物联网通信技术的研究方向精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇物联网通信技术的研究方向，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：智能电网 物联网 智能通信技术

中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：

现代社会，电力资源是人类不可或缺的能源，但当今社会，能源短缺与环境问题日益突出，发展智能电网是解决上述问题的有效手段。世界上诸多国家重视智能电网的建设，虽采用的建设模式有所不同，但是物联网通信技术已然被很多国家所采用。在电力需求与电力技术研发的双重作用之下，物联网通信技术在智能电网中的应用愈加广泛，并且大有迅速热遍全球之势，应对物联网技术在智能电网中的远大前景，相关领域的研究更有深远的意义。

1 智能电网、物联网概念简述

1.1 智能电网

通过采用现代化的信息手段，实现电网诸多系统，如发电、输电、配电、供电、售电、用电等环节的智能交流，可以将这样的电力网络称之为智能电网。一般而言，智能电网存在如下诸多优势：能够实现自我修复；能够有效抵御外来袭击；能够对用户形成激励，促使他们主动参与电网运作；完善电力系统，减少电量损失；优化资源设置，有效降低电网运行资本；实现对多种发电及蓄电形式的容纳；推动电力市场的繁荣发展。

1.2 物联网

随着科技的不断发展，物联网已然成为互联网不可或缺的组成部分。物联网的概念是由美国教授Kevin Ashton于1999年所提出，经过一定发展，在2005年于威尼斯所召开的信息社会世界峰会上，物联网概念最终形成。通俗而言，物联网是“物物相连的网络”，它的形成需要特定的感知元件，如传感器、射频识别、二维码等，通过对基础网络的运用，实现人与物或物与物间的互联。随着通信技术的不断发展，物联网通信时代已然到来，近乎世界上的所有物体，都可以通过互联网实现交换。

2 物联网的诸多用途

随着现代信息化网络技术的推广，作为网络技术重要组成部分的物联网技术也有颇为广泛的用途，现简略介绍如下。

2.1 智能物流

物联网通信技术在物流领域的应用，以智能配送的可视化管理网络、全自动的物流配送、网络化信息共享平台为主，因为采用了可供分析与模拟的软件，从而形成供应链网络，无论是企业生产地点的确定、采购地点的设置，还是库存分配战略的制定，都能有效地降低配送成本，改善服务质量。

2.2 智能电网

将物联网通信技术广泛应用于智能电网的诸多环节，实现对电力交换情况的改善，以及电网利用率的提升。有了物联网通信技术，能够有效接收风能发电、太阳能发电等分布型的能源进入电网，实现对主网的补发电。我国现阶段已开始实施阶梯性电价，因为智能电网能够实现对用户电力负荷的实时监控，这给用电户提供了自行选择电价及能源类型的权利。

2.3 生态监视

物联网通信技 术还可应用到生态监视领域，如城市大气、饮用水源地、生态补偿等。通过对RFID技术以及视频感知、声学、光学、生物、化学、红外、卫星等传感器的使用，从而实现对监控领域的全面感知，再将所得信息进行传输，利用生态分析、决策支持系统、云计算等智能系统进行处理，从而实现对应用领域的智能监视。

2.4 电子保健

在医疗保健领域，医疗信息化得以体现，这离不开物联网通信技术的普遍应用。电子病历、医学图像存档、通信系统、微机医嘱录入系统与微机临床决策支持系统的广泛应用，能有效减少医疗差错，实现对医疗成本的监控管理，维护病人的隐私，有效延长病患医疗记录的寿命。与上述内容相配合的，还有门诊管理系统、临床信息系统、住院管理系统、物资管理系统、药品管理系统、财务管理系统、人事管理系统、OA管理系统等，从而形成医院的整体信息系统，保障医院医疗的信息化。

2.5 智能交通

世界交通问题令人堪忧，每年因交通事故及交通堵塞所造成的经济损失是极为惨重的，而尾气排放所造成的环境污染也愈加困扰着人们。与传统的交通管理相比，实行智能交通管理，能够有效地减低交通事故的发生率，减少交通堵塞的发生，实现对交通的有效监管，从而减少车辆尾气的排放。

3 物联网技术在智能电网中的应用

3.1物联网关键技术

物联网中主要涉及到的是射频识别技术、无线传感器与聚合技术。射频识别技术是一种自动识别技术，能够通过射频模式信号来自动识别对象，实现对相关数据的获取与采集。极具代表性的是RFID系统，它由电子标签、信息读写器及信息处理系统三部分组成，其工作原理按如下步骤进行：在通过特定的信息读写器之时，物品上所带有的电子标签会被读写器所激活，标签所携带的信息将被无线电波所传输，送至读写器及信息处理系统，实现对相关信息的自动采集。

无线传感器是常用的器件及装置，能够对预定指标进行感知，并依据特定规律将其转换成可用信号。一般而言，无限传感器由敏感元件及转换元件两部分组成。随着现代科技的不断发展，纳米技术及MEMS技术被广泛应用，无线传感器的智能化日益凸显，对物联网智能环境的实现起到巨大推动作用。通过采用一定协议技术，可以为不同无线传感器分配特定的IP地址，形成良好的基础网环境，实现多层传感器间网络信息的融合。无线传感器与聚合技术的应用，形成了新型的网络连接技术，具有低速率、低功耗与短距离传输的优势。

3.2 应用物联网的网络架构

在智 能电网中应 用物 联网智 能 通信技术，网络架构表现为三个层面，即感知层、网络层与应用层。通过感知层，采用以RFID为主的技术手段，来采集智能电网中诸多环节的有用信息。通过网络层，以智能电网中的光纤网为主、线载波通信网为辅，实现对感知层所获取的各类信息的传输，这样的传输可以在广域和局域范围内进行。通

过应用层，实现物联网与电力行业专业技术的深度融合，从而实现对电网的决策、监控以及服务的智能化管理。

3.3 发展前景

对于电网企业而言，智能用电的海量数据也是一种巨大的财富，对于这些数据内在价值的挖掘，是智能用电领域的重要研究方向之一。因为从这些用电数据上，我们可以大体领略到社会的经济发展水平，可以了解用电户的消费能力与社会属性。如通过对长期不用电的家庭数量的统计，我们可以得出该城市房屋的空置率；通过对用户电费缴纳情况的分析，可以得出该用户的信用度。通过采用物联网智能通信技术，对电网企业所获得的数据进行加工处理，以实现其自身价值的挖掘，还可以为政府及社会其他行业提供有用数据，从这个角度讲，电网企业实现了仅是能源服务企业的突破，也成为依据数据分析创造价值的企业。

智能用电在园区、社区及楼宇间的推广是一种必然的趋势，将覆盖到整个城市，形成一种智能能源网络，这便于人们对绿色低碳的生活方式与生活环境的构建，也有益于诸多社会功能的完善与拓展。因为有对互联网、物联网以及云计算等诸多信息通信技术的综合采用，面向整个城市的基础管理网络形成，能够实现对医疗、交通、城市服务、公共安全等诸多领域的支持，从这一角度而言，智能用电又对城市能源管理有巨大的意义。

对物联网智能通信技术的应用前景进行展望，除了要继续加深在智能电网领域的实践之外，还要依据国际智能用电的相关标准，积极与他国进行实际交流，相互借鉴经验，探讨增进领域发展的策略，以实现智能用电的全球化发展。

4 结语

物联网智能通信技术推动智能电网整体发展的重要手段，对智能电网的研究突破，不能忽视了这种通信技术的实践与运用。智能用电呈现全球化的发展趋势，对智能用电的研究工作，如果只局限在国内，不与国际的同行交流与合作，那将无异于闭门造车，是不利于我国智能用电领域的整体的发展的，正因如此，加强该领域国际间的合作与交流是必须的。

参考文献

[1] 王永干.推进信息化领域的行业融合 促进智能电网发展[J].电网与清洁能源，2010(3).

篇2

关键词：物联网；网络；信息；理论；技术

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这包含两层意思：（1）物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；（2）其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0（即Innovation 2.0，是面向知识社会的下一代创新）是物联网发展的灵魂。

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

从中国物联网的市场来看，至2015年，中国物联网整体市场规模将达到7500亿元，年复合增长率超过30.0%。物联网的发展，已经上升到国家战略的高度，必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持，进入科技产业化的过程中。从行业的角度来看，物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信，通过电子产品标识感知识别相关信息，通过通信设备和服务传导传输信息，最后通过计算机处理存储信息。而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场，加总在一起的市场规模就相当大，可以说，物联网产业链的细化将带来市场进一步细分，造就一个庞大的物联网产业市场。所以，想要更好地应用物联网就需要抓好基础理论和关键技术的研究。

一、物联网的基础理论体系研究

物的属性决定了物联网的特性。感知性、智能性、自组织性对于物联网的拓扑结构和网络测量、网络控制影响较大；生态系统特性对物联网的类型、规模和演化方式影响较大；生命周期特性对物联网的健壮性、安全性与可用性影响较大。

物联网是联系自然界和人类社会的复杂网络，普遍存在小世界现象、无标度特性、健壮性、安全性、动态随机性、统计分布性和进化稳定性。有关复杂网络的综述和研究在2005年后不断涌现。研究内容主要包括非线性动态复杂网络系统（物理系统、互联网和相关社会网络）、网络科学理论框架、复杂性与普适性、动力学同步与控制方法等。物联网具有广泛的学科交叉性，研究其规律必然涉及众多学科的背景知识和基础理论。物联网的自反馈特性、“3C”技术特性可以利用现代控制论、现代通信理论、云计算理论进行研究；其复杂网络特性和复合生态系统特性可以利用网络科学、数学物理、系统工程、复合生态系统等理论进行研究。

二、物联网的关键技术研究

物联网涉及的新技术很多.其中的关键技术主要有RFID标签技术、传感器技术、网络通信技术和嵌入式系统技术等。

（一）RFID标签技术。RFID标签技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

完整的RFID系统由电子标签、读写器和数据处理系统组成。当读写器扫描贴有电子标签的物体时，标签被读写器激活通过无线电波将标签中携带的数据传送到读写器再由读写器传送到数据处理系统，完成数据的自动采集工作。数据处理系统根据需求做出相应的数据控制和处理工作。

（二）传感器技术。传感器技术是计算机应用中的关键技术。众所周知，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。作为摄取信息的关键器件，传感器是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段。

如果把计算机看作处理和识别信息的大脑，把通信系统看做是传递信息的“神经”系统的话，则传感器就是感觉器官。所渭传感器，是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能。并使之按照一定规律转换成与之对应的输出信号的元器件或装置。离开了传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现

（三）网络通讯技术。传感器的网络技术分为两类：近距离通信技术和广域网络通信技术。在广域网路通信方面。互联网、2G/3G移动通信、卫星通信技术等实现了信息的远程传输，特别是以IPv6为核心的下一代互联网的发展，将为每个传感器分配IP地址创造可能，也为物联网的发展创造了良好的网络基础条件。

通信网络技术为物联刚数据提供传送通道，如何在现有网络上进行增强，适应物联网业务的需求（低数据率、低移动性等），是该技术研究的重点。物联网的发展离不开通信网络，更宽、更快、更优的下一代宽带网络将为物联网发展提供更有力的支撑，也将为物联网应用带来更多的可能。

（四）嵌入式系统技术。嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3，大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

在信息社会的信息基础之下，物联网为我们国家的信息传播拓展了新的疆界，物联网代表着人们生活方式的转变。根据物联网的内涵可知，要真正实现物联网需要感知、传输、控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动整个产业链或者推动产业链的共同发展。RFID标签技术、网络通信技术、传感器技术与嵌入式系统技术的研究与应用，将直接影响物联网的发展与应用，只有综合研究解决了这些关键技术问题，物联网才能得到快速推广，造福于人类社会，实现智慧地球的美好愿望。

参考文献：

[1]王瑞刚.物联网主要特征与基础理论研究[J].计算机科学，2012，S1.

[2]李旭港.物联网的关键技术与应用前景[J].魅力中国，2010，27.

