浅析物联网的4个关键技术

物联网的4个关键技术

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识别和追踪技术

工业物联网涉及的识别和跟踪技术包括RFID系统、条形码和智能传感器等。一个简单的RFID系统由一个RFID阅读器和一个RFID标签组成。RFID系统具有识别、跟踪和跟踪设备的能力，其越来越多地应用于物流、供应链管理和医疗服务监控等行业。RFID系统的还能提供所涉及设备的实时信息，降低人工成本，简化业务流程，提高库存信息的准确性，提高业务效率。基于RFID的应用仍有很大的发展空间应用。   为了进一步推动RFID技术的发展，RFID可以与无线传感器网络相结合，更好地实时跟踪物体。特别是新兴的无线智能传感器技术，如电磁传感器、生物传感器、船外传感器、传感器标签、独立标签和传感器设备等，进一步促进了工业服务的实现。将智能传感器获取的数据与RFID数据集成，可以创建更适用于工业环境的物联网应用。  

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通信技术

IIoT涉及到无线传感器网络、无线网状网络、无线局域网等多种异构网络。这些网络帮助工业物联网交换信息。网关能够促进网络上各种设备之间的通信，网关还可以用来处理网络上通信中涉及的复杂节点。不同的设备可能有不同的QoS需求，比如性能、能源效率和安全性。许多设备需要电池，因此，降低这些设备的能源消耗是一个首要问题。工业物联网中还涉及利用现有的互联网协议，主要通信协议和标准如：RFID、NFC、IEEE802.11（WLAN）、IEEE 802.15.4（ZigBee）、IEEE 802.15.1（蓝牙）、多跳无线传感器网络、机器对机器（M2M）、传统IP技术如IP、IPv6等。      

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网络技术

无线网络有很多跨层协议，如无线传感器或Ad Hoc网络（AHNs）。由于工业互联网中的设备通常具有不同的通信和计算能力，以及不同的QoS要求，因此，在应用于工业互联网之前，有的需要进行修改。相比之下，无线传感器网络中的节点通常对硬件和网络通信有相同的要求，因此，不需要改变。此外，工业物联网利用互联网支持信息交换和实现数据通信，而无线传感器网络和AHNs不需要使用互联网进行通信。  

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服务管理

工业互联网服务管理是指为满足用户或应用需求而进行的优质物联网服务管理。OSGi平台是一个很好的例子，它应用了一个动态SOA（面向服务）架构来支持智能服务的部署。开发服务网关协议OSGi （Open Services Gateway Initiative）作为一种有效的服务部署模块化平台，被广泛应用于各种环境中（如移动应用、插件、应用服务器等）。在工业物联网中，基于OSGi平台的服务组合可以由Apache Felix iPoJo实现。服务可以分为两种类型：主要服务和次要服务。在面向服务的工业物联网中，可以按照以下步骤创建并部署服务：1）开发服务组合平台；2）抽象设备的功能和通信能力；3）提供一套共同的服务。服务标识管理包括上下文管理和对象分类。工业互联网还可以为网络中的每一个真实物体建造一面镜子。工业互联网还具有面向服务和上下文感知的体系结构，其中每个虚拟和物理对象都可以彼此通信。  

  物联网的5个行业应用

除了显而易见的工厂自动化应用外，本节简要介绍工业物联网在几个行业中的应用。  

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智慧电网

电网包括三个基本功能：电能的产生（发电）、传输和分配。对于传统电网，由于许多因素，如消费者的低效电器和缺乏智能技术、低效的电能输送路由和分配、不可靠的通信和监测，尤其是缺乏储能机制，使得电网存在巨大的能源浪费。此外，电网还面临其它一些挑战，包括不断增长的能源需求、可靠性、安全性、新兴的可再生能源和老化的基础设施问题等等。为解决上述诸多问题，基于信息处理和通信技术的智慧电网便应运而生，而工业物联网在智能电网中将扮演重要的角色。IIoT通过提供智能设备或IoT设备（例如传感器，执行器和智能仪表等）来监控、跟踪、分析和控制，将极大地改善智能电网的效能和安全性等。  

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智慧交通

工业物联网在运输和物流领域将发挥越来越重要的作用。随着越来越多的物体配备条形码、RFID标签或传感器，运输和物流公司可以实现从产地到整个供应链的移动运输实时监控。此外，IIoT有望为交通系统和汽车制造业的转型提供有前景的解决方案。物联网技术可以跟踪交通车辆的当前位置、监测其运动并预测其未来位置。其它的应用，例如使用无人驾驶海上交通工具监控海底状况、穿越海洋收集数据等等。  

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矿业安全生产

由于地下矿山的工作条件，矿山安全问题受到越来越多的重视。为了预防和减少矿山事故的发生，需要利用IIoT对矿山灾害信号进行感知，从而进行灾害预测预警，以提高地下生产安全水平。通过在地表和地下使用RFID和无线通信技术，可以追踪地下矿工的位置，并分析从传感器收集到的关键数据来加强安全措施。另外，可以使用化学和生物传感器对地下矿工进行早期疾病检测和诊断。这些化学和生物传感器可以从人体和器官中提取信息生物信息，并检测有害粉尘、有害气体和其它会引起事故的环境危害。      

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食品供应链

由于食品供应链FSC具有较大的地理和时间尺度、复杂的运营流程，因此，食品供应链具有分散性和复杂性等特点。这种复杂性给食品质量管理、运营效率和公共食品安全带来了诸多问题。IIoT可以精确跟踪食品生产、加工、储存、配送和消费的整个流程。未来的FSC系统将更加安全、高效、可持续。一个典型的FSC工业物联网解决方案包括三个部分：现场设备，如WSN节点、RFID阅读器/标签、用户界面终端等；由分布式计算机网络连接的数据库、服务器、各种软小型计算机等骨干系统；无线局域网、蜂窝网络、卫星、电力线通信、以太网等通信基础设施。由于工业互联网系统提供了无处不在的联网能力，所有这些元素都可以分布在整个FSC中。此外，IIoT还提供了有效的传感功能，以跟踪和监测粮食生产过程。  

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健康服务

基于物联网中无处不在的识别、传感和通信能力，医疗系统中的所有对象（人、设备、药物等）都可以被跟踪并持续监测。通过全球互联互通，所有与医疗保健相关的信息，包括物流、诊断、治疗、康复、药物、管理、财务甚至日常活动等，都可以被有效收集、管理和共享。例如，病人的心率可以由传感器收集，然后发送到医生的办公室。使用个人终端及移动互联网接入等，基于工业物联网的医疗服务可以更具移动性和个性化。    

编辑：黄飞