依据物联网的全面感知、可靠传送、智能处理三个特征，一般专家都将物联网系统划分为三个层次：感知层、网络层与应用层，并以此概括的物联网的支撑技术体系如图2所示。从图2的支撑技术体系中，影响物联网发展的关键技术包括：物联网架构技术、传感器技术、无线传感器网络技术、统一标识与自动识别技术与网络安全技术等。
物联网面临的问题
面对蓬勃发展的物联网产业，同样存在很多需要解决的问题，主要表现在：
（1）关键核心技术的突破。图2的物联网技术体系表明物联网的发展涉及面很广，如何在激烈的竞争中做强做大，争取行业的话语权，需要掌握关键核心技术。
（2）技术标准的统一与协调。物联网的发展过程中，感知，网络与应用各个层面会有大量的技术出现，也会采用不同的技术方案，如果各行其是，将大大降低物联网的应用价值。形成统一的技术标准与管理机制急需解决。
（3）综合管理网络平台的搭建。物联网的价值在“网”，不在于“物”。建立一个综合管理网络平台对物联网产生的海量信息进行分门别类的管理与指向性的传输是一个关键问题。
（4）安全体系的建立与形成。各种信息在网上传输必然涉及到安全问题。如果安全问题解决不好，就不会有企业愿意和敢于去使用物联网。
物联网的发展策略
物联网被誉为继上世纪90年代克林顿政府提出“信息高速公路”的全球性浪潮之后的第三次信息产业浪潮，已成为全世界关注的焦点。如何在全球信息产业的竞争中占领制高点，掌握主动权，全面推动社会的经济振兴与社会的进步。面对物联网发展的诸多问题，不仅仅需要的是技术，诚然核心技术的掌握是直接必要的，但合适的发展策略也是至关重要的。
1制定完善的物联网政策与法规。物联网涉及各个行业与产业，需要国家在产业政策和立法上加也规划与完善，适合行业发展的政策和法规能确保行业的正常发展。
1.1电信企业发展物联网产业的必要性
物联网产业发展潜力巨大，市场前景广阔。物联网产业在发展的同时，还将带动传感元器件、自动控制、机器智能和微电子技术等一系列相关产业的快速发展，产生前所未有的产业集群效应。有研究表明：我国物联网产业在公众市场业务领域以及智能交通、公共安全、电力安全、平安家居、健康监测、环保、重要区域防入侵等诸多行业的市场规模均超过百亿甚至千亿，市场规模将远远超过移动通信、互联网、计算机等新兴市场。物联网的发展离不开电信企业的支持。一方面，对于物联网而言，电信网络是不可或缺的关键通道，物联网的构建全靠电信网络的支撑。从“物”上获得的所有信息，需要经过各种各样的传递和处理，将其价值产业化、最大化。在无边界的信息传递和处理中，电信网络既是最可靠商用的，又是最成熟、稳定的。随着技术的不断发展和升级换代，电信网络越来越有能力承担海量信息的传递和处理工作。另一方面，电信企业将成为信息处理和运营的主角。业界学者与专家普遍认为，信息处理和运营将成为发展物联网产业的关键，将成为物联网产业未来直接面向用户的平台，在发展物联网产业中将起到不可替代的作用。对于电信企业而言，物联网的吸引力在于拥有海量用户。传统电信业务的用户在物联网兴起以前，主要只是单一说话的人，有限的人数决定了用户的上限，而当下的运营情况正趋于饱和，逼近上限。例如，在一些发达国家和地区，移动电话普及率已经达到饱和，甚至超过100%；最近几年，移动通信网络将覆盖全球80%以上的人口。在物联网的世界里，电信企业则能够拥有海量的用户群。因为在物联网的世界里，不只人在说话，一切“物”都将“开口说话”，其中，每一个“开口说话”的“物”都将是电信企业的一个用户。也许每个用户的ARPU并不高，但用户数量规模却非常可观。若以联合国人口基金会显示的2014年全球人口77亿为基数，将与77亿人口相关的机器和物体迅速扩展到500亿乃至上万亿是轻而易举的，这些海量数据都将成为电信企业的可能用户，电信企业将通过物联网这扇大门，迈入一个无限广阔的新天地，迎来海量用户。由此可见，电信企业发展物联网是必要的，更是迫切的。
1.2电信企业发展物联网产业的可行性
继计算机、互联网后，物联网被社会各界一致认为是世界ICT产业发展的第三次浪潮。信息专家认为，物联网一方面可以大大节约成本，提高企业的经济效益；另一方面可以为社会经济的发展提供强大动力。一些现有的物联网应用类似于封闭式的专网，由于应用简单化，标准不统一，自为一体，各种资源不能共享。因此，在网络的规划布局上只能自我封闭，导致重复建设，浪费资源，也不能利用资源为社会提供广泛的信息服务。电信企业拥有遍布全国城乡的、无处不在的网络覆盖，作为可信度极高的、为社会提供全方位通信服务的老牌企业，电信企业有条件也有能力实现广泛的、流动式的物联网服务。物联网设备能够统一接入电信企业的通信设施中，实现在任何复杂环境下信息数据的传送和处理，并提供多种模式（如B2B、B2C、B2B2C等）的物联网服务，最终找到成熟有效的商用模式，并实现商用模式的服务。电信企业要想达到目的，就要通过物联网这扇大门，迈入一个更为广阔的新天地。
（1）物联网B2B模式的应用服务
电信企业应该大力开发供应链管理的应用服务，为了实现物品库存信息和生产信息共享，在供应链相邻企业之间必须相互联网，以确保供应链相邻的各个企业之间实现互联互通。
（2）物联网B2C模式的应用服务
电信企业应大力拓展公共汽车路线跟踪查找、远程遥控抄表信息查询等查询类的信息应用服务，应通过配置物联网设备，采集相关被查询对象的有用的状态信息，随时随地向社会提供信息查询服务。
（3）物联网B2B2C模式的应用服务