篇3

关键词：5G 关键技术 网络 移动通信

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（c）-0066-02

第五代移动通信的设计框架涵盖愿景、场景、能力、设计理念、核心技术等多个方面，以“柔性、绿色、极速”为网络愿景。目标场景包括移动互联网、工业互联网和车联网等。为实现上述愿景和场景目标，从两个方面定义了5G能力：一是速率、时延、密度和移动性等性能指标，二是频谱效率、能效效率以及成本效率等效率指标。为了实现这些目标和能力，需要全面定义5G设计原则，涉及香农理论、蜂窝、信令控制、天线、频谱、协议和空口等。用户中心网络UCN和软件定义空口SDAI两个核心概念被明确作为5G系统解决方案的基础，这里UCN通过RAN架构和功能重定义，尝试提供一个拥有公共的高层协议的统一的无线接入架构，而SDAI通过空口不同功能模块的重定义，提供一个具备面向各种差异化业务和场景的定制能力的统一空口。UCN和SDAI中关键技术的性能将被评估和测试，并考虑频谱策略和测试测量技术，以验证5G解决方案是否能达到5G能力目标。

1 5G关键技术

1.1 超密集组网技术

超密集组网将是满足未来移动数据流量需求的主要技术手段。其能够解决5G中提出的无线数据速率提高1 000倍的问题，提高空间谱利用率及增强室内覆盖等问题。随着蜂窝小区覆盖面积的变小，最优站点的位置可能无法得到，同时小区进一步分裂难度增加，只能通过增加站点部署密集度来进行改善，超密集组网通过更加“密集化”的无线网络基础设施部署，获得更高的频率复用效率，从而在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升。其典型应用场景主要包括：办公室、密集住宅、密集街区、校园、大型集会、体育场、地铁、公寓等。随着小区部署密度的增加，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如干扰、移动性、站址、传输资源以及部署成本等。为了满足典型应用场景的需求和技术挑战，实现易部署、易维护、用户体验轻快的轻型网络，接入和回传联合设计、干扰管理和抑制、小区虚拟化技术是超密集组网的重要研究方向。

目前，需要研究适应动态变化的网络动态部署技术、站点的密集部署将需要庞大而且复杂的回传网络，而如果采用有线回传网络，将会导致网络部署的困难和运营商成本的大幅度增加。因此，为了提高节点部署的灵活性，降低部署成本，利用和接入链路相同的频谱和技术进行无线回传传输，是解决这个问题的一个重要方向。无线回传方式中，无线资源不仅为终端服务，而且为节点提供中继服务，使无线回传组网技术非常复杂，因此，无线回传组网关键技术，包括组网方式、无线资源管理等是重要的研究内容。

1.2 D2D技术

随着科技的进步，用户终端的类型也越来越多，其支持的无线通信能力也随之增强，除2G、3G、4G之外，还可以通过Wi-Fi、bluetooth、LTE-D2D等技术来实现终端设备间的直接通信。此外，通过对上述通信技术的协同融合，还可衍生出更多新的应用场景来提升用户体验。

常见的应用场景包括车直接通信、终端间协作通信和数据共享网络等。其中，对于车直接通信：未来车联网不仅包括车与网络之间的远程通信，还包括车车、车路、车人（V2V， V2I，V2P，统称V2X）的频繁交互的短程通信。对于终端间协作通信：在未来无线通信中，不仅网络侧可以相互协作，终端之间也可以相互协作，通过临近终端之间的短距离技术连接，终端之间可以协作互助，互相中转数据。对于数据共享网络：在基站节点的协助下，终端可自发组织建立起互相之间可直接进行数据传输的自组织网络，来进行数据业务的共享。

1.3 massive MIMO技术

MIMO系统通过在发送端和接收端设置多个天线，形成MIMO通信链路。其可以在不增加带宽的情况下增加系统的传输性能。面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数目的进一步增加仍将是MIMO技术继续演进的重要方向。在实际应用中，通过大规模天线，基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束，能够提供更灵活的空间复用能力，改善接收信号强度并更好地抑制用户间干扰，从而实现更高的系统容量和频谱效率。大规模天线技术的研究内容主要包括：应用场景与信道建模、传输与检测技术、信道状态信息测量与反馈技术、覆盖增强技术、资源管理技术等。

1.4 新型多址技术

未来移动通信中，移动互联网和物联网将成为未来移动通信发展的主要驱动力，5G不仅需要大幅度提升系统频谱效率，还需要具备支持海量设备连接的能力。此外，在化系统设计及信令流程方面也提出了很高的要求，这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。新型多址技术主要包括：SCMA，PDMA和MUSA，其通过多用户信息在相同资源上的叠加传输，在接收侧利用先进的接收算法分离多用户信息，以有效提升系统频谱效率，并增加系统的接入容量。

1.5 毫米波技术

毫米波频段一般为30～300 GHz，其具有波长短、频带宽、波束窄、保密性好、传输质量高、全天候通信等特点，可以有效解决高速宽带无线接入面临的许多问题，因而在短距离通信中有着广泛的应用前景。在频谱资源紧缺的情况下，采用毫米波通信能够有效提升通信容量。由于5G的超密集网络，基站间距可能不到200 m。而毫米波具有波束窄的特点，具有很强的抗干扰能力，加上空气对毫米波吸收的因素，可以有效减小对相邻基站间的干扰。

2 结语

5G（第五代移动通信技术）是面向2020年之后的新一代移动通信系统，随着通信技术的不断发展和我国LTE的正式商用，为了满足未来无线数据传输爆炸式的增长，面向未来提供更高速率、更好用户体验的下一代无线通信技术（5G）已经成为了通信业界关注的重点领域。我国应积极参与对5G通信技术的研究，持续推进5G重大专项，加快推进5G研发和商用进程，打造政、产、学、研信息共享平台，及时整合并5G相关领域国内外研发进展最新动态，引导国内相关企业、研发机构及高校在5G各自的优势领域集中发力，寻求5G关键技术的全面突破。

参考文献

[1] 秦飞.演进与创新的5G技术路线[J].电信网技术，2013（9）：11-15.

[2] 冯岩.5G研发争分夺秒[J].中国无线电，2014（1）：32-34.

篇4

【关键词】异构无线网络；无线传感网络；移动通信网络；网络融合

文章编号:ISSN1006―656X(2013)06 -00098-01

一、异构无线网络融合现况

随着信息社会发展的突飞猛进，信息交换已经变成人们生活中不可或缺的重要部分，已经从基本交换需求发展到了便利交换需求。现在，已经有几十种异构无线网络开始投入使用，无线通信技术在进20年内的发展异常繁荣。蓝牙、RFID、UWB、GSM、CDMA2000、HSDPA、T-DMB、DMB-T、EDGE、UMTS、DECT等技术已投入商用，还有一部分比如LTE、wirelessHD、WSN、802.16M和802.20等，也将在不久的将来进入商用。这些无线通信网络被统一称为异构无线网络[1]（Heregeneous Wireless Network）。

对于不同的目标用户和应用场景，选择不同的异构无线网络，尤其是GSM、CDMA2000、GPRS、EDGE、WiMAX、UMTS和PHS等无线网络在全球不同国家和地区有着广泛的时长应用。但是，由于它们彼此互不兼容，从高层的控制和资源管理技术到底层的计入方式都互不相同，这使得电信运营商们需要绞尽脑汁地思考如何才能整合异构无线网络资源从而降低运营成本；而用户常常需要手持多个适用于不同网络的终端，才能保证不同网络间的业务不中断，这给用户和电信运营商造成了很大的困扰。

二、异构无线网络融合的特征

异构无线网络融合是个崭新的概念――在一个通用的网络平台上提供多种业务，尽可能将各种类型的无线网络融合起来，是研究人员一直追求的目标。蜂窝网络与Ad hoc网络的融合、3G网络与无线局域网（WLAN）的融合，都是异构无线网络融合的表现模式，其主要特征就是能够提供多种无线接入技术，使其能相互操作、相互补充，实现异构互连和协同应用，从而极大地提高彼此间的网络性能。

未来异构无线网络融合的主要特征如下：

（一）融合性。

未来的无线异构网络必须能给用户提供更加高速的带宽和更加多元化的业务体验，从而满足用户对于个人通信、网络业务、广播和娱乐等的需求。

（二）全IP性。

随着业务和技术的发展，对IP网的业务需求不断增加，体现在业务的IP化、网络的IP化。软交换IP化已经开始实施，传统的电信网络，以及3G电路域和信令网也具有IP化趋势。此外，全IP性将大大减少异构网络融合的工作量。

（三）移动性。

无线通信领域已经明显呈现出移动化和宽带化的发展趋势，即移动通信向着宽带化方向发展，而宽带的无线接入则向着移动性方向发展。B3G标准化的加速和推进、WiMAX的应用和推进使得这一趋势成为可能。。

（四）异构性。

各种接入技术层出不穷，其自身特点也不尽相同，而由多种网络组成的无线异构网络必须对接入技术取长补短、多种接入技术相互协作，从而提高网络整体资源的利用率，为用户提供更高速的带宽。所以，异构性必定是下一代无线网络的基本特征之一。

三、无线传感器网络与移动通信网络融合的关键技术分析[2]

物联网的发展带动了无线传感器网络与移动通信网络的异构融合，两者融合也是物联网进一步发展急需解决的问题之一。本文将从无线传感器网络与无线通信网各自结构特点出发，针对移动通信网络和无线传感器网络的网络结构和协议栈的差别，对两网融合的网络融合技术、业务融合技术两部分进行详细的研究分析。

（一）网络融合技术

网络融合技术是网络最基本的研究方向，基于移动终端作为汇聚节点的无线传感器网络的路由选择机制设计：研究在终端移动的过程中如何使网络寿命最长、协议的可扩展性等。预测移动终端用户的移动行为，设计无线传感器网络协议并分析性能（如：网络生命周期、传输时延、传感器节点的开销等）：研究基于地理信息位置的移动行为预测和基于网络拓扑的移动行为预测，使整个网络能在传感器节点激活量最少的情况下有效地跟踪到汇聚节点，保持畅通的传输路径，并保证通信路径质量可靠。

（二） 业务融合技术

1.基于无线传感网和移动通信网融合的业务应用协议研究[3]

此研究主要在应用层中展开，为简化应用开发，可以首先从统一的业务应用协议开始入手，此协议是与通信方式无关的面向全网应用的end-to-end协议。

2.基于无线传感器网络和移动通信网融合的移动终端研究

移动终端是将移动通信网络与无线传感器网络相联接的主要设备，同时承载了移动通信网的业务（如：公众业务、M2M业务等），因此，基于两网融合的M2M业务的移动终端必须做到以下几点：

在通信技术上，随着网络无线接口技术的发展，GSM、3G等移动通信网络与无线传感器网络互连，就必须要求该移动终端支持如Wimax、Zigbee、Wifi等多种无线接口技术。

在接口上，该移动终端必须能够提供串口、无线、USB等多类数据采集接口，从而能从各种机器终端获取所需的数据。

在业务上，该移动终端不仅必须具有数据采集、存储、处理、中转和转发的功能，还需具有执行无线传感器网络的重配置、运行、组织等管理功能，此外，还可以支持GSM、3G等具有的公众业务。

四、结束语

本文首先介绍了无线异构网络的基本特性和关键技术，然后从无线传感网络与移动通信网融合的角度分别对两网做了简要介绍，再从两网自身特点分析两网融合的关键技术。通过对现有技术的不断完善，从而加快两网融合步伐，促进物联网技术蓬勃发展，为下一代网络的发展提供可靠支撑。

【参考文献】

[1]R Berezdivin,R Breining,R T Raytheon.Next-Generation wireless communications concepts and technologies.IEEE Comunication Magazine, 2002,40(3):108~116

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关键词：电梯；远程监控；物联网

引言

随着经济的快速发展，城市化进程加快，高层建筑群越来越多，电梯的保有量也随之增长，电梯的安全问题也日益突出。传统的靠维保人员去发现故障和检测故障的方式，一方面会增加维保人员的工作强度，降低效率，另一方面也会增加企业的运营成本。

电梯物联网是综合了互联网技术、移动通信技术等多种信息技术，实现电梯、厂家、客户、维保及政府部门之间的信息共享和数据交换，提升电梯的安全性、可靠性，降低电梯故障率。

1 物联网架构

物联网技术的层次由传感层、传输层和应用层3个层次组成：

第一层：感知层。核心竞争力的网络的整体感知，以电梯NFC和RFID，传感器和其他传感器技术为基础，实现信息采集与识别，其关键在于有更准确、更全面的感知。

第二层：传输层。移动通信网络的广泛覆盖是实现网络基础设施，通过现有的互联网、通信网和各种接入网和专用网，实现数据的传输和计算，关键在于网络和应用特性的优化和改进，形成协同传感网络。

第三层：应用层。提供丰富的基于互联网的应用，如个人电脑、手机等终端设备，以及数据中心的系统或专用网络，实现了广泛的智能应用。

2 电梯物联网关键技术

2.1 物联网的概念

物联网这有两层含义：一是物联网的核心和基础仍然是互联网，网络是互联网的基础上的延伸和扩展；第二，用户终端的延伸和扩展到任何商品和物品，信息的交流和沟通是物理信息。物联网通过智能感知、识别技术和普适计算、通信和传感技术，广泛应用于网络融合，因此也被称为继计算机、互联网世界信息产业发展的第三次。物联网利用本地网络或互联网等通信技术，以传感器、控制器、机械、人员等为对象，通过新的方式连接在一起，形成人与物联网与物联网的对象，实现信息技术、远程控制和智能化管理网络化浪潮[2]。

2.2 传感器技术

电梯本身就是一个智能设备[3]，其本身就包含了多种传感器，如压力传感器、视频设备、涡流传感器、光电感应器、RFID读写设备、温度传感器。除了以上几种，还有最重要的一个感知设备，就是电梯控制系统，它相当于机器人的大脑。

2.3 接入网技术

由于电梯控制柜一般放置在机房或者井道内部，有线网络目前还是存在布线的客观困难，无线网络还是电梯物联网优先考虑的互联网接入技术。目前2G/3G/4G技术已经很成熟，覆盖也很广泛，其中4G的速率可达到几十Mbps，随着流量资费的不断下降，视频传输也可通过4G技术实现。

