物联网产业技术综述 物联网终端技术46974.docx

物联网产业技术综述物联网终端技术作者：谢中业导言：物联网的概念是在1999年提出的，但他发展迅速，已经成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。世界各国的未来信息化发展战略，均从不同概念向物联网演进。在中国，物联网技术已从实验室阶段走向实际应用，国家电网、机场安保、物流等领域已出现物联网身影。专家预计，物联网技术将用三至五年普及，将会发展为上万亿规模的高科技市场。而我国目前在传感网领域走在世界前列，中国与德国、美国、英国等一起成为国际物联网标准制定的主导国。物联网是由传感设备、终端、信息处理中心和用户组成网络，本文将简述物联网终端技术及应用。 一、什么是是物联网及物物联网终端物联网目前业界对对物联网还没没有一个完全全统一的概念念，但普遍认认可的概念是是通过射频识识别（RFIID）、红外外感应器、全全球定位系统统（GPS）、激激光扫描器、环环境传感器、图图像感知器等等信息传感设设备，按约定定的协议，把把任何物品与与互联网连接接起来，进行行信息交换和和通讯，以实实现智能化识识别、定位、跟跟踪、监控和和管理的一种种网络。笔者者根据上述定定义，按照网网络内数据的的流向及处理理方式将物联联网分为三个个层次：一是是传感网络层层,即以二维维码、RFIID、传感器器为主,实现现对“物”或或环境状态的的识别;二是是传输网络层层,即通过现现有的互联网网、广电网、通通信网或者下下一代互联网网（IPv66）,实现数数据的传输和和计算;三是是应用网络层层,即输入输输出控制终端端,包括电脑脑、手机等终终端。物联网网结构图如下下所示：物联网终端端 物联网终端端是物联网中中连接传感网网络层和传输输网络层，实实现采集数据据及向网络层层发送数据的的设备。它担担负着数据采采集、初步处处理、加密、传传输等多种功功能。下图为为物联网终端端的内部结构构图。二、物联网终终端的基本原原理及作用 原理：物联网终端端基本由外围围感知（传感感）接口，中中央处理模块块和外部通讯讯接口三个部部分组成，通通过外围感知知接口与传感感设备连接，如如RFID读读卡器，红外外感应器，环环境传感器等等，将这些传传感设备的数数据进行读取取并通过中央央处理模块处处理后，按照照网络协议，通通过外部通讯讯接口，如：GPRS模模块、以太网网接口、WIIFI等方式式发送到以太太网的指定中中心处理平台台。作用：物联网终端端属于传感网网络层和传输输网络层的中中间设备，也也是物联网的的关键设备，通通过他的转换换和采集，才才能将各种外外部感知数据据汇集和处理理，并将数据据通过各种网网络接口方式式传输到互联联网中。如果果没有他的存存在，传感数数据将无法送送到指定位置置，“物”的的联网将不复复存在。三、物联网网终端的分类类1、从行业业应用分主要包括工工业设备检测测终端，设施施农业检测终终端，物流RRFID识别别终端，电力力系统检测终终端，安防视视频监测终端端等，下面就就几个常用行行业介绍一下下终端的主要要特点。工业设备检检测终端：该类终端主主要安装在工工厂的大型设设备上或工矿矿企业的大型型运动机械上上，用来采集集位移传感器器、位置传感感器（GPSS）、震动传传感器、液位位传感器、压压力传感器、温温度传感器等等数据，通过过终端的有线线网络或无线线网络接口发发送到中心处处理平台进行行数据的汇总总和处理，实实现对工厂设设备运行状态态的及时跟踪踪和大型机械械的状态确认认，达到安全全生产的目的的。抗电磁干干扰和防暴性性是此类终端端考虑的重点点。设施农业检检测终端：该终端一般般被安放在设设施农业的温温室/大棚中中，主要采集集空气温湿度度传感器、土土壤温度传感感器、土壤水水分传感器、光光照传感器、气气体含量传感感器的数据，将将数据打包、压压缩、加密后后通过终端的的有线网络或或无线网络接接口发送到中中心处理平台台进行数据的的汇总和处理理。这种系统统可以及时发发现农业生产产中不利于农农作物生长的的环境因素并并在第一时间间内通知使用用者纠正这些些因素，提高高作物产量，减减少病虫害发发生的概率。终终端的防腐、防防潮设计将是是此类终端的的重点。物流RFIDD识别终端： 该类设备分分固定式、车车载式和手持持式，固定式式一般安装在在仓库门口或或其他货物通通道，车载式式安装在物流流运输车中，手手持式则由使使用者手持使使用。