电信企业应积极开发诸如食品溯源等事关国计民生的信息应用服务。在食品加工过程中，从最初的原材料采购环节开始，到食品加工全过程都进行追踪，并记录相关信息，供生产者和消费者查询。当购买最终食品的消费者有疑问时，就可以借助食品上的文字提示，按提示进行溯源查询，并与早已记录的信息核对，确认该食品是否为放心食品。综上所述，电信企业发展物联网是可行的、可操作的、受欢迎的。与此同时，人与人通信已趋于饱和，物与物通信才刚刚开始。因此，电信企业借助物联网的发展，能够实现转型升级的战略目标，有利于电信企业的持久发展，也利于其开拓发展空间无限的信息服务市场。借助物联网产业的发展，电信企业将实现持久永恒地服务老百姓、服务全社会的战略目标，这也将是电信企业千载难逢的发展机遇。
2电信企业发展物联网面临的问题
电信企业推出的路灯监控、手机支付等M2M（MachinetoMachine）的应用服务，都属于物联网的雏形产品。类似于互联网发展初期的单个局域网，构成物联网基础的也是M2M应用。然而，要想从M2M顺利过渡到物联网，电信企业还面临着许多问题需要解决，发展M2M业务还处于摸索阶段，甚至可以说，物联网开发的M2M业务还只处于概念培养期。电信企业作为通信网络的建设者和运营者，在建设物联网的过程中，虽然拥有网络资源优势，但从目前的发展趋势来看，要平稳地从M2M业务跨入物联网时代，我国电信运营商需要面对三大问题。
2.1产业链中的企业相对封闭，资源松散
物联网产业链纷繁复杂，要想建设和发展物联网，不是一家企业就能实现的。电信企业必须借助自身优势，协同物联网产业链中的各个相邻企业共同合作才能求得发展，这是物联网整个产业链发展的关键所在。电信企业运营的M2M业务各有千秋，总体来看还不够成熟，只在少数领域（如远程跟踪监控等）推出了较为成熟的产品，但这些产品多数仅提供感应和传输方面的业务，无法提供智能化服务。目前，电信企业实现的仅是单个产品的销售，短期内还难以形成整个物联网产业链的系统化协同运营。因此，电信企业要重点扶持M2M业务的发展，全面实施技术改造与升级，统一服务标准，制定成熟完整的解决方案，与交通运输、物流配送、汽车制造等行业精心合作，共同发展，实现多赢。
2.2产业链中的企业发展参差不齐，技术标准不统一
由于物联网是由通信网络联接而成的，自然需要协同统一的协议基础，就像互联网运行需要TCP/IP一样。目前，物联网的骨干传输网络已由电信网、互联网和广电网构建而成，相互之间已形成利益共同体。与互联网统一的技术标准不同的是，现有的物联网技术（如RFID等）还没有形成全国统一的标准。因此，整合并建立统一的物联网技术标准和规范，成为我国物联网产业发展的重点。中国是制定物联网技术国际标准的主导国之一，在2008年ISO传感网标准大会上，我国制定并提出的有关物联网的技术标准（包括运营支撑系统等标准）都已被联合国有关机构接受并确认。由于现有的IPv4协议的地址资源已临近枯竭，而物联网又特别要求“一物一地址，万物皆在线”，因此，解决物联网地址容量受限的关键是推动IPv6协议的普及。
2.3运营中央核心处理能力不足，严重影响物联网业务的深度开发
需要通过不同功能的M2M系统间的信息链路进行物联网的智能化处理，将智能感应融入到整个社会网络的运转中，由中央核心处理单元协同各系统共同运作，实现智能化处理。在这一过程中，电信企业应发挥数据分析与数据挖掘的优势，从建设基于云计算的M2M支撑运营中心入手，建立各M2M系统的关联协同运作机制，引入云计算整合改造中央核心处理单元，提升网络整体处理能力，与产业链各方协调合作，共同促成物联网的成熟与完善，使整个物联网产业正常运行。
3电信企业发展物联网的策略
基于驱动物联网产业发展的视角，针对物联网产业发展中存在的各种问题，提出以下应对策略。首先，关注物联网运行中的每个物体都必须要有一个标识（即信息），根据相关环境的变化，通过传感器对一些动态变化的状态信息进行采集；其次，在移动环境下，通过电信企业的传输网络，远距离对采集到的状态信息进行传送；最后，中央核心处理单元要对采集到的状态信息进行相关处理。基于这一视角，对于电信企业而言，在物联网运营过程中，要历经“物”的信息标识、信息传输和信息处理三大环节，在不同的环节则需要重点采用不同的策略。
3.1统一标识“物”的标准，具备标识服务功能
通过标识，让物联网的“物”活起来，和人一样会说话。标识是用于识别每个“物”的原始信息，可以用符号、数字或者它们的组合来描述“物”的标识。在物联网平台上存储“物”的标识可以用一维码、二维码或者智能卡类的存储形式，也可以用拍照、红外或者手动键入等各种各样的方式来发送ID信息。一维码过于简单，在此基础上衍生出的二维码比较复杂，包含不易识别的数字、字符等信息，得以在物联网中广泛应用。例如，二维码在手机中的应用。RFID标签技术含量高，拥有环境适应性强、抗污染能力强、远距离阅读以及动态更新等很多优势，因此，RFID已成为世界范围内的主要标识应用。目前，西方发达国家应用条形码、RFID等比较普遍。我国电信企业也应积极参与“物”的标识标准的制定和推广，促使政府有关部门制定国家标识标准，并与国际标准兼容，以实现物联网中“活的物体”在全球的流转。电信企业作为标识服务提供商，还应建立统一管理标识的平台，向用户及各种物体提供统一的管理和标识服务。
3.2统筹规划分配IP地址，建立科学的IP地址管理机制