2.4 数据存储、挖掘技术

随着接入网带宽的提高，电梯物联网的数据量将急剧增大，数据的存储、挖掘也是电梯物联网的一个关键技术。目前，大型数据存储技术有三种典型的方式：

第一是MPP架构模型的数据库集群的使用，对于行业数据的集中，无共享架构，通过列存储、粗粒度索引和大量的数据处理技术，结合MPP架构的分布式计算模型，用于分析应用的完整支持，低成本PC服务器运行环境，因为其拥有高性能、高扩展性的特点，在课堂应用中获得了极为广泛的应用企业。

第二是基于Hadoop的技术扩展和封装，在Hadoop衍生的相关技术资料，与传统的关系型数据库处理难以处理的数据和场景，目前最典型的应用场景是通过扩展和封装Hadoop实现支持互联网数据存储和分析。

第三是一个大数据的机器。这是一个专门设计用于数据处理和分析的软件和硬件相结合的产品，由一组集成的服务器、存储设备、操作系统、数据库管理系统组成，拥有数据查询、处理、分析、优化软件等功能，各种机器的高性能数据具有良好的稳定性和纵向扩展性。

3 基于物联网的电梯监控系统方案

3.1 方案介绍

根据电梯管理和监控的需求，设计了基于物联网的电梯监控系统，为工厂、客户和政府的需求设计。该方案集成了电梯监控、抢救、诊断、报告和现场问题处理，可以有效地提高现场人员处理问题和维护效率。

3.2 系统模块功能

该方案的功能模块功能如下：

（1）电梯模块：主要利用各种传感器，采集电梯各部件的动作参数，如曳引系统电机的电流电压、门系统电机的电流电压、机房的温度等参数。

（2）通信模块：主要利用有线/无线的通讯技术，将电梯数据传输到中心服务器。

（3）存储单元：主要利用大数据的存储方式，对数据进行存储和分析。

（4）远程监控模块：实时展示电梯的运行状态。

（5）预诊断模块：对电梯部件数据进行挖掘分析，提前预判电梯部件可能出现的问题并通知现场维保人员，在下次维保时重点关注该部件。

（6）远程救援：将电梯故障通过短信、电话、微信等方式通知现场维保人员，同时通过视频、语音安抚受困人员。

（7）报表生成单元：将电梯整梯、部件的使用情况、故障情况，通过挖掘存储单元的数据，形成报表，指导厂家检讨部件的质量，同时也可作为现场维保人员的维保指引，还能让客户了解电梯的状态。

（8）现场接受、处理模块：利用平板电脑、智能手机接收中心发出的故障信息、维保指令。根据指令信息，对电梯进行维保或救援。

4 结束语

各种单一技术都有各自的特点，随着计算机技术、互联网技术的兴起，不同技术的融合、互补，将持续给电梯群控技术注入新的活力，使得电梯运行性能不断提高。基于物联网的电梯监控系统，能够及时有效的检测电梯的运行状态，并能提前预判电梯部件的故障，提前对电梯进行维保，提高了电梯的安全性和可靠性。物联网与电梯的结合，能提升电梯的管理水平，提高维保人员的工作效率，降低厂家的成本，具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]翁小辉.基于物联网的车辆监管系统设计与实现[D].吉林大学，2009.

[2]郑松鹤，朱海云，刘鸣.电梯物联网技术的应用[J].电脑与电信，2014（4）：73-76.

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关键词：物联网；移动互联网；无线电频谱资源

中图分类号：U116 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）06-0034-02

1.概述

当前，以物联网、移动互联网、云计算、大数据等为代表的新一代信息通信技术，正在全球范围内掀起新一轮科技革命和产业变革。物联网通过与宽带移动通信、制造技术、新能源、新材料等其他产业技术融合，逐渐由“概念”形成了一定规模的产业。随着物联网产业高速发展，无线技术成为构建物联网网络接入、信息传输最主要方式，随之物联网对无线频谱资源的需求日益增大，而物联网时代大量的无线电设备在同一时间、同一区域内使用，电磁环境变得异常复杂。本文将针对物联网应用中与无线频谱资源相关的问题进行讨论。

2.物联网网络架构

物联网网络架构分为：感知层、网络层和应用层，如图1所示。感知层位于物联网架构的底层，用于对“物”的识别和感知。智能器件从物理世界中获得“物”的信息数据获取，为物联网网络上层提供识别、感知的数据来源。由感知器件携带的通信模块，将信息传输到网络层（层2）。网络层包括接入网和核心网，主要功能是传递数据、路由选择和控制管理。与一般通信系统类似，物联网网络信息传输分公网和专网。利用运营商互联网和移动互联网等公网进行传输，节约了物联网系统搭建成本，厂商只需要部署各自的感知层器件，及各自应用层服务器平台，即可运营物联网应用。应用层处于三层结构的顶端，由物联网应用、及信息处理、应用集成等功能的基础设施组成。

3.物联网关键技术与无线频谱资源需求分析

物联网发展是基于传感网络、互联网、移动通信等信息技术，经过物联网应用需求，将所需元素整合而成，其关键支撑技术主要有：架构技术、通信技术、网络技术、软件服务于算法、功率与能量存储、安全与隐私技术等。与无线电通信及频谱资源相关的技术有：短距离无线通信，以及物联网应用层的大数据和云计算平台。

3.1短距离无线通信

物联网信息从感知层节点到服务器“端到端”的传输，需要物联网底层（感知层）节点通过“多跳”的方式“点对点”的将信息传送至感知层接口，由接口转发向上层传输。短距离无线通信是解决物联网底层节点“点对点”通信的技术，短距离无线通信由于覆盖范围较小、功率较低，对无线环境造成干扰较小。

以无线传感器网络为例，其由一定数量携带传感器和通信模块的节点组成，通过无线“多跳”的方式进行通信。部署的传感器节点通过感知环境，将监测信息报告给汇聚节点，再由汇聚节点往网络侧传输。

无线传感器网络组网使用Zigbee、蓝牙、WiFi较多。Zigbee是基于IEEE 802.15.4的短距离、低功耗通信协议，可工作在三个频段868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中2.4GHz频段是全世界通用、免费的无线电频段；蓝牙协议最大特点是支持低功耗模式，采用调频技术，通信频段为2.402GHz-2.480GHz，也是全球免费无线电频段。无线局域网（WiFi）IEEE 802.11由于传输速率较高物联网感知层，2016年WiFi联盟最新公布的802.11ah标准将采用1GHz以下频段，实现低功耗、长距离无线传输，改善了信号易受建筑物阻碍而影响传输距离和覆盖范围的问题。

3.2大数据、云计算平台和移动互联网

3.2.1物联网信息的云端汇聚与接收

物联网应用的实质是将物理世界的感知转变成有意义的可视性信息，再通过网页、软件客户端、移动客户端等应用平台进行展现。移动互联网应用通过与云端开发接口会话，读取云端信息。物联网应用平台通过开放公共信息接口，利用公共信息接口协议，即可进行相关移动互联网端的应用开发。

3.2.2海量数据的特点及其传输

物联网数据具有实时、动态、海量、颗粒性和碎片化等特点，大数据是物联网时代信息属性之一，当前的计算机网络有能力将海量数据从感知层传送至互联网云处理，而作为网络层接入侧的移动通信频谱资源，成为数据传输瓶颈。根据香农定律，传输速率和频谱带宽成正比，如表1所示，运营商2/3/4G通信技术的演进方向也呈现高速化、宽带化等特点，而利用移动通信网进行物联网数据传输，上行单终端峰值速率成为物联网应用方关注的焦点。传统的移动通信数据业务下行数据量远大于上行数据量，上行业务由于终端功耗和芯片等限制，在发射功率和编码效率方面受限。

随着物联网发展，对于更注重上行业务的物联网应用，将会影响现有网络改造方向使之更适合物联网信息传输。对于下一代移动通信研究方向，也会考虑新型信息产业的因素，将物联网数据特性作为网络演进考虑方向之一。

3.2.3物联网信息传输及与移动互联网融合

物联网信息数据的传输依靠通信网管道，而感知层汇聚节点由于位置往往不固定，或部署有线接入条件受限，一般接人传输网络依靠无线接人。其接入移动互联网的方式，大致可以分为两种：①直接接入：移动终端之间接入移动互联网。此方式使得大量的终端接人移动通信网络，单用户分配到的时频资源被压缩，会对通信质量产生很大影响；间接接入：通过连接其他移动终端接人移动互联网。可穿戴设备需要将数据通过短距离移动通信（如蓝牙、WiFi等）上传至移动终端，再由移动终端通过移动互联网上传同步至云端服务器。

借助移动互联网和智能移动终端的推动，物联网应用得以迅速发展普及，物联网与移动互联网呈现出融合发展的趋势。

4.物联网与移动互联网的融合发展的频谱资源需求

移动互联网将通信和互联网二者结合，在3G时代起步发展，在4G商用后逐渐发展成为产业，其主要面向个人用户市场，侧重提供面向大众的消费。当前移动互联网处于高速发展时期，例如微信、移动支付等成功的产品和服务模式不断向各个行业延伸，传统的互联网企业将研发移动互联网应用作为企业新业务开拓或企业转型方向。处于初步发展阶段的物联网，融人移动互联网元素，将移动互联网作为物联网载体和平台，成为目前物联网发展的创新方向。

4.1物联网产业链划分

物联网主要由设备制造商、网络运营商、系统集成商、平台供应商等组成物联网产业链，产业链的体系构架按感知层、网络层和应用层分成三个网络层。

物联网各层中与频谱资源相关的是网络层，网络层也可分为三层网络：接入网、核心网和业务网，通过无线方式接人的无线接入网需要占用频谱资源。网络层对应的产业链主体是电信运营商，利用运营商现有“管道”（包括无线接人和传输）进行物联网信息传输是目前常用的解决方案。

4.2无线接入网中物联网数据包分类策略

如第3节所述，感知层汇聚节点由于位置往往不固定，或部署有线接人条件受限，一般依靠无线方式接入网络层。通过携带通信芯片的汇聚节点接入运营商网络是物联网应用商比较常用的方式，借助运营商包括无线接入网和有线传输网等在内的移动通信网，构成物联网信息传输的“管道”。

目前基于移动通信网的物联网业务，按数据包大小分类策略进行分类传输，考虑网络特性，小包业务主要承载在2G网络，3/4G与4G+网络未来将主要承载中、大包类业务。为保证物联网应用产生数据流量的可靠性、实时性，运营商往往通过设置QoS（服务质量）方式保证数据流优先发送，这虽然在业务量不高的区域提高了无线网络频谱利用率，但是在移动业务密集的区域增大了网络负荷，会对网络造成一定影响。

考虑到“万物互联”的落地实施以及技术发展趋势，未来也有可能发展适合物联网特性的专有网络、专有频段。目前物联网产业利用2.4GHz和5.8GHz等ISM频段（此频段主要开放给工业、科学、医学三个主要机构使用，无需授权许可）部署物联网专有无线接入网络，但是开放的频段干扰情况较为严重，给物联网产业划分专有频谱资源成为业界的迫切需求。

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关键词：物联网；网络感知；无线传感网络；云计算

1 物联网简介

物联网是继互联网之后的新一代网络技术，是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网形成的一个巨大网络。其目是实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通讯。

2 物联网的结构组成

物联网是融合了传感器、计算机、通信网络、半导技术的物与物之间的互联通信。从技术支撑角度来说，它叫传感网。在整个大网络的范畴中，物联网包含了传感网，而传感器网络作为一个网络模型，与物联网一起完成各种事物间的相互通信，如在民用的车速监测、环境监测中，物联网依靠传感网实现对信息的检查以及对事物的监控。根据网络内数据的流向及处理方式，物联网可分为三个层次：即网络感知层、传输网络层、应用服务层。

2.1 感知层

感知层由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。数据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界中发生的物理事件和数据信息，例如各种物理量、标识、音频和视频多媒体数据。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以提高信息的精度，降低信息冗余度。感知层中间件技术旨在解决感知层数据与多种应用平台间的兼容性问题，包括代码管理、服务管理、状态管理、设备管理、时间同步、定位等。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出反应，实现智能控制。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体，采集信息的来源，其主要功能是完成物联网应用数据采集和设备控制功能，还包括数据接入到网关之前的传感器网络。物联网通过传感器采集数据，通过无线传感网络来实现采集数据的向上传输。

2.2 网络层

网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。网络层可以细分为承载网络层和应用控制层，其中由计算机网络和通信网络构成的承载网络是业务的基础网络。根据应用需求，可作为透明传送的网络层，也可升级以满足未来不同内容传输的要求。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网中数据传输的需要。

2.3 应用服务层

应用服务层由各种服务器组成，主要功能包括对采集数据的汇集、转换、分析，以及用户层呈现的适配和事件的触发等。针对不同的应用，将设置不同的应用服务器。应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互联的应用解决方案，主要包括业务中间件和行业应用领域。其中，物联网服务支撑子层用于支撑跨行业、 跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。物联网应用服务子层包括智能交通、 智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。