固定式式一般只有识识别功能，用用于跟踪货物物的入库和出出库，车载式式和手持式中中一般具有GGPS定位功功能和基本的的RFID标标签扫描功能能，用来识别别货物的状态态、位置、性性能等参数，通通过有线或无无线网络将位位置信息和货货物基本信息息传送到中心心处理平台。通通过该终端的的货物状态识识别，将物流流管理变得非非常顺畅和便便捷，大大提提高了物流的的效率。2、从使用用场合分主要包括以以下三种：固固定终端，移移动终端和手手持终端。固定终端应用在固定定场合，常年年固定不动，具具有可靠的外外部供电和可可靠的有线数数据链路，检检测各种固定定设备、仪器器或环境的信信息，如前面面说的设施农农业、工业设设备用的终端端均属于此类类。移动终端应用在终端端与被检测设设备一同移动动的场合，该该类终端因经经常会发生运运动，所以没没有太可靠的的外部电源，需需要通过无线线数据链路进进行数据的传传输，主要检检测如图象、位位置、运动设设备的某些物物理状态等。该该类终端一般般要具备良好好的抗震、抗抗电磁干扰能能力，此外对对供电电源的的处理能力也也较强，有的的具备后备电电源。一些车车载仪器、车车载视频监控控、货车/客客车GPS定定位等均使用用此类终端。手持终端该类终端是是在移动终端端基础上，进进行了改造和和升级，他一一般小巧、轻轻便，使用者者可以随身携携带，有后备备电池，一般般可以断电连连续使用8小小时以上。有有可以连接外外部传感设备备的接口，采采集的数据一一般可以通过过无线进行及及时传输，或或在积累一定定程度后连接接有线传输。该该类终端大部部分应用在物物流RFIDD识别、工厂厂参数表巡检检、农作物病病虫害普查等等领域。3、从传输输方式分主要包括以以太网终端、WWIFI终端端、 2G终端、3G终端等，有有些智能终端端具有上述两两种或两种以以上的接口。以太网终端 该类终端一一般应用在数数据量传输较较大、以太网网条件较好的的场合，现场场很容易布线线并具有连接接互联网的条条件。一般应应用在工厂的的固定设备检检测、智能楼楼宇、智能家家居等环境中中。WIFI终终端该类终端一一般应用在数数据量传输较较大、以太网网条件较好，但但终端部分布布线不容易或或不能布线的的场合，在终终端周围架设设WIFI路路由或WIFFI网关等设设备实现。一一般应用在无无线城市、智智能交通等需需要大数据无无线传输的场场合或其他应应用中终端周周围不适合布布线但需要高高数据量传输输的场合。2G终端该类终端应应用在小数据据量移动传输输的场合或小小数据量传输输的野外工作作场合，如车车载GPS定定位、物流RRFID手持持终端、水库库水质监测等等。该类终端端因具有移动动中或野外条条件下的联网网功能，所以以为物联网的的深层次应用用提供了更加加广阔的市场场。3G终端该类终端是是在上面终端端基础上的升升级，增加了了上下行的通通讯速度，以以满足移动图图像监控，下下发视频等应应用场合，如如：警车巡警警图像的回传传、动态实时时交通信息的的监控等，在在一些大数据据量的传感应应用，如震动动量的采集或或电力信号实实施监测中也也可以用到该该类终端。4、从使用用扩展性分主要包括单单一功能终端端和通用智能能终端两种。单一功能终终端该类终端一一般外部接口口较少，设计计简单，仅满满足单一应用用或单一应用用的部分扩展展，除了这种种应用外，在在不经过硬件件修改的情况况下无法应用用在其他场合合中。目前市市场上此类终终端较多，如如汽车监控用用的图像传输输服务终端、电电力监测用的的终端、物流流用的RFIID终端，这这些终端的功功能单一，仅仅适用在特定定场合，不能能随应用变化化进行功能改改造和扩充等等。因功能单单一，所以该该类终端的成成本较低，也也比较好标准准化。通用智能终终端该类终端因因考虑到行业业应用的通用用性，所以外外部接口较多多，设计复杂杂，能满足两两种或更多场场合的应用。它它可以通过内内部软件的设设置、修改应应用参数，或或通过硬件模模块的拆卸来来满足不同的的应用需求。该该类模块一般般涵盖了大部部分应用对接接口的需求，并并具有网络连连接的有线、无无线多种接口口方式，还扩扩展了如蓝牙牙、WIFII、Zigbbee等接口口，甚至预留留一定的输出出接口用于物物联网应用中中对“物”的的控制等。该该类终端开发发难度大，成成本高，未标标准化，目前前市面很少。5、从传输通通路分 主要包括数数据透传终端端和非数据透透传终端。