物联网技术的现状及其在工业信息化中的应用

物联网技术的现状及其在工业信息化中的应用

徐晨

中国移动通信集团上海有限公司上海200000

摘要：物联网技术作为传感技术、现代通信技术、计算机云技术等技术融合的产物，逐渐在工业等行业信息化应用中发挥作用。然而物联网在技术使用、标准达成以及运行模式上都存在很多问题，需要我们去寻找方法解决。

关键词：物联网；通信网络技术；工业信息化

1物联网概念

物联网概念1999年由麻省理工学院自动标识中心（MITAuto-IDCenter）提出[1]，早期定义是：把所有物品通过射频识别标签（RFID）等信息传感设备与互联网连接，实现物品的智能化识别和管理。

国际电信联盟（ITU）2005年发布的年度报告[2]中指出，信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物品的阶段，而万物的连接就形成了物联网。

目前，物联网概念还没有统一的定义，国家传感网标准化工作组正在从标准化的角度对其准确定义进行研究，有望在不久后发布。物联网的基本架构包含传感层（感知层）、传输层（网络层）和应用层已形成基本共识。

2物联网在我国的发展现状

物联网技术是传感技术、通信技术和计算机技术等信息通信技术多年高速发展和融合应用的产物，是站在一个企业、行业、国家、甚至全球范围的高度，对信息通信技术的整合应用。

1）基于标签的物联网应用架构

基于标签的物联网应用架构[5]，是传感层最简单的物联网，它是人工把标签，如RFID、条形码等贴到物品上，通过标签的自动识别，实现物品的跟踪和管理，进一步与互联网结合实现全球物联网服务。由Auto-ID中心提出的EPCGlo-bal体系是典型的针对电子标签的物联网应用架构，包括：电子产品码（EPC）标签、EPC标签阅读器、EPC中间件、EPC信息服务系统（EPCIS），以及对象命名服务（ONS）。

2）基于传感网的物联网应用架构

随着微机电（Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS）、集成电路、嵌入式系统、短距无线通信等技术的发展，传感器技术向微型化、数字化、无线化、网络化、智能化方向高速发展，产生了无线传感网络（WirelessSensorNetworks，WSN）。WSN中的一个传感器节点（Mote）一般由传感器、无线收发器、微控制器和电源组成，部署在监测区域内的传感器节点通过无线通信方式智能组网，形成一个自组织的无线传感器网络，它们共同协作完成对周边监测，并将处理后的信息通过互联网传递给用户。

3物联网关键技术的应用

3.1无线传感网技术

目前传感网在物理层、链路层、网络层已形成一批主流技术和规范，常见的有蓝牙、IrDA、Wi-Fi、ZigBee、UWB等。传感网络将会向下一代IPv6网络演进，同时在传感器技术、无线通信与组网技术、传感网络管理技术、能量获取技术等方面有大量关键技术需研究。

传感器负责物联网传感层信息的感知和采集，物联网对传感器提出了微型化、低成本、低功耗的要求，目前除改进传统传感器外，为业界关注的是MEMS和纳米技术等新技术。为实现传感网的高效通信，需要研究包括新型调制与编码技术、信道调度技术、功率控制技术、Mesh网络路由技术、跨层设计与优化技术等一系列无线通信与组网技术及相关核心芯片。从网络部署后直到生命周期结束，为对网络进行管理，需研究实时网络性能监视技术、高效可扩展的拓扑管理技术等传感网络管理技术。

3.2通信网络技术

如何在现有通信网络上进行改进，通过改进现有的运营商网络，适应物联网业务需求，实现物联网数据的传输，是现在物联网传输层研究的重点。

在物联网中，物联网网关将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。物联网网关可以实现不同类型感知网络之间，感知网络与传统通信网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。

3.3物联网中间件技术

物联网中间件包含了传感层、传输层、应用层中的各种可标准化和可复用的通用模块。中间件应用的关键问题是标准化。目前这方面的标准已开始出现，如结构化信息标准促进组织（OASIS）的oBIX（openBuffdingInformationex-change）国际标准，BITX公司的BITXml标准，清华同方公司的oMIX标准，中国移动WMMP标准等。

3.4以云计算为代表的数据处理和应用软件技术

技术角度，云计算是对并行计算、分布式计算和网格计算的综合应用。服务模式角度，云计算是一种全新的网络服务模式，它将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处理。

云计算具有强大的功能，但也面临大规模的集群计算系统可靠性和稳定性、TB乃至PB级的海量数据有效信息获取、外部的云计算服务中心的数据安全保证等关键问题。

4物联网在工业信息化中的应用

工业信息化的过程中，物联网技术能够对工业企业朝着智能化应用、网络化服务以及业务的协同化方向产生推动作用。物联网技术能够使得工业企业内部的生产和物流管理实现有效的衔接，满足企业上下游、企业社会协作机构的有效联系。利用优化控制整体生产流程得到完善，企业外部与内部业务的协同性极大提高，最终使得企业的综合效益提高。在工业信息化生产中，基于物联网技术能够智能化的检测监控原材料的消耗、设备的运行情况、产品的综合质量等，从而进行决策管理，通过优化进行改进，服务于工业企业的智能化生产管理。在设备和产品中嵌入物联网技术，能够满足对设备与产品的远程的监控与维护，一方面使得工业化生产过程中设备与产品维护管理的费用降低，另外一方面，满足企业使用与制造产品过程中，享受全生命周期的管理服务。工业企业信息化生产中，物联网技术可以满足监督管理生产全过程中的能源的配送与消耗，使得资源配置得到最大的优惠，使得碳的排放量尽可能的降低，最终使得能源的消耗降低。利用对污染源的实时监控，使得污染物排放的总量有效降低，对污染环境突发事故具有合理的预防作用。

在工业生产设备中引入智能传感器物联网技术，在存在一定危险等级的工业现场配备物联网技术，能够及时的感知危险状态下，具体的安全情况，当存在危险的时候，及时作出预警，从而保障生产人员以及设备的安全，对于不良灾难事故的发生起到预防的作用。

物联网技术与现代工业生产的有机融合，使得生产组织更加充满柔性，满足社会环境中科学重组的需要，使得工业企业和客户之间的距离被拉近，对企业使用需求差评服务监测能力提高，实现从批量生产的传统的经营模式向满足客户个性化要求的定制模式进行合理的转变，从而转变为全生命周期服务管理模式，使得企业的决策管理水平得到提升，最终使得企业的信息化建设得到推动与发展。

5物联网发展趋势

据欧盟智能系统整合科技平台（EPoSS）2008年发布的报告预测，物联网发展将经历四个阶段：2010年前RFID等基于标识的物联网广泛用于物流、零售等行业；2015年前基于感知的物联网将实现物与物互联，行业标准将建立，相应物联网实现产业应用；2020年前物联网国际互联标准建立，全球化、自适应、半智能化物联网实现产业应用；2020年后物体间全智能化互联的物联网初步形成，世界进入物联网时代。

结束语

互联网的快速发展、移动设备的技术迭代，给移动互联网技术的快速发展和繁荣奠定了十分坚实的基础，创造了十分有利的条件。伴随着硬件技术智能化和移动互联网技术智能化等技术的提升，必定会提供给人们更加优质的服务。

参考文献

[1]王晟.物联网技术的现状及其应用[J].科技展望，2015.

[2]袁强庆，芦强.物联网技术发展与工业信息化作用研究[J].硅谷，2012.