3 物联网的部分网络通信技术

在物联网的机器到机器、人到机器和机器到人的信息传输中，有多种通信技术可供选择，他们主要分为有线和无线两大类技术，这些技术均已相对成熟。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网技术。无线传感网（WSN）是集分布式信息采集、传输和处理技术于一体的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视。物联网正是通过遍布在各个角落和物体上的形形的传感器以及由它们组成的无线传感网络，来感知整个物质世界的。

根据目前物联网所涵盖的概念，其工作范围可以分成两大块：一块是体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体的互联，即传感网；另一块是没有上述约束的智能终端的互联，如智能家电、视频监控等。对于智能小物体网络层的网络通信技术目前有两项：一是基于Zig Bee联盟开发的Zig Bee协议进行传感器节点或者其他智能物体的互联；另一技术是IPSO联盟所倡导的通过IP实现传感网节点或者其他智能物体的互联。Zig Bee技术是基于底层IEEE802.15.4标准，用于短距离范围、低传输数据速率的各种电子设备之间的无线通信技术，它定义了网络/安全层和应用层。Zig Bee技术经过多年的发展，技术体系已相对成熟，并已形成了一定的产业规模。

4 物联网与云计算

随着互联网时代信息与数据的快速增长，有大规模、海量的数据需要处理。当数据计算量超出自身IT架构的计算能力时，一般是通过加大系统硬件投入来实现系统的可扩展性。另外，由于传统并行编程模型应用的局限性，客观上还需要一种易学习、使用、部署的并行编程框架来处理海量数据。为了节省成本和实现系统的可扩放性，云计算的概念因此应运而生。云计算最基本的概念是通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统处理。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，提供与超级计算机同样强大效能的网络服务。云计算作为一种能够满足海量数据处理需求的计算模型，将成为物联网发展的基石。

5 物联网的应用

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。科技创新改变生活，物联网以及延伸的人工智能必将为未来带来自便利的美好生活。

6 总结

物联网的迅猛发展及其蕴藏的智能信息服务空间预示着新的变革的到来。物联网带动的不仅仅是技术进步，而是通过应用创新进一步带动社会经济形态、创新形态的变革。物联网产业链将创造巨大的产值，成为后3G时代最大的市场热点。根据物联网的内涵可知，要真正实现物联网需要感知、传输、控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动整个产业链或者说推动产业链的共同发展。信息感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术、云计算等技术的研究与应用，将直接影响物联网的发展与应用，只有综合研究解决了这些关键技术问题，物联网才能得到快速推广，造福于人类社会，实现智慧地球的美好愿望。

参考文献

[1]杨刚，沈沛意，郑春红等.物联网理论与技术.科学出版社，2010

[2]云计算应用直通车.重庆大学出版社，2010

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关键词：Zigbee；web；校园无线网络；智慧校园

中图分类号：TP212.9；TN929.5

随着“数字化校园”建设进展的推进，各个高校都已经基本建设成了基于光纤为主干线路的校园有线网。基于物联网的无线智慧校园网的建设就是在校园已有的有线网络的基础框架上，进一步部署校园无线传感器网络和移动通信网，从而实现校园教学楼、办公楼、学生宿舍、教职工宿舍和其他公共场所的无线全覆盖。无线智慧校园=校园+物联网+云计算+智慧化设备，它通过物联网来实现更加合理和人性化的服务和管理。智慧校园通过物联网实现人与人之间、人与物之间、物与物之间、人与信息资源之间以及信息资源与信息资源之间的通信。它的最高阶段就是校园服务和管理各部分都是由物与物之间智慧化地完成，无需人工干预，从而达到“智慧”状态，向广大师生提供更加人性化的服务。

近几年来，互联网技术与移动通信技术的不断深入发展促使了新一代信息通信技术――物联网的形成与发展。随着物联网技术的研究与应用，利用物联网可以解决传统意义上互联网没有考虑的与物件互接的问题。就此，这将有力地推动校园信息化向下一个阶段――“无线智慧校园”的发展，为高校数字化资源与信息化系统的高效整合提供更有利的条件，更好地为广大师生的工作、学习和日常生活服务。Zigbee技术是其中很重要的一种。

Zigbee技术作为一种新兴的远距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、可愈的双向无线通信技术完全适用于无线校园系统，成为连接各个传感器单元的络技术，其层次化的结构和多样化的功能能够很好地解决物联网中无线传感器节点间网络连接的问题，因此，zigbee技术能够很好地应用于智慧校园网的建设当中，成为连接各个传感器节点的网络技术。

1 关键技术――Zigbee

1.1 概念及特点

Zigbee技术是由Zigbee联盟提出的一种基于IEEE802.15.4标准的短距离、低速率、低功耗的无线通信技术[1]。

由于其层次化的结构和多样化的功能能够很好地解决物联网中无线传感器节点间网络连接的问题，因此，Zigbee技术能够很好地应用于智慧校园网的建设当中，成为连接各个传感器节点的网络技术。其主要具有以下特点[2]：（1）低功耗，可用电池供电；（2）低但可靠的数据传输率；（3）可同时支持多节点的连接；（4）支持动态节点的网络；（5）支持自组织性网络；（6）网络覆盖范围大。

1.2 体系结构

Zigbee网络自上而下分为应用层、网络层、媒体访问控制层和物理层，其体系结构图如图1所示[3]。（1）应用层：该层由应用框架、Zigbee设备对象和应用支持子层组成，其主要负责各个应用对象的运行。（2）网络层：该层主要提供网络管理、路由管理、网络信息转发和网络安全管理等功能，从而形成自组网机制。（3）媒体访问控制层：该层主要为高层提供数据编址、CSMA/CA访问机制、信标等功能支持。（4）物理层：该层主要负责WPAN设备通讯频段的分配，从而避免干扰的产生。

图1 Zigbee网络体系结构图

1.3 网状Zigbee网络

该Zigbee网的组建方式与树型Zigbee网类似，不同的是其各层路由器之间也进行了连接[4]，其结构图如图2所示。

图2 网状Zigbee网拓扑结构图

该网状Zigbee网是基于树型Zigbee网改进的，其具有网络自组织功能，即源节点与终节点之间的通信路径并不唯一，当其中某台路由器发生故障时，该网状Zigbee网络能够启用网络自组织功能寻找另一条替代通信路径[5]。本文采用的技术就是网状Zigbee网。

2 具体设计

基于物联网的智慧校园网主要有以下三种网络组建而成：

（1）校园有线网。该网络是指目前各个高校已经建成的校园主干网，在整个智慧校园网内，该网络主要作为校园主干线路网络，承担校园主干线路的大数据量通信。目前主流的高速网络技术主要有ATM技术、光纤分布式接口（FDDI）、千兆以太网（Gigabit Ethernet）和快速以太网[6]。鉴于快速以太网技术能够有效地支持3、4、5类双绞线和光纤的连接，以及有效地利用各个高校现有的设备，本基于物联网的智慧校园设计方案网仍选用快速以太网作为校园主干网络技术。

（2）校园无线传感器网（WSN）。在整个智慧校园网内，该网络主要作为校园各个局部区域（例如：宿舍楼、办公楼、图书馆、教学楼、实验楼等）的网络，承担着该局部区域无线传感器之间的通信。鉴于zigbee技术是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、高可靠性、可愈的双向无线通信技术和其层次化的结构和多样化的功能能够很好地解决物联网中无线传感器节点间网络连接的问题，因此，本基于物联网的智慧校园网设计选用其作为校园无线传感器网络的核心支撑技术[7～9]。

（3）移动通信网。在整个智慧校园网内，该网络主要承担校园手机短信息的收发。该网络的建设工作主要由智慧校园合作方――移动通信服务提供商负责。

2.1 网络拓扑结构选择

（1）整个无线智慧校园网拓扑结构选择

由于各个校园的规模和建筑物地理分布的不同，其校园网具体搭建方式也各不相同，但其整个校园网的拓扑结构设计可大致相同。

本基于物联网的智慧校园网采用“物理上总线型，逻辑上星型”拓扑结构，如图3所示。

图3 基于物联网的智慧校园网拓扑结构图

（2）基于Zigbee的校园无线传感器网拓扑结构选择

由上一小节的论述可知，Zigbee支持星型、树型和网状三种拓扑结构。其中，星型Zigbee网可看作为简化版的树型Zigbee网，两者都具有逻辑层次鲜明的优点，但同时也存在“整个网络的性能受协调中心的制约、通信路径唯一、通信不可靠”的缺点；网状Zigbee网具有网络自组织能力，具有灵活、通信可靠的优点。

因此，我们在进行智慧校园无线传感器网建设时，可依据各局部区域的实际情况（所需布置传感器节点数、覆盖范围、数据通信量、数据传输速率等）部署不同拓扑结构的无线传感器网络。

下面举一个利用基于Zigbee校园无线传感器网实现学生上课考勤统计的应用事例。图4为该教室设备分布示意图。

图4 教室设备分布示意图

其中，Zigbee协调中心布置于教室中心，每一个携带配置RFID-SIM卡手机的学生作为Zigbee终端设备。考虑到教室组网这个特殊的环境，包括每一个课堂的学生和教师人数较多，使得Zigbee终端分布密集。因此，在此种情况如果部设树型Zigbee网的话，网络数据的传输性能会受到一定的影响，所以这里最好部设网状zigbee网。

通过上面的学生上课考勤统计应用例子，我们可以发现，在终端节点较多的情况下，网状Zigbee网不仅比树型Zigbee网和星型Zigbee网更为灵活和可靠，而且在网络传输更为高效。因此，基于校园终端设备数量较多这一实际情况出发，我们在进行校园无线传感器网组网时，如果不是网络结构较简单，或对终端的数据传输有严格的中继和管理要求时，我们应优先考虑网状拓扑。

2.2 三网融合设计

本智慧校园网采用如图5所示的方案进行校园有线网、基于Zigbee的校园无线传感器网和移动通信网的融合，即通过Zigbee网关设备的使用实现三者的融合。

图5 三网融合示意图

其中，通过Zigbee网关系统总线内置GSM模块来实现与移动通信网的连接；通过提供以太网接口以有线的方式或内置无线上网卡（支持IEEE802.11 a/b/g①）以建立WLAN②的方式来实现与校园有线网的连接。另外，校园有线网通过总的学校网络网关实现与Internet的连接。

3 结束语

本文在研究Zigbee技术和无线智慧校园国内外建设情况的基础上，结合我国无线智慧校园实际应用需求，提出了一套基于Zigbee的无线智慧校园解决方案，旨在解决目前数字校园所存在的校内信息资源整合与共享、自动身份识别、信息化保障机制和安全保障体系的搭建、信息资源及时采集与更新和校内各信息系统集成等难题，为即将实施或正在实施无线智慧校园建设的各大院校提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]王素红.基于ZigBee的无线传感器网络设计与实现[J].电脑知识与技术，2008（33）.

[2]陈东云.为加快我省基础教育信息化标准建设提供优质服务[J].新教育，2011（02）.

[3]马荣飞.统一身份认证系统的研究与实现[J].计算机工程与科学，2009（02）.

[4]郭楚杰.数字化校园中统一身份认证平台的设计[J].湖南工业大学学报，2010（03）.

[5]赵战生.信息安全管理标准发展研究[J].信息网络安全，2011（01）.

[6]邵开丽，周小佳，闫斌.无线传感器网络数据融合技术研究[J].计算机与现代化，2011（02）.

[7]智慧的地球――IBM 动态基础架构白书.http：///cn/express/mig ratetoibm/dynamicinfrastructure/download/dynamicinfrastructure_whitepaper_0903.pdf.

[8]International Telecommunication Union.ITU Internet Report 2005：The Internet of Things.http：//itu.int/pub/S-POL-IR.IT-2005/e.Geneva：ITU，2005.

[9]European Research Projects on the Internet of Things （CERP-IoT） Strategic Research Agenda（SRA）. Internet of things strategic research roadmap[EB/OL][2010-05-12]http：//ec.europa.eu/information_society/policy/rfid/documents/ in_cerp. pdf.