数据透传终终端该类终端将将输入口与应应用软件之间间建立起数据据传输通路，使使数据可以通通过模块的输输入口输入，通通过软件原封封不动的输出出，表现给外外界的方式相相当于一个透透明的通道，因因此叫数据透透传终端。目目前，该类终终端在物联网网集成项目中中得到大量采采用。优点是是很容易构建建出符合应用用的物联网系系统，缺点是是功能单一。在在一些多路数数据或多类型型数据传输时时，需要使用用多个采集模模块进行数据据的合并处理理后，才可通通过该终端传传输。否则，每每一路数据都都需要一个数数据透传终端端，这样会加加大使用成本本和系统的复复杂程度。目目前市面上的的大部分通用用终端都是数数据透传终端端。非数据透传传终端该类终端一一般将外部多多接口的采集集数据通过终终端内的处理理器合并后传传输，因此具具有多路同时时传输优点，同同时减少了终终端数量。缺缺点是只能根根据终端的外外围接口选择择应用，如果果满足所有应应用，该终端端的外围接口口种类就需要要很多，在不不太复杂的应应用中会造成成很多接口资资源的浪费，因因此接口的可可插拔设计是是此类终端的的共同特点，前前文提到的通通用智能终端端就属于此类类终端。数据据传输应用协协议在终端内内已集成，作作为多功能应应用，通常需需要提供二次次开发接口。目目前市面上该该类终端较少少。除上面所述述，还有很多多种终端分类类方法，在此此就不一一赘赘述。四、物联网网终端的推广广及效益分析析1、终端推推广的最大障障碍终端端的标准化：目前物联网网技术在中国国的蓬勃发展展，使我们看看到了未来广广阔的市场，据据专家估计，未未来35年年内随着我国国物联网技术术的推广和普普及，终将形形成一个万亿亿级规模的大大市场。现今今，制约物联联网技术大规规模推广的主主要原因则是是终端的不兼兼容问题，不不同厂商的设设备和软件无无法在同一个个平台上使用用，设备间的的协议没有统统一的标准。因因此，在物联联网的普及和和终端的大规规模推广前必必须解决标准准化问题，具具体表现为以以下几个方面面：硬件接口标标准化：物联网的传传感设备由不不同厂商提供供，如果每家家的接口规则则或通讯规则则都不同，便便会导致终端端接口设计的的不同，而终终端不可能为为每个厂商都都预留接口，所所以需要传感感设备厂商和和终端厂商一一同制定标准准的物联网传传感器与终端端间的接口规规范和通讯规规范，以满足足不同厂商设设备间的硬件件互通、互连连需求。数据协议标准准化： 数据协议指指终端与平台台层的数据流流交互协议，该该数据流可以以分为业务数数据流和管理理数据流。中中国移动与爱爱立信合作制制定的WMMMP协议就是是一个很好的的管理协议，它它的推广和普普及必将带动动数据协议的的标准化进程程，方便新研研发终端的网网络接入及管管理。物联网网的发展需要要国家相关部部门主导，相相关行业联合合制定出类似似WMMP更更完善的通用用协议，以满满足各种应用用和不同厂家家终端的互联联问题，扩大大未来物联网网的推广。2、终端的的推广参考及及效益分析目前，物联联网终端的规规模推广主要要局限在国家家重点工程的的安保、物流流领域，“感感知中国”中中心和一些示示范区工程上上，没有在其其它领域大规规模使用的主主要原因：其其一是物联网网的概念及其其带来的效益益还不完全为为人所知，其其二是在一些些行业或企业业应用中，推推广方和使用用方还很难找找到各自的盈盈利点和盈利利模式，这其其中的一个重重要原因就是是系统的高成成本和运行的的高费用，而而且有些系统统实际使用时时也并未达到到预期的目标标，使得使用用方失去热情情。因此，深深入剖析行业业应用和降低低系统成本尤其是运运行成本将是是物联网大规规模推广的必必由之路。而而降低成本的的基本条件是是：降低终端端成本、传感感器成本和部部署成本，这这些都需要大大批量的生产产和使用才可可以实现。随随着物联网各各种技术的成成熟和终端的的标准化，物物联网中各环环节的成本会会大大降低，同同时，随着行行业应用面的的不断拓展，更更深层次需求求的不断发掘掘，物联网行行业将很快成成为利润丰厚厚的“大蛋糕糕”。结尾：无论论有多大困难难，物联网仍仍在悄然渗透透到你我之间间，物联网终终端会渐渐的的成为我们周周围司空见惯惯的设备。根根据专家估算算，到物联网网时代，终端端联网量与个个人PC机联联网量之比会会达到或超过过30：1，终终端的大量使使用将带动电电子及相关产产业的蓬勃发发展。让我们们共同期待着着“物联网时时代”早些到到来！http:/