的经济价值与社会价值

劳动是价值创造的唯一源泉,复杂的智力劳动创造的价值要比简单的体力劳动多得多。物联网通过一系列的协议、技术措施,实现了物与物的沟通、人与物的沟通,从而实现了物的智能化,使物能够自行“动”起来。在劳动方式上、生产资料与劳动者结合的方式上,简化了劳动者的具体劳动步骤,改进了物质资料的生产方式,完善了资源的配置方式,提高了资源的利用效率,创造了更多的价值,这就是物联网创造价值的本质。作为智力劳动创新所带来的技术创新的成果,物联网所创造的价值是不可估量的。

物联网一经提出即被“嗅觉敏锐”的企业嗅到其价值,而且对于物联网价值创造的研究也是从商业模式商业价值等角度展开的。从商业模式的角度,物联网的价值创造是信息采集、传输促使管理和交易模式创新的结果,是新技术革命推动生产方式的改变引发生产效率提升的过程,实现了高效、节能的目标。从商业价值角度看,物联网通过改变物质世界的信息沟通方式、物质世界与人的世界的信息沟通方式,使得信息更加多维、全面地积累价值。物联网在经济生活中的应用主要体现在以下几方面:(www.daowen.com)

第一,物联网对电子商务的推动作用。商家在自己的产品上植入数据信息传感的电子芯片,使消费者在淘宝等购物网站选择购物商品的时候就比较方便。物品从生产厂家制造和包装到运输的整个过程的具体配送情况都可以通过物联网查询到。因为这些信息与地理信息系统和全球定位系统是实时连接的,所以这样的信息集合在一起能够构成一个庞大的物流信息网络。通过扫描在物品上植入的射频辨析标签,管理人员可以获得该物品的相关信息,即可进行生产、包装的管理,质量的检查以及物流信息的检索等。

第二,物联网在交通方面的应用。汽车上植入了物联网电子设备之后,就可以实现对汽车远程控制,比如汽车的自动解锁、导航的启动、车门的开关、意外情况的自动呼叫等。这样的功能使得汽车可以被更好地远程监控。在高速公路收费站采用ETC通道收费,与其他现金通道对比,一条ETC车道约相当于8条人工收费车道的通行能力,有效减少了车辆停车收费所导致的空气污染、燃油浪费等问题。ETC车道的广泛应用可以大大缩短司机通过收费站的等待时间,缓解了车流量过大排队停车导致的高速公路堵塞的问题,极大地便利了人们的出行,也降低了长时间行车的成本,ETC成为交通畅通的重要保障。随着物联网的发展,许多地区逐渐出现了跨多个城市都能使用的一卡通,为人们的长距离出行提供了便利,如为人们出行搭乘地铁公共汽车交通工具提供了极大的便利,也从侧面鼓励了人们多搭乘公共交通工具,减少了环境污染。

第三,物联网在数字图书馆、数字档案馆以及文物保护和数字博物馆方面的应用。在数字图书馆的管理方面,相对于条码辨析数据或者档案来说,使用无线传输的RFID则能够使得各种文献或者文档的管理更加高效、可靠。应用RFID设备进行管理的时候,RFID标签和阅读器将替代条码辨析,自动地定位导航相关文献、档案和书架,智能地对不同的文献、档案进行分拣,这就让图书的借还可以全自动化操作,通过物联网可以查询具体图书和其位置,借书、还书都实现自动化。物联网在文物保护方面更具重要意义,文物的保存对于其环境因素要求很高,其所在环境的光照强度、空气湿度、粉尘比例和气体等都会影响文物的储藏,而物联网可以对这些环境进行长期监控,为文物营造最好的保存环境。

第四,物联网在卫生、医疗领域方面的应用。以RFID为代表的自动辨析技术使得医疗设备和药品等物品能够得到从生产到使用过程的全程监控,提高医疗设备和药品等物品的质量。还可对病人在不同时期的会诊情况进行监控,不仅可以提高医院工作人员的工作效率,也使得病人能够得到便捷的就诊。

面对物联网技术的不断成熟,物联网的应用范围将越来越广泛。物联网作为新一代信息技术的代表,因其具有普遍链接、联系、整体性、系统性等特点,其对社会发展的影响是更全面而深远的。物联网将没有生气的“物”与个人、企业、市场、政府等有机地整合在一起,将各个国家、地区、民族有机地整合在一起,使全球经济、社会发展趋同,形成了一个全球共享经济体,形成了一个真正的“地球村”。

物联网将“物”与“人”(包括个人、企业、政府等)有机整合,使“人”能够感知到“物”更全、更多维的信息,甚至通过“物”感知和获得更全、更多维的其他“人”的信息,同时也增强了信息的流动性,在很大程度上,对于传统市场的信息不完全、信息不完备的情况起到了很好的完善补充作用。市场主体可以通过多方位、多渠道获得其他市场主体的相关信息,从而可在很大程度上避免由信息不对称造成的逆向选择、道德风险等现象。如保险市场保险公司对于投保客户的情况调查便可通过物联网获得信息,通过大数据技术分析信息,对客户准确定位。与此同时,物联网推动了全球一体化的进程,使企业可整合资源趋于全球化,使关联企业、关联产业的联系更加紧密。

社会生产的总过程是由生产、分配、交换、消费四个环节组成的,它们相互联系、相互制约。在实际的生产总过程中,生产关系、分配关系、交换关系、消费关系可能存在严重的失衡,造成一系列的经济矛盾、社会矛盾,而物联网可以促使这四方面的关系更加协同,使这四方面的关系在动态中达到平衡,促成和谐。

(五)我国物联网发展现状

我国物联网的发展阶段历经学习研究阶段、政府推动阶段以及应用推广阶段。随着我国物联网政策的日益完善,物联网逐步产业化。政府对物联网的发展在政策以及资金方面都提供了大力支持,物联网技术迅速进步,物联网产业规模也逐渐扩大,尤其是应用领域不断扩大使相关产业的资源整合不断优化。随着物联网技术的进步、应用领域的不断扩大以及与相关产业融合的不断深入,我国物联网的发展除了具备世界物联网发展的共同特点外,还具备以下特点:

一是多层次的政策驱动是现阶段我国物联网发展的主要动力,同时政府积极参与,推动物联网不断发展。随着世界物联网的不断发展以及物联网给世界带来的变化不断凸显,我国政府越来越意识到发展物联网的紧迫性。同时,我国物联网发展取得的阶段性进展,推进了我国政府发展物联网的信息化。我国政府对物联网的支持力度持续加强,物联网的发展逐步成为推进我国信息化工作的重点。尤其是工业化与信息化的深入融合,推动了经济结构的转型,促进了经济的发展,于是各地政府纷纷响应政策的号召,高度重视物联网的发展。

二是我国物联网各层面技术成熟度不同,传感器技术是攻关重点。总体来看,物联网的技术门槛似乎不高,但核心环节、关键技术的成熟度参差不齐,导致物联网产业标准制定和应用发展迟缓。

三是物联网产业链逐步形成,物联网应用领域逐渐明朗。经过业界的共同努力,国内物联网产业链和产业体系逐渐形成,产业规模快速扩大。安防、交通和医疗三大领域,有望在物联网发展中率先受益,成为物联网产业市场容量大、增长最为显著的领域。

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