注：

①802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。

②无线局域网络（Wireless Local Area Networks；WLAN）是一种便利的数据传输系统，它是利用射频（Radio Frequency；RF）的技术取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络。

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关键词：物联网；电子商务；发展模式；探究

中图分类号：F713.36

电子商务业有力地推动了物流业向电子信息方向发展的进程。物流业向着电子商务化方向发展那必然是大势所趋，然而物流业电子信息化的发展模式以及如何实现这种电子信息化，值得我们深入地探索和研究。物联网技术这一新兴的信息产业技术，务必要全面彻底地融入到人类社会中，为人类的便利生活提供信息化的高效的服务。

1 物联网技术

1.1 物联网技术的概念

物联网是按照计划好的协议通过一定的传感设施，把多种网络联系起来实现通信信息的交换，完成智能化定位识别、监控跟踪和有效管理的一种新兴网络。简而言之，就好比电脑上插了上网卡，给所有的“物”都加上一个唯一的标识，这个标识通过RFID射频识别技术和其他的信息技术与外界庞大的网络连接，进而监控和管理“物”的状态。这既是一种新兴的技术，又是云计算领域里信息技术的拓展和延伸，是一种动态的资源管理器。

1.2 物联网的关键技术

感知与标识技术，这一技术主要指的是传感方面和识别方面的技术，是采集真实世界里的基础的数据，并把这些数据传送给传感器系统，使用该系统对这些数据进行感知和识别，这是物联网技术实现的基础技术。这当中，传感技术指的是使用传感器设备对无线传感覆盖的范围进行数据的采集，这些要采集的数据包括地理位置和物体状态等数据。识别技术主要指的是采用射频识别技术这一基础，结合唯一标识的码识别相关的数据。

网络通信的技术，物联网中的“物”“网”的互联的要点是实现信息的实时处理和通信。在物联网中，处理好信息通信和实现服务支撑主要依赖的就是网络通信技术。现如今，互联网技术作为网络通信技术的基础，研发出满足物联网通信机制和协议的相关技术，把物联网和主干网络的接入以及融合的这一问题彻底地解决。

计算与服务技术，物联网要给用户提供强有力的数据计算的能力和智能化服务的能力这些主要功能。正是因为此，又加上越来越多的用户和企业融入到网络这个平台上，于是大量的数据需要处理，所以物联网技术研究便侧重在计算与服务技术上了。要想数据量大这一问题得到妥善的处理，就要结合云存储、云计算这些新兴的技术处理海量感知到的信息，来实现物联网大量数据的处理，更好地为电子商务这个平台提供有效的服务和支撑。

1.3 物联网在电子商务业的应用

电子商务业，人、财力、实体商店及其商品统称为“物”，全部数据包括购物记录、资金的电子支付、实体店商品的进销以及库存的对接、价格的实时变化等行为被统称为“网”，“物”“网”的连接实现便是物联网。数据的实时处理和信息的共享且透明化，整个商务行为成为环状，提高了产业的发展水平。电子商务业是从传统的零售业发展而产生的一种商业模式，但其信息自动化、远程实时处理的水平都较低。尤其在货款支付、物品配送和产品的质量这些问题上，严重地阻碍了电子商务业的发展。

货款支付时，多数的网上购物者使用网上银行或者银行周边的自助终端设备转账来实现货款的支付，这种支付方式在偏远人口奚落的地区极为的不便，于是物联网电子商务业中基于手机的移动支付大大地克服了这些不便，并通过手机验证保证了资金的安全，比起传统的互联网，有了更多的支付的点对点的信息通道。

物品配送时，常常是人工来做，有时候由于操作耽误或由于一些原因致使货物不能及时到达购物者的手中，购物者和卖家都了解不到货物物流的准确信息，导致卖家的信誉受损，买家的不满。

还有就是产品质量方面的问题，购物者缺乏专业的知识，对商品的真假难以辨别，给那些违背信誉的商家有了可乘之机，于是增加了网上购买商品的风险，制约了网上零售业的进步和发展。然而基于物联网技术的电子商务业对此给出了有效的解决措施，建立产品的生产源和打上产品的惟一标识码，用户就能够很清楚地了解到商品的质量问题和具体的来源，以断定产品的真假，又能够减少用户被蒙骗的机率，促进用户在电子商务业的消费，推动电子商务业的发展。

2 基于物联网的电子商务发展模式

电子商务的模式可分为以下几种类型：传统的模式有B2B（企业对企业）模式、C2C（消费者对消费者）模式、B2C（企业对消费者）等，新兴的模式有ABC模式、C2B（消费者对企业）模式、B2M（企业对市场）模式等类型。

2.1 我国电子商务的现状

我们国家的电子商务业开始的比较晚，然而发展却是稳定向前的。近些年以来，通过电子商务平台的市场交易数量在不断地增加，新型的电子商业模式还需要我们积极地创新和使用。首要的是，物联网这一产业链的组成非常的繁琐，涉及的范围非常广，包括银行自助终端、应用程序开发商、网络运营商家、终端用户等各个环节，各个环节都想要得到最佳的收益，使得各商家之间的合作有一点点的难度。再者就是我国的物流行业依旧使用现行的不利的传统模式，不能实时地获取信息，在有延误时可能会导致一定的麻烦，于是建立一个可行的物流体系乃是当务之急。我们国家的电子商务业的发展正要腾飞，商业模式也由传统的电子商务向新型的电子商务模式转变。

2.2 新型的电子商务模式的定义

ABC模式是电子商务模式一种新型的商务模式，ABC分别指的是商/Agents、企业/Business、消费者/Consumer，它是继传统的电子商务模式（B2B（企业对企业）模式、C2C（消费者对消费者）模式、B2C（企业对消费者））之后的新型电子商务模式。它是由商（Agents）、企业（Business）和消费者（Consumer）三者共同建立的把生产经营及消费集合为一个整体的电子信息自动化的平台。三足鼎立，角色可以互相转换，在这个平台，生产者，消费者，经营管理者，企业合作者，大家向着共同的利益拧成一股绳，实现多家企业的合作共赢。淘众福这一模式就是全球最先出现的ABC模式。

C2B（消费者对企业）也是新型电子商务模式中的一种，也就是消费者对企业（customer to business）的商务模式。这种商务模式最先从美国出现并逐渐流行开来，因此这种（消费者对企业）C2B的模式值得我们大家共同探讨和研究，为我们商务模式的增进做出努力。C2B（消费者对企业）这种模式的核心，是将分散分布的数量却很多的用户组织起来形成一个集合，来转变B2C（企业对消费者）这种模式中消费者单独地支付价钱的弱势的地位，使消费者能够按照几近批发价格的价钱买到所需的物品。现下，还没有企业能够彻底地采用这种商业模式。要想使这种模式为我们所用并付诸实践，我们还需要做出巨大的努力来挖掘这一商业模式带来的潜在利益。

2.3 对新型电子商务模式C2B的分析和探讨

C2B（消费者对企业）这种模式的实现需要人们发起对物品需求的愿望，大家自觉地聚集在一起内部讨论购买的数量和适当的价格，制定出所需求的物品的计划，然后根据计划的需求选择比较好的商家企业，开始和商家谈判议价以买到价格合适的逼近批发价格的商品。最后消费者群体分配各自购置的物品。C2B模式是一个非常不易做成功的电子商务模式，当中个人资料的泄露是导致其失败的最大因素，假如有破坏者破解了网页的源代码，并种下木马或者病毒到网页上，当购物者填写个人资料时，破坏者便可趁机盗窃到购物者的资料。于是保护顾客的个人资料的安全是电子商务要解决的最重要的问题。要是卖家不能够为用户提供安全的保证的话，这家网店就很快会被取缔，取消开店经营的资格。

还有一种对C2B的说法，也就是根据以消费者的意愿进行的电子商务模式，也称之为网络代购。现今一般的网络代购的形式有远距离代购，特别是其他国家像韩国商品的代购，这是从中国开始逐渐地流行起来的C2B消费者对企业的电子商务模式，这种模式越来越受到大家的关注，是一种可以尝试的新型电子商务模式。

3 基于物联网技术的电子商务发展的关键问题

在电子商务中，应用物联网技术，虽然有效地解决了货款支付、货品配送和产品质量好坏这些问题，但遗憾的是当前我国的物联网技术，在电子商务领域的应用还处在不成熟的阶段，在一些方面还有很多的问题要处理。

应用物联网技术的电子商务，简单地说，就是把某种智能的传感器装嵌入到“物”中，再之后就是将物联网技术与当前的电子商城结合起来，利用云计算技术，对“物”进行实时的管理和监控定位，实现自动化的物流管理功能。基于物联网技术的电子商务的交易过程很复杂，这是显而易见的，然而这一过程变得透明智能化，简化了网络平台的工作，节省了人力物力。特别地能够实时地把握客户购买产品的状态信息，解决了买家不能控制产品质量好坏的问题。所以在电子商务中运用物联网技术能够促进交易的生成，能够使这个整体的商家获得最佳的收益，买家获得最大程度上的满意，这便是基于物联网技术的电子商务的最终目的。

4 结束语

紧跟计算机和互联网的脚步，物联网技术也随即涌现出来，这必然性地推动了电子商务行业的跨越式发展。建立以物联网技术为基础的电子商务行业的平台，对于推动电子商务行业的发展有着重要而又深刻的战略意义。除此之外，还有三网融合、物联网技术、云计算能力等这些方面加大力度，努力地研发设计出相关的促进交易生成的应用。我们大家都相信并且期待着“物”“网”这一时代的到来，既极大地推动着电子商务行业，又使网络市场交易额连年稳定增长。

物联网技术的实现，为我们的电子商务业带来了新的机遇和挑战，机遇如上面所说，而带来的挑战也是我们要积极主动地区应对的。随着电子商务行业的进步，网络上随之出现的钓鱼网站和非法网页越来越多，稍有不慎便会侵犯到人们的财产安全。这种挑战是我们以前没有遇到过的，需要我们自己探索出应对诸如此类问题的措施和方法，重要的是商家要保管好购物者的个人资料，以及防止黑客侵袭到自己的网页，来避免潜在的麻烦的出现。

参考文献：

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篇10

关键词：智能家居；电力载波；RS-485；ZigBee；WiFi；GSM/GPRS

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）02-00-03

0 引 言

智能家居是一种居住环境，其基础是住宅，其目的是构建高效的住宅与家庭日程管理系统，其手段是利用网络、布线、音频、自控、安全等一系列技术将家居生活有关的设施集成。

作为一个新兴产业，智能家居还未真正进入成长期，市场消费观念还未形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，在消费者的观念形成后，智能家居市场未来拥有无穷潜力，产业前途无量。正因为如此，越来越多的智能家居生产企业开始投入对行业市场的研究，特别是对企业成长环境和消费者需求变化的深入研究。随着科学技术日新月异的发展，数据通信技术迅速向智能家居渗透。居住环境信息获取和传输技术需要运用适宜的现代通讯手段来实现。按通信技术传输介质的不同可分为有线和无线两种方式。有线通信方式具有系统可靠性高、抗干扰能力强等优点。但传感器与执行机构数量多且分散，导致布线复杂、维护困难。无线通信以组网灵活、无需布线等优点在智能家居中逐渐兴起。智能家居中常见的有线方式有电力载波和以太网等，无线方式则包括ZigBee、WiFi、GSM/GPRS、无线射频技术等，本文对这些通信技术在智能家居领域中的应用进行了综述。

1 有线通信方式

有线通信方式具有稳定、安全和高速等优点，但存在设备移动性差和布线繁琐、布线成本高等不足。常用的有线通信方式有电力载波和以太网等。

1.1 电力载波通信

电力线载波（Power Line Carrier，PLC）是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线就能进行数据传递。

马乐等（2013）[1]设计了基于物联网体系的智能家居系统，以Internet和GSM为远程控制基础，以RF无线射频技术为近程控制手段，以PLC为通讯总线，解决家庭内部点对点高速多媒体数据传输的问题。罗玉平等（2014）[2]设计了基于电力线载波通信的智能家居控制系统，系统以STM32主控制器为核心，内嵌Web服务器，结合GPRS网络、电力载波通信技术以及传感器技术可实现远程智能控制。宣航（2015）[3]开发了基于物联网的智能家居监控系统，该系统基于电力线载波通信技术，以TOP6410开发板为核心，以OFDM调制技术为基础建了智能家居系统的硬件体系结构和软件平台。

1.2 以太网

以太网（Ethernet）首次由罗伯特・梅特卡夫和施乐公司帕洛阿尔托研究中心的同事研制，如今已成为最流行的通信协议标准。以太网可以分为标准以太网、快速以太网、千兆以太网以及万兆以太网。

南春辉等（2013）[4]设计了基于Web技术的嵌入式智能家居系统，通过构建Web服务器对家居设备的工作状态进行记录和控制，内部家居通过以太网相连，以Socket协议与服务器通信。陈玮等（2015）[5]设计了基于Andriod平台的智能家居系统，将云计算中心与路由器用以太网连接，使用内外网通信方式，当家庭宽带不可用时仍能通过内网实现对家居设备的控制。侯维岩等（2015）[6]设计并实现了智能家居网关及其Web控制软件，提出了一种能够同时兼容ZigBee、Bluetooth和以太网，并能方便操作的B/S智能家居控制系统。

1.3 RS-485总线

RS-485是串行数据接口标准，1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

陶莉等（2007）[7]设计了基于RS-485总线的智能家居系统，采用RS-485总线的主从网络实现了以PC机为家庭网关的基于RS-485总线的智能家居系统。徐锋等（2009）[8]设计了智能家居远程控制系统，以ARMLPC2364为核心，由MAX3088构成RS-485接口，不仅可以节省开支，其省电节耗效果也十分明显。刘Z（2010）[9]设计了基于PXA270-Linux的智能家居系统，通过运用RS-485总线接入各种传感器模块的思想，实现了家居安全报警、家用电器及照明系统远程控制。张小贝等（2012）[10]设计了基于嵌入式控制和RS-485的智能家居系统，具有良好的应用性。张玲（2014）[11]设计了基于STM32的智能家居系统，各智能产品通过RS-485总线方式和控制器通讯，具有控制方式多样灵活、模块功能可扩展性强、设备操作简单易行等优点。