物联网发展的最终目标是实现把世界上的人和物都纳入到物联网的服务范围，因此，物联网将需要使用海量的IP地址，而目前全球范围内的IPv4地址将远远不够用。据业内有关专家估计，在不久的将来，IPv4地址即将用尽，因此，急需对IPv4设备进行技术升级，向IPv6设备转移。专家建议：从一开始开发物联网业务时，就应该考虑采用IPv6地址。同时，电信企业还应未雨绸缪，构建科学的管理体制，统筹分配好IP地址，既要考虑满足全社会对IP地址数量的需求，又要满足对IP地址稳定性和可靠性的要求。
3.3构建云计算智慧平台，具备强大的数据收集与处理功能
由于泛在化物联网需要采集海量数据，电信企业面对如此庞大的数据，必须周密安排，扎扎实实地做好隐私保护、数据处理等相关操作，不能草率行事，也不能只是呆板地实现数据传递。应对采集到的海量数据进行存储，同时，缜密分析各种信息、数据之间的逻辑关系，变成一个具有智慧的“人”，才能得心应手地自行发出各种指令，或者按照决策指令实现自我控制。要变成具有智慧的“人”，必须建立智慧平台。这就要求电信企业能够运用相关的云计算技术，构建云计算的服务与处理平台。利用这种充满智慧的服务平台，一是能够通过分析处理采集的海量数据，向用户提供额外的服务功能；二是当不可避免地采集到的用户数据信息属于个人隐私时，能够向用户提供有效的服务功能，以实现保护用户隐私的目的。
3.4深度挖掘标识平台服务能力，促成产业链协同发展
由于物联网神通广大，世界上的人和物都可能成为物联网的服务对象。为了应对海量用户，电信企业应该深度挖掘“物”的标识与“物”的平台服务能力。一是要充分调动物联网产业链中上下游利益相关的应用开发商的积极性，引领产业链上下游的应用开发商积极参与开发大众应用业务，不断丰富并扩大使用物联网业务的领域，借助物联网提高人们的生活质量，使人们养成良好的工作和生活习惯；二是要使物联网产业链上下游的利益相关企业形成利益共同体，协同物联网产业链上下游企业向全社会提供高质量的信息服务，公平高效地全面提高物联网的服务水平。
4电信企业发展物联网的建议
在物联网产业蓬勃发展的环境下，基于驱动物联网产业发展的视角，电信企业不仅要扮演电信网络提供商的角色，还应积极进入应用领域服务提供商的层面，向全社会提供附加值更高的、服务层面的信息业务。例如，中国电信已经研发出服务于交通领域的应用业务，能够把交通堵塞、事故多发地、空闲停车位等方面的信息通过物联网的传感器随时收集起来，随时传送到互联网上，再随时通过手机或电脑提供给社会公众。除了随时向社会公众提供服务公众的信息外，电信企业还期望介入行业客户中，为团体消费者提供特有的、管用的信息服务。然而，电信企业在物联网巨大市场的争夺中才刚刚起跑，在物联网产业规模化前，电信企业必须抓住机遇提前部署。
第一，物联网的成熟、大规模商用不可能一蹴而就，需要一个长期的过程。因此，电信企业需要有序发展物联网产业链中的各个产业层，扎扎实实地在某一个行业或企业中做出有示范效应的、成功的物联网应用服务，以此树立示范，形成良性循环。
第二，电信企业要对传感网所采集的信息进行有效的处理和管控，随时发现问题，随时解决问题。此外，还要加强业务平台和数据中心的建设，促成新的商业模式的建立和完善。
第三，电信企业根据自身长期的运营经验，每次新技术大规模推广时，瓶颈常常卡在终端环节上。因此，电信企业要尽快丰富终端产品的种类，终端产品的研发应该适度超前于网络建设。然而，物联网终端方面的问题更为突出，对此电信企业必须高度重视终端上的问题。
第四，电信企业要促成物联网产业链的各个层面都有成功的商用模式，从而探索出一个属于自己的成熟有效的商业模式，形成良好的商业圈，扎扎实实地开发物联网业务，使物联网业务的开发真正落到实处。
第五，电信企业要高度重视制定物联网的技术标准，加强产、学、研、用的紧密合作和协同创新，打造物联网技术产业标准体系。在制定标准时，电信企业应建立产、学、研、用相结合的协同创新机制，才能制定出迎合产业发展的、适合行业应用的物联网标准体系。总之，物联网对我国社会经济的发展将起着举足轻重的作用。尽管物联网产业在现阶段发展中还存在诸多问题，但只要政府相关部门大力支持，制定科学的发展规则，提出合理化的建议，再加上扶持政策的倾斜，尤其是终端层面的政策倾斜，就能更好地促使电信企业参与发展物联网步入健康、良性、正能量的循环。
5结束语
[关键词]物联网传感器
一、物联网概念与定义
物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考:
1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。
2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。
3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。
二、国内外物联网发展现状
从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲,欧盟发展物联网先于美国,确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上,他们介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。
我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。
在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮,江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。
三、传感器在物联网中的应用
一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。
1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。
3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。
5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。
6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。
10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。
11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。
12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。
虽然,物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是,作为“金字塔”的塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
参考文献:
[1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术,2010,(1).
[2]张群.对物联网的深度剖析[J].通信企业管理,2010,(1).
[3]孔晓波.物联网概念与演进路径[J].电信工程技术与标准化,2009,(12).
[4]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报,2009,(12).
[5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[J].北京:电子工业出版社.
[6]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社.
关键词：物联网传感器
一、物联网概念与定义
物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考:
1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。
2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。
3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。
二、国内外物联网发展现状
从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲,欧盟发展物联网先于美国,确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上,他们介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。
我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。
在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮,江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。
三、传感器在物联网中的应用
一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。
1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。
3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。
5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。
6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。
10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。
11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。
12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。
虽然,物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是,作为“金字塔”的塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
参考文献:
[1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术,2010,(1).