RS-485接口具有良好的抗干扰性，按其接口组成的半双工网络一般只需两根连线，长的传输距离和多站能力等使其成为首选的串行接口，但RS-485总线的主从和半双工工作方式难以实现各节点之间的数据交换，且存在效率低、实时性差等问题。

2 无线通信方式

与有线通信方式相比，无线通信网络是一种以数据为中心的自组织无线网络，具有可快速临时组网、拓扑结构可动态变化、抗毁性强、无需架设网络基础设施等优点。常用的无线通信方式有ZigBee、WiFi、GSM/GPRS、无线射频技术等。

2.1 ZigBee技术

ZigBee类似于蓝牙，是一种新生的短距离通信技术。与蓝牙高昂的价格，组网复杂等特点不同，ZigBee成本低、功耗低，且组网方便，因此许多厂商都对其感兴趣。ZigBee遵循IEEE 802.15.4标准，工作在204 GHz的频段上。

运用这种技术将智能家居中的各种电子设备组成一个无线传感网络，从而快捷方便地对居住环境参数进行自动监测，意义重大。辛海亮等（2013）[12]设计了一种基于ZigBee的物联网智能家居控制系统的总体方案，以Linux系统为核心，以ZigBee无线通信技术进行信号传输并以GPRS通信技术进行系统远程监控。高鹏等（2014）[13]设计了基于ARM和ZigBee的智能家居监控网络，在家庭内部通过基于德州仪器CC2530无线收发芯片的ZigBee无线网络将家用电器与其他监控设备连接在一起组成无线家庭网络。庞泳等（2014）[14]设计了基于ZigBee的智能家居改进系统，通过改进的MAC协议与ZigBee数据帧结合，对网内不同数据类型采取针对性处理措施，使系统具有较低的功耗和较高的安全性。季建华（2015）[15]设计并实现了基于物联网的智能家居远程监控系统，同时又以JN5139芯片为核心设计了各ZigBee终端节点，采用星型网络实现ZigBee无线组网。Chatura等（2016）[16]基于ZigBee设计了低复杂度展频智能家居网络体系，提升了共存能力，增强了多径衰落影响下的鲁棒性。Raafat等（2016）[17]基于ZigBee面向残疾人设计了可配置的智能家居控制系统，结果表明，该系统可为残疾人提供更好、更便捷的生活方式。孙正凤等（2016）[18]设计了基于改进ZigBee路由算法的智能家居控制系统，仿真表明，当节点数越多，改进的算法可减少30%的能耗，并且随时间的增长，死亡节点数将降低10%，有效均衡了网络负载。

应用ZigBee技术可通过无线传输方式实现每个节点家居环境控制器与管控计算机的组网及灵活的网络数据传输，提高了智能家居系统的灵活性和可靠性，并大幅降低了成本。

2.2 无线WiFi技术

WiFi （Wireless Fidelity）网络符合IEEE/802.11b协议，由AP（Access Point）和无线网卡组成，组网方式较为简单，具有无线接入、高速传输以及传输距离远等优点。

董思乔等（2015）[19]设计了基于WiFi构建的智能家居控制系统，采用PC机和智能手机作为基本硬件平台，辅以WiFi插座和WiFi智能传感器来实现智能家居控制系统。应闻达等（2015）[20]提出了家庭网络中智能家居设备无限快速连接技术，经测试，无线连接所需时间为10～20 s，连接成功率几乎为100%，明显优于基于多播或广播的WiFi一键配置技术。乔季军等（2015）[21]设计了融合ZigBee和WiFi无线技术的智能家居系统，研究了采集数据的程序开发、单片机系统的底层编程和数据传输校验等软件程序。Wang等（2016）[22]设计并实现了基于iOS的智能家居声控系y，手机通过路由器的WiFi信号向终端发送指令。贾阳静等（2016）[23]设计了基于Android和WiFi通信的智能家居系统，采用具有Android操作系统的智能手机或平板电脑作为家居控制终端，通过无线路由器搭建智能家居系统平台。

智能家居充分利用现有普及的WiFi网络资源，极大地扩展了信号的覆盖面积，组网成本大大下降，加之其固有的传输速度快的优点，在消费者中具有较大普及潜力。

2.3 GPRS/GSM通信技术

GPRS（通用分组无线服务）是一种收费的数据承载业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术，其传输距离远、稳定性较好、传输速度快，一般用于远距离实时通信。

Zhang等（2013）[24]设计了由SMS控制的智能家居系统，通过手机短信发送一系列指令，实现远程监控家居系统。刘练等（2014）[25]设计并实现了基于App的智能家居环境监测系统，传感器将污染气体及PM2.5浓度信息通过GPRS传送到后台服务器。武一等（2014）[26]设计了基于GSM和ZigBee技术的智能家居系统，通过GSM网络实现用户手机对智能家居的远程监控。实验表明，该系统具有功耗低、可靠性高、易扩展、使用方便等优点。曹梦龙等（2014）[27]设计并实现了基于Internet和GSM的智能家居网关，系统重要的报警信息可以通过手机模组以短信的形式及时发送至用户的手机上。R.Gnanavel等（2016）[28]针对老年人设计了无线传感网络智能家居系统，其中，GSM用于紧急情况下向就近医院发送短信。

GPRS/GSM通信方式适合远距离且不具备有线网络情况下的数据传输，采用包交换的优点是在有效数据需要传送时才会占用频宽，还可以以传输的数据量计价，对用户而言，这是比较合理的计费方式。

2.4 RF无线射频技术

无线射频是20世纪90年代兴起的一种非接触式自动识别技术，其识别系统主要由电子标签、读卡器、上位机组成，通过射频信号识别标签并获取信息。

刘杰等（2012）[29]实现了利用433 MHz射频通信技术的智能家居系统，测试结果表明，使用433 MHz射频技术可以很好地解决传输能力和频带资源分配问题。曾艳等（2014）[30]设计并实现了智能家居RF通信模块的问题，测试表明，该无线通信模块能够满足低成本、低功耗和远距离无线传输的要求。曾明如等（2015）[31]设计了基于ARM和nRF905组网的智能家居系统，系统对射频数据传输协议进行了设计，给出了室内多个微控制器的组网方案，万能遥控器通过射频信号实现对家电的近距离控制。曾明如等（2015）[32]设计了基于ARM和RF无线技术的智能家居系统，控制信息以射频信号的形式发送到无线通讯节点或智能插座，试验结果表明，各家电能够响应相应的控制要求。葛阳等（2015）[33]设计并实现了智能家居433 MHz射频通信协议栈，并详细讨论了协议栈的工作原理。

3 常用通信技术比较

上述7种作为智能家居系统常用的通信方式各有特点，在不同的应用场景可以发挥各自优势，扬长避短，也可以将这7种通信方式进行组合，实现高效、远程传输的目的。常见的是将适合近距离的通信方式和适合远距离传输的GPRS/GSM相结合。

有线通信具有高可靠性、速度快、稳定性高等优点。但布线繁琐、成本较高。无线通信方式具有设备移动性好，不需或只需少量布线的优点，但存在易受环境影响和延迟较大的不足。

从发展角度看，无线通信将是智能家居系统重要的研究方向。各种通信方式的性能比较见表1所列。

4 结 语

本文介绍了几种智能家居系统信息传输方式，包括有线及无线传输方式，比较了他们的优缺点，并提出了未来发展的趋势。信息传输是智能家居系统不可缺少的组成部分，合理选择信息传输方式对整个智能家居系统起着重要作用。随着网络技术和通信技术的发展，各种技术相互结合，发挥各自优势。结合后的数据传输技术可实现优势互补，既能充分发挥各种技术的突出优势，又能最大程度发挥整体效应。无线网络是未来的发展重点。

⒖嘉南

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篇11

【关键词】水产养殖 物联网 嵌入式系统 ZigBee

在名贵水产品育种和养殖中，除了饵料的准确投放外，对水质的要求也很高，水的温度、溶氧量、氨氮浓度、浑浊度、PH值等参数的实时测量[1]和控制是一个十分关键的问题。有的参数容易获得，比如水位高低[2]、浑浊程度肉眼就可以看到，有的参数，比如溶氧量、氨氮浓度、PH值，单凭经验很难精确和实时的估摸，需要借助仪器才能测知。现在的做法是，养殖户购买单独的仪表分别测量某个参数，市售的仪表有手持式的PH计、溶氧计、氨氮计，虽然也出现了在线式的测量仪器，但是这些设备在使用上还是存在一些问题。手持式仪表虽然携带方便，但是不能长时间在线测量，只有用户觉得水质异常时才主动监测，所以测量不及时。而现有的在线测量的仪表功能又比较单一，比如只能测量溶氧量或者氨氮量，用户必须购买所有这些不同厂家生产的测量仪器然后分别得到测量的结果，不能实现长时间多参素的连续测控，并且需要人的频繁的参与，不能满足生产的自动化管理需求。为此，我们提出了物联网技术为核心的水温、溶解氧浓度等水体多环境因子自动监控系统[3]，能连续在线测量多个水体参数，并根据用户对测量阈值的设定自动开启或关闭水阀、增氧机等相关设备或报警。在测控单元还进行各参数的补偿和数据处理，有效地提高了测量准确度和控制的时效性，另外根据用户的要求增加了存放历史数据的上位机。

一、ZigBee技术与物联网

水产养殖户需要随时了解水池的物理状况，也就是水塘各参数通过互联网或者移动通信网呈现在用户面前，其实就是物联网技术的水产养殖应用。物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，通过各种有线通信、无线通信技术或者移动通信网络与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制，在这种互连中，物联网需要解决的是最后100米的问题，ZigBee[4]技术是目前公认的最后100米主要技术解决方案，它比现有的WiFi、蓝牙等无线技术更加安全、可靠，同时由于其组网能力强、具备网络自愈能力并且功耗更低，ZigBee无线技术的这些特点非常适合物联网的发展要求。

ZigBee协议是在IEEE 802.15.4标准的物理层和媒介层基础上增加网络层和应用层组成的，网络中的所有设备都拥有一个64位的IEEE地址，在多个微小的末端设备之间相互协调实现通信。这些末端设备只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点发送到另一个节点，以达到更大的测控范围和更高的通信效率。作为物联网主要支撑技术之一，ZigBee技术的主要应用领域包括智慧城市、工业自动化、数字家庭、医疗设备和农业应用等，在水环境参数监测中，对数据量和通信速度的要求并不高，采用ZigBee技术既发挥了该技术的优点，又满足了测控需要，节省系统成本。

二、基于物联网技术的水产养殖测控系统

（一）系统的网络结构

水产养殖测控系统结构如图1所示，由ZigBee无线网络、有线以太网络、GPRS移动通信网络组成。ZigBee网络采用星形拓扑结构[5]，由一个负责协调管理的汇聚节点和可扩展的若干个测控子节点组成，其中汇聚节点是无线网络的控制核心，负责ZigBee网络的建立、维护、路由等功能，它除具有ZigBee全功能设备（FFD）的电路和协议栈之外，还具有RS232串行通信电路，可以提供ARM的访问和控制功能。测控子节点是一个包含单片机的ZigBee协议应用终端设备（RFD），它用来测量水体的各个参数或执行水塘维护设备的运行控制，它通过ZigBee无线网络和汇聚节点通信，并经过汇聚节点和以太网络或GPRS网络间接接受用户的远程控制。

（二）网关的设计

网关包括ARM处理器、人机交互模块、ZigBee通信模块、GSM通信模块、以太网通信模块五部分构成。ARM处理器采用SAMSUNG公司的S3C2440A[6]，S3C2440A为用户提供了面向移动终端应用的丰富外设、低功耗管理和低成本的配置。S3C2440A内嵌ARM920T 32位ARM内核，运行在200MHz，集成了支持640*480真彩色LCD控制器；支持低成本的NAND Flash并可从其直接启动，支持SDRAM等存储器件，四通道的定时器和三通道的PWM，三个UART控制器满足了GSM模块、ZigBee模块的扩展以及开发过程中的串口调试的需求。

如图2所示，主节点以S3C2440A为核心，通过片内存储控制器外扩32MB的NAND Flash和64MB SDRAM构成存储子系统，通过片内的LCD控制器和GPIO外扩640×480的TFT LCD和4个按键构成人机交互界面，通过片内UART外扩RS485通信电路，通过片内SPI接口外扩ZigBee模块。ZigBee模块以TI/Chipcon的CC2420单片ZigBee 无线收发电路构成，GSM模块采用西门子TC35成品，保证了稳定性和可靠性，也降低了系统成本。

（三）测控节点的设计

测控节点以TI/Chipcon的CC2530单片ZigBee无线收发电路和各传感器电路构成。CC2530是在CC2420的基础上增加微控制器、A/D、DMA、AES协处理器、USART、RAM、Flash等电路组成的，它是完整的ZigBee片上系统，只需外接简单的射频匹配电路和天线即可实现一个ZigBee的FFD或RFD节点，并可外扩常规的传感器电路和I/O量。本设计中，测控节点外扩了温度传感器、溶氧传感器、PH值传感器测量电路，控制节点外扩了水阀继电器、加热炉、增氧机等功率设备的启停控制电路，其中水体测量和调控用的温度传感器、溶氧传感器、PH值传感器、加热炉、增氧机等均采用水产养殖专用设备。

（四）软件设计

网关主要负责ZigBee网络的维护和管理，接受远程PC机的调度和控制，并且可以响应测控室内用户的按键操作，执行现场查询控制任务，需要进行复杂的多任务处理，因此主节点的软件采用基于uCLinux嵌入式操作系统[7]开发。在S3C2440处理器上移植uCLinux后，根据网关的功能需求，构建uCLinux驱动程序和应用任务、ZigBee组网任务、主节点与测控节点通信交互任务、远程端口监听任务、文件管理任务、按键任务等一系列应用，实现主控协调器软件的全部应用功能。

测控子节点加电初始化后，先后关闭传感器模块、射频模块、内部时钟进入休眠模式，由休眠模式定时器产生定时中断信号来控制节点的测量工作，当设定的数据发送间隔时间达到后，定时器发送一个中断信号唤醒测控节点，微处理器脱离休眠状态进入工作状态，恢复时钟并打开传感器和射频模块的功能，整个节点微处理器采集传感器检测到的数据进行A/D转换及一些初步处理，按照设定的数据格式送入射频模块调制成射频信号发送出去，汇聚节点接收这个信号再还原成数字量送给远程监控计算机。

（五）系统的应用

受目前技术的限制，溶氧量传感器价格昂贵，又需要定期维护，使用较为麻烦，PH值传感器虽然相对便宜，但是也需要定期维护，只有温度传感器便宜并且很少需要维护，所以建议溶氧传感器数量少些，只放置在鱼群集中的地方、PH值传感器和温度传感器的数量可以适当多一些。具体应用时，上位机放置在用户方便操作的地方，网关安置在水池附近的测控室内，上位机和网关之间通过有线以太网通信，测控子节点根据养殖现场规模的大小安置在水体适当的位置，网关也通过GSM网络和用户的手机通信。测控节点定时测量并通过网关向上位机和手机发送一次传感器数值，当测量到水温或溶氧量偏低时，自动启动相应设备进行补偿，当水体PH值不正常时发出报警声，手机会收到是否更换水质的提示，用户只需要回复短信即可打开相应设备，借助本系统的再现测控功能，用户可以及时处理险情，减少损失。

本系统采用物联网技术和嵌入式系统控制技术，实现了水产养殖多个水体环境参数的实时测控，不仅避免了传统的手工测定存在的耗时费力、数据不及时等弊端，还可以随时了解数据的变化情况，并对环境参数进行自动控制，降低了水产养殖的投入成本和劳动强度，提高了生产效率，加快水产养殖业的商业化进程。产品在满足水塘环境因子测控需求的同时，还可以用于其他工农业控制和通信产品中，具有明显的技术优势和市场推广前景。

参考文献：

[1]刘丽.基于Zigbee技术的无线传感器网络在水质监测系统中的应用[J]. 安徽职业技术学院学报，2009，8（1）：14-17.

[2]袁国良，钟飞.基于Zigbee技术的无线传感器网络在水位检测监控系统中的应用[J].水利技术监督，2008，（3）：31-33.

[3]朱祥贤， 卢素锋. ZigBee技术在水产养殖业中的应用[J]. 现代电子技术，2009，（23）：168-170.

[4]朱祥贤，葛素娟，卢素锋. 基于ZigBee技术的无线传感器网络应用方案[J]. 科技信息，2009，（35）：66-67.

[5]武永胜，王伟，沈昱明. 基于ZigBee技术的无线传感器网络组网设计[J]. 电子测量技术，2009，32（11）：121-124.

[6]张豪，杨春燕，汪筱阳. S3C2440A芯片及应用[J]. 电子设计工程，2011，19（24）：26-29.

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关键词：设计方案；物联网实训系统；科研平台

中图分类号：TP393

1 物联网的背景

物联网通过各类感知信息传感设备，基于互联网、无线网按一定的通讯方式或传输协议实现物与物之间的信息交换。物联网可分成三个层次结构，感知传感层、网络通信层和计算应用层，感知传感层通过射频识别技术或传感器技术等来获得物质世界所体现的各类信息，并与移动互联网技术、移动通信技术等进行信息的传输与交换，并且采用智能终端等计算设备对所得到的各类信息进行处理与分析，从而提升对物理世界的感知，实现智能化的决策和系统控制。

物联网通过射频、红外感应、GPS、激光等信息传感设备，按预先设定的协议，把物与移动互联网进行连接，实现信息的交换与通信，达到对物体的智能定位识别、跟踪监控或管理的目标。物联网不仅仅提供了具有感知能力的传感器，其本身的核心控制部分一般都是具有智能处理的能力的CPU，能够对物体实施智能控制，充分利用云计算、模式识别等各种智能技术，将从感知端获得的海量数据信息进行分析、加工和处理，以适应不同客户的不同需求，应用于工农业、服务外包业、交通运输、家居等几乎所有的领域。

2 建设物联网实训系统的目标

2.1 教学目标

物联网技术面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高技能工程技术人才。可以培养学生合理的知识结构、具备扎实的专门知识和技能以及较强的创新实践能力。通过基础课程教学结合实训室的实验和实训，让学生充分动手，接触各种无线有线通讯技术和实际训练，提高学生的动手能力，积累实践经验，从而整体上提高水平。

2.2 科研目标

物联网把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理；是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。物联网实训系统将构建射频识别、无线传感器网络、移动通信、嵌入式系统等多种技术平台，及针对智能家居、物流管理、智能农业等的融合应用，为科研人员进行底层的技术研究开发提供环境平台支持，并为开展具体行业应用及交叉学科的研究提供技术条件，进一步提高学校在物联网领域的科研水平。

2.3 提高竞争力的目标

培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能的高级工程技术人才。学生毕业后主要就业于与物联网相关的企业、行业，从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护，也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。

3 物联网实训系统的设计方案

3.1 设计思想

物联网实训室集教学、实训、创新、演示和研发功能于一体，作为整个学校物联网的中心，亦可作为多个学科的实训基地。具有如下特色：

（1）满足基本的教学要求，通过教师指导，学生利用可用模块搭建自己的物联网硬件实训平台，提高学生的动手能力，搭建软件环境，了解Android和Linux系统环境下的程序设计与开发，建立嵌入式交叉编译环境，掌握Java、C等各种开发语言。物联网实训室将提供多种技术，以物联网体系结构来划分为传感器技术、RFID标签与读写技术、无线传感网、Zigbee、WiFi、GPRS、蓝牙等，以及各种技术间的综合应用。

（2）采用控制模块化的设计模式，可根据实际需求选配各种模块组建实训环境，采用模块化的设计，掌握简单的驱动加载过程，如红外感应驱动等模块的编写，提供多种模块化的配套模块。

（3）便于扩展与开放。各模块化的产品提供可融合的开放接口，各模块设备间可灵活组合，设计独特的开发式系统，可根据独特的设计及应用，融合各种技术，进行创新实践与教学，让学生具备综合扩展与使用能力。

（4）易操作性，方便教学与实验。物联网实训室采用一体化的操作平台，即采用工作台+模块化设备的方式，为教师教学以及学生实验提供方便的操作环境，而且提供集成监控屏幕、各种传感器、执行器件、跳线、开关、监控仪表、串口插槽等，对操作台上的所有元器件，均提供便利的插口，便于操作。

3.2 实训系统的组成

（1）物联网综合嵌入式教学科研平台。物联网综合嵌入式教学科研平台，整合近年来物联网技术方向总体软硬件的资源，面向高校物联网专业应用和物联网相关实验室建设的综合实验平台。系统以强大的ARM11网关为核心，板载丰富的主流物联网技术通讯模块资源，包括ZigBee无线传感器网络模块、RFID射频读卡模块、Bluetooth蓝牙通讯模块、GSM/GPRS通讯模块。扩展模块种类多样，涵盖了声、光、电、力、热、磁等各式各样的传感器和各种通讯技术。

（2）物联网智能泊车实训系统。物联网智能泊车实训系统结合RFID技术、zigbee技术、传感器网络技术、Android技术、数据库技术模拟实现实际停车场智能泊车系统。通过物联网智能泊车系统能够促使学生了解物联网在停车场等现实场所的应用，促进学生对物联网学习的兴趣。

系统采用模型化方式搭建，安装拆卸方便简洁，采用现场应用型RFID读写器、摄像头，配合缩小型闸机、停车位及仿真遥控车真实模拟从进入停车场自动打卡、拍照、开关闸机、停车到离开停车场打卡计费、拍照、开关闸机的一系列智能过程，采用zigbee控制闸机及停车位状态检测，避免了有线连接的繁琐，采用zigbee进行停车位状态检测，通过扩展zigbee的数量扩展停车位的数量。

（3）智能家居实训系统。智能家居系统包含智能安防和智能家居，智能家居系统把握物联网的本质通过对物体的控制最终实现物-物相连。智能家居系统配备ZigBee遥控套件+智能遥控开关的组合体。智能门禁系统，要求由门禁主机、电插锁、电源、按钮、卡片、钥匙扣等，支持指纹门禁功能以及支持远程控制等功能。智能开关利用遥控的方式控制家电和各种家用电器，并最终汇总到智能网关当中，进行总体控制和手机控制，完全满足智能家居的概念。

物联网智能网关完全的门禁、电源开关、温度监测、气体监测、家电控制、灯光控制等集中控制系统；控制端可多样化，支持android等手机操作系统对家具进行控制以及使用触控屏等终端连接到智能网关对家居进行控制。

4 结论

利用主控中心平台，能为构建真实物联网网络环境提供硬件与软件支撑，支持多台设备进行堆叠控制，满足学生并发做不同物联网层的物联网实验；是扩展物联网教学产品的必要硬件之一，可以后期扩展物联网安全、物联网网络技术、物联网传感技术、物联网接入技术的硬件设备。提供实验室内部网络访问和Internet访问两种访问方式，能够实现远程关闭各个设备的功能；平台必须提供信息管理采用冗余备份与还原技术，可随时对整个实验室的信息进行一键式备份、还原技术；支持系统参数、系统状态、系统服务的远程管理。实时监控设备的运行状态。

参考文献：

[1]刘向辉.基于物联网的实训室建设研究[J].物联网技术，2013，07.

[2]潘雷.高职物联网实训中心建设[J].电子商务，2013，08.

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【关键词】云计算 智能 电网调度系统

目前我国的电力建设发展迅速，尤其是智能电网作为我国电力系统的主要发展趋势，具备了高参数、大容量、长距离等特性。随着电网结构的不断复杂化，相应的运行数据信息也会随之增加。准确可靠的实时数据信息室电网调度运行人员的直接监控一句，针对于系统数据的实时性、可靠性以及准确性都提出了更高的要求，所以目前面对的问题是如何才能针对大量的智能监测终端产生的运行数据信息进行高效的采集、传输还有存储和管理工作。云计算是根据运行、网格分析而逐渐演变的一种计算方式，云计算可以进行功能复杂、结构庞大的系统计算，那么如何能够偷笑的利用云计算，和云中的数据信息资源，获取更高效的调度信息，是目前电网调度云计算的核心工作内容。

1 云计算的含义和工作特性

云计算主要是指在IT设备或者软件等通过网络实现网上服务的一种工作方式。它能够有效的扩大IT设备硬件和软件的应用环境，然后转变服务产品的与民用和计算方法，实现资源的统一管理。云计算的平台工作特点是，首先计算资源是面对网络公开的，所以不需要针对信息资源进行定位，也不需要去了解它的性能和故障等，所以云计算能够相对不同的信息进行统一的管理，有效的保证用户准确掌握信息数据。第二是用户不需要关注云计算的每一个具体步骤，因为云计算本身就能够对数据进行智能整合，确保获得准确的数据信息，有效保证了优化使用和弹性变化。最后为了能够为用户提供继承和便利的信息资源获得方法，云计算还设有人机交互接口，实现了信息资源的通用和共享。

2 智能电网调度技术的发展

电网调度技术主要有EMS系统和OMS系统，EMS系统指的是调度自动化能量管理系统，通过该系统工作人员能够实时监控电网的基本工作情况，包含有数据采集以及监视控制系统、高级应用系统、AVC子系统以及DTS系统等，其中的一些高级应用系统又包含有状态估计、负荷预测、网络拓扑分析等分析和评估系统。OMS系统指的是调度管理系统，属于一体化调度管理平台，其中包括了各个专业管理的一体化信息平台，通过调度管理、自动化管理、通信管理、方式管理等进行在线运行、记录、报表工作，同时跟EMS系统进行数据连接。

3 云计算在智能电网调度系统中的应用

3.1 分布式计算方法

云计算属于安全校核类计算，在系统工作中同时支持安全校核、数据分析和裕度稳定的数据评估，因为分布式计算要在计算平台的支撑下进行分析工作，所以计算的数据量比较庞大，电网的调度人员一定要设置大量的服务器支持计算，并且运用虚拟手段帮助各个地区的服务器能够进行合理地调度资源，确保数据能够准确计算。

3.2 具体的体系构架

云计算要想在智能电网调度系统中顺利应用需要针对内部系统进行服务封装，设计SOA构架模式。还需要通过数据信息的总线确保割割机同都能够在SOA的应用中灵活的协同构建。保证网络、计算等功能都能够单独或者多个方式进行传输，才能有效而定实现云计算和智能电网调度技术的有效结合。

3.3 存储和数据处理

智能电网调度系统运用云计算主要是实现大量数据的计算工作，还有针对超大量的数据信息进行安全传送工作。在云计算应用过程中，首先一定要保证对于电能的输送和发送调度，全面掌握网络零部件之间的数据串供情况，有效的控制好各个组件之间的流向和顺序，才能实现系统基础平台工作的高可信度和高工作效率。为了能够避免因为人为因素而产生的数据丢失现象发生，需要及时利用电网模型和实时数据采集进行恢复维修工作，掌握好电网的承载能力和运行能力，将危险扼杀在萌芽状态。

4 云计算技术构建

云计算技术涉及的内容比较多，实用一点要慎重，首先合理利用虚拟化继承方式，针对设备及时的维修，平滑升级。云计算需要以虚拟化技术为基础进行，不占据主机内存，实现主机和存储设备的异构，实现不同数据的统一管理，提高了扩展性。云计算存储技术的关键在于分布式的底层基础平台，它能够有效地减少网络信息的复杂程度，同时保证业务工作系统的安全平稳性。不过为了能够有效保证系统应用的多样化，还需要针对设备的服务总线进行合理调配，保证是点对点、点对多、多对点的连接方式，同时还在数据服务总线中加入信息排序和信息同步的管理机制，能够有效地避免单点工作实效之后设备无法运行现象，有效保证了系统的可行性。

5 结语

云计算技术是一项比较复杂的工程，在智能电网调度技术的使用过程中设计的技术比较多，对于技术使用人员的要求也非常高。云计算同样也是目前最有效的解决系统核心平台的核心数据处理和计算的有效手段，还能通式对系统进行合理配置工作，所以必须要保证云计算技术的在电网调度中能够得到合理有效的运用，不断地研究和探索，从而能够提高系统的分布式数据处理能力、资源优化配置能力、科学决策管理能力和灵活高效的调控能力，为我国电力技术发展做出贡献。

参考文献

[1]陈小潮.云计算在智能电网调度技术支持系统中的应用研究[J].华东电力，2010（06）：800-804.

[2]曾令康，李祥珍，欧清海，甄岩，谢杰洪.物联网、云计算在智能电网信息通信调度中的应用[A].中国通信学会普及与教育工作委员会.2012年电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C].中国通信学会普及与教育工作委员会，2013：4.

[3]曾奕辉.基于云计算的智能电网运行调度技术系统研究[J].中国电力教育，2011（15）：151-152+189.

作者简介

孙宝贵（1980-）男，现供职于北京韬璞信息技术有限公司。研究方向为云技术/大数据在智能电网领域的应用。

王欣红（1971-）女，现供职于北京韬璞信息技术有限公司。研究方向为云技术/大数据在智能电网领域的应用。

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关键词：物流信息化；物联网技术；智能安全；信息化通道

中图分类号：F253 文献标识码：A文章编号：1006-4117（2012）03-0187-02

引言:信息化高速发展的今天，如何通过信息化手段进行产业发展已经成为各行业面临的重要问题，信息化手段的运用催生各种信息化产物的形成和发展，这些信息化产物又从反作用上来促进产业信息化的高度发展。在信息化向着高度集成和高度智能化方向发展的今天，如何通过有效的产品和媒介来反应信息化的优越性，是产业信息化开发和研究的重点，而在众多的科研产物中，物联网技术则是其中非常具有代表性的一类。物联网技术是通过信息网路等媒介手段，通过建立统一的平台，进行任何产品之间的交换，打破了传统商品交易、信息传递的手段，为市场发展开辟了新的渠道和手段。所以，分析和研究物联网技术能够真正明确信息化高度发展过程中信息化手段对于促进产业发展所采取的具体手段，从而对于进一步市场前景预测带来一定的参考。在物联网技术的应用领域，物流产业是非常重要的组成部分，因为物联网本身所要达到的效果就是通过信息化手段来达到商品的流通和交换，这也是对物流产业信息化发展的直接体现。因此，本文将从物联网技术的基本分析与在物流产业中的应用两个方面展开讨论，为物流信息化的应用与发展研究带来一定的参考。

一、物联网技术及其发展状况分析

物联网技术是伴随着社会信息化发展而发展起来的，因此，这种技术具有典型的信息化特点，在这一部分将从物联网技术内涵及其产业体系等几个方面展开分析，通过全面的讨论来研究体现技术的优越性。

（一）物联网的内涵及产业体系

与其他技术不同，物理网技术从提出和发展仅仅只有十五年的时间，但是在短短的十五年时间内，伴随着信息化的高速发展，物联网技术已经逐渐成为各行业发展的重要载体。在分析其他内容之前，必须要明确物联网的内涵及其产业体系构成。

物联网是以物物交换为中心的渠道联系纽带。以物联网业内的概念来分析，就完全可以突出物联网的内涵，物联网即“物物相联之网”，指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物与物，人与物进行智能化连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。物联网不是一种物理上独立存在的完整网络，而是架构在现有互联网或下一代公网或专网基础上的联网应用（network）和通信能力，强调智能应用。由此可以看出，物联网的内涵或者本质就是一种无物交换的通道，只是通过信息化手段进行虚拟了。

物联网技术体系具有明确的层次感。按照物联网组成的层次来划分，整个网络体系可以分为应用层、网络层以及感知层，如图1所示。应用层是物联网技术的主题，它是整个物联网技术的物理基础，在物联网中涉及范围较广；网络层是整个物联网技术的网络通道，在物联网的建设和运行过程中所起到的是重要的纽带作用；感知层是物联网技术的重要数据处理和智能规划层，是信息处理和物流通道控制的重要技术层次。

（二）物联网核心概念——智慧安全

智慧安全是物联网技术的核心，也是完全体现物联网技术的信息化手段，要理解这一核心概念，要从三个方面进行分析。首先，智慧安全的概念。从表面层次上可以看出，智慧安全所能够体现的就是在物物交换过程中信息通道的主要特点。从定义上来讲，智慧安全是以互联网、物联网为基础，通过城市安全信息的全面感知、各子系统间协同运作、资源共享，以建立统一的公共安全系统及应急处理机制，实现对公共安全的应急联动、统一调度、统一指挥，达到对公共安全的智慧化管理；其次，智慧安全的核心应用价值。智慧安全的核心应用价值实际上就是物联网技术的核心价值所在，具体而言，物联网通过对信息的整合、加工处理，实现有效的预测、预警，并通过资源整合与联动，实现高效、智能化的应急处理，整个过程能够实现真正意义上的信息化操作；第三，智能安全的具体应用。在物联网技术推广过程中，智能安全作为核心技术被广泛的应用。通过信息技术的广泛应用及体制机制的创新，实现智慧化的预测、监测及有效的安全隐患避免。例如，通过摄像头、传感器、RFID等传感设备在城市重要部位和关键节点的安装布局，加强对城市安全信息的采集、处理，实现实时动态化的监测、预测，并有效避免安全隐患。

（三）国内物联网创新商业模式分析

与国外相比，我国物联网开展较晚，但是，近十年的时间里，我国物联网应用得到了很大的推广，形成了有效的商业模式。在行业的应用过程中，电信运营商物联网商业模式属于国内具有代表性的创新商业模式，如图2所示，其创新性主要表现在两个方面。第一，合作开发、独立推广。运营商主导型商业模式主要适用的用户范围是企业客户，以采集类和定位类应用为主，应用范围广泛，具体可应用于环保监控、自动水电表抄送、智能停车场、电梯监控、物流监控、智能交通等领域；第二，客户定制模式电信运营物联网商业模式以客户需求为主体，按照客户的要求进行开发，电信运营商制定全套业务和解决方案，直接提供给客户，而不与其他企业合作。目前国内实行这种模式的还比较少。

二、物联网技术在物流产业中的应用

在信息化发展过程中，物流产业作为发展载体作用重大，这也是催生物联网技术介入物流业发展的重要原因。本文的主要内容是物流信息化的应用，因此，将着重探讨物联网技术在物流产业的应用体现。

（一）物流业应用的物联网主要技术

物联网技术是信息化发展条件下的多种信息技术的合成，在不同的产业发展中，物联网技术所体现的优点不同，对于物流业而言，所应用的主要技术有三类。第一，物联网感知技术。感知技术是物联网技术的重要组成，在物流业中，感知技术主要通过各种信号的识别将信息化手段引入物流业，从而达到对车辆、商品实时追踪等，保证了商品运输交换的安全，这方面的技术包括RFID技术、GPS技术、传感器技术等；第二，网络技术。网络技术是物联网技术的重要操作平台和信息处理通道，只要是涉及信息化的技术，必然要通过网络技术进行实际应用，这也是物流业物联网技术应用的基础，这类技术包括网络技术：有线与无线局域网技术、互联网技术、现场总线技术和无线通信技术等；第三，智能技术。智能技术是物联网技术的核心，也是体现物联网技术优越性的重要标志，在物流业中由于物品交换较为频繁，无论是物品信息还是交换通道信息都非常多，如果没有智能技术作为保障，将无法完成各种信息的采集、处理、加工，物流产业就无法良好的进行运转，这类技术包括，智能计算技术、云计算技术、移动计算技术等。

（二）物流业中物联网技术应用现状

前文中分析了物流业中物联网技术的主要应用技术，这三种技术已经成为现代物流业发展的支柱技术，其应用现状分别如下。

第一，感知技术的应用现状。根据对各种案例统计分析，中国物流信息化领域，应用最普遍的物联网感知技术首先就是RFID技术，占38%；其次是GPS/GIS技术，占32%；视频与图像感知技术居第三位，占9%的案例中采用了视频或图像的感知技术，这一技术目前还停留在监控阶段；传感器的感知技术居于第四位，大约不到4%的案例采用了传感器感知技术；其他感知技术在物流领域也有应用，不足4%；

第二，网络技术。企业物流系统的网络架构，以局域网为主体；社会物流往往是互联网与企业局域网相结合。数据通信方面一般无线通信与有线通信相结合。根据不完全的对物流信息化案例的统计分析，采用互联网技术的占68%，采用局域网技术的占63%，采用无线局域网技术的占24%，有的系统采用多种网络技术；

第三，智能技术。根据相关资料统计分析，目前物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多，物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用。专家系统、数据挖掘、网络融合与信息共享优化、智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距。目前只是在企业物流系统中，部分物流系统还可以做到与企业生产管理系统无缝结合，智能运作；在部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统，可以做到全自动化与智能化物流作业。

（三）物流业中物联网技术平台的建设

随着社会发展，物流业的业务类型已经不仅仅局限于速递这样的小型业务，大型的物流产品交换成为现代物流业发展的重要方向。各种物联网技术平台的建设使得物流业发展向着更快的速度发展。

1、智能物流货运与配货的信息化平台

智能物流货运与配货的信息化平台是物联网技术在物流产业发展过程中所形成的最开始的物流信息化平台，这种技术依托RFID、GPS/GIS、GPRS等物联网技术集成应用，搭建物流货运与配载信息化监控管理平台，为客户在线提供实时的货物信息、返程配货信息、导航信息、联网监测等。目前中国已经出现多个这样的物流信息平台。物联网时代建立智能物流货运与配货平台，具有重要意义，也具有重大市场机遇，目前很多企业都在积极开拓在这方面应用。

2、集装箱多式联运智能信息化管理平台

除了对物流通道的信息化平台建设，在物流管理方面，所形成的集装箱多式联运智能信息化管理平台也是物联网技术在物流业应用的重要体现。这种技术主要是附属于物联网技术，建立一个面向集装箱多式联运全过程的物联网服务平台，为物流企业提供全程物流服务信息服务及综合业务信息服务具有重要意义。在这一领域，最为典型的应用是上海港机包起帆牵头在RFID技术基础上建立的集装箱物流全程实时监控平台。这种系统实质上就是以集装箱为跟踪目标的一种物联网，采用了电子标签（RFID）与互联网的结合，提供集装箱在经过各物流节点时的实时状态信息，对提高集装箱物流的透明度、安全和效率具有重要的作用。

3、物流产业中物联网技术的应用发展趋势

物流产业是一个非常宏观的概念，也是一类特点明确的物流交换平台，物联网技术的引入虽然极大的促进了物流业的发展，但是由于标准的不统一，使得物流产业发展并没有形成统一完整的系统，相反，因为标准的不统一产生了各种问题。所以，建立统一的物联网标准和技术平台将是物联网技术在物流业中的应用趋势之一。

作者单位：广西外国语学院国际工商管理学院

作者简介：黄宁（1971.09— ），男，广西外国语学院国际工商管理学院教师，高级经济师、高级物流师,研究方向：物流管理、物流信息化。

参考文献：

[1]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报,2009,12.