[2]张群.对物联网的深度剖析[J].通信企业管理,2010,(1).
[3]孔晓波.物联网概念与演进路径[J].电信工程技术与标准化,2009,(12).
[4]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报,2009,(12).
[5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[J].北京:电子工业出版社.
[6]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社.
我国物联网行业随着国内经济社会的快速发展，短短几年内在行业体系、技术研发、生产应用等方面均取得了一定的成果。中国科学院与将宿舍率先于2009年在无锡成立了中国物联网研究发展中心，在人才、技术、资金等方面提供强有力的支持。国务院也于2013年了《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，为我国物联网行业的发展指明了方向，提供了政策依据。但是，我们也应看到，一些关键核心技术和信息安全等问题也在制约着我国物联网产业的发展速度。
（一）整体发展现状
目前我国物联网产业主要分布在环渤海地区、长三角、珠三角地区等沿海发达地区，2013年我国物联网行业市场规模达到7600亿元，比2012年增长近一倍，比2009年的1716亿元翻了近三翻。从事物联网相关技术及应用的企业已超过2000家，并在新型传感器等核心技术领域也拥有了自己的专利。2012年，由我国起草并提交的“物联网概述”标准草案通过了国际电信联盟的审议，成为世界首个物联网总体性标准。特别是党的十、十八届三中、四中全会召开以来，物联网产业以上升至国家战略层面，并相继颁布了相关规划、标准和指导意见，保障其健康高速地发展。
（二）各行业发展现状
物联网技术应用最早、联系最密切的当属移动互联领域。移动、联通、电信三大移动运营商均投入重金研发自己的3G、4G网络，其推出的M2M服务在很多领域获得了应用，通过手机等移动终端可以实现可视电话、智能消费等；在电子商业领域，物联网技术可用于物流管理，通过商品在下单、包装、出库、运输和服务等环节的监控，提高配送效率和安全性；在农业生产领域，中东部地区建设了数字化设施农业示范园区，将物联网技术运用到无公害种植、智能灌溉、采收销售等环节，实现农业种植的精细化管理；在食品安全领域，物联网技术可以实现食品原材料从种植、收获、运输、加工、包装、销售全过程的监控，哪个环节一旦出现问题，可以扫描基本信息并进行追溯，目前全国35个城市均已建立肉菜流通追溯体系，实现对食品安全的有效监管；在社会民生领域，居民用电、用水等都可以通过安装智能电表、水表，将使用情况及时反馈给相关部门，以便实时监测，发现问题；在工业生产领域，企业可以对生产设备和产品实施在线监控、故障分析和数据维护等，在调整产业结构，促进转型升级方面发挥着积极作用；在交通领域，咪表停车和ETC（高速公路电子不停车收费）技术都为人们的出行提供着便捷；在公共安全领域，物联网的出现解决了车站、机场等公共人员密集场所的安全保卫等工作；在于教育领域，物联网可以帮助教育部门构建智能化教学环境，丰富教学活动，提高教学管理工作的效率。
（三）目前的主要问题
第一，市场需求不足。物联网产业的市场价值巨大，但是目前我国广泛应用物联网技术的产业主要集中在电子信息、移动通信、能源环保等行业，大多数领域的需求不足甚至是空白，基本上是零星分散，不成规模；第二，发展速度不平均。目前环渤海、长三角、珠三角和中西部部分经济发达省市的物联网发展速度很快，但其他经济欠发达地区的物联网技术和产业发展相对滞后；第三，核心技术缺乏。受到我国整体科技研发实力的影响，目前在物联网核心的网络设备、传感器设备的研发和生产工艺等领域，我国还缺乏核心技术，很多硬件装备不得不依赖进口或是合资生产，特别是在一些高端设备领域没有我国自己的知识产权；第四，法律法规欠缺。物联网的发展需要健全的外部环境，而我国目前尚没有专门保护基础信息安全和法律法规和物联网行业的统一标准。只有建立健全了相关法律法规和统一的物联网基础体系，才能保证物联网平稳运行，才能真正实现物联网产业的规模化发展。第五，发展模式不成熟。物联网需要完整的产业链作为支撑，但是目前上下游各行业都存在一定的技术或是贸易壁垒，无法形成跨行业的技术对接与联动，导致闭门造成、重复建设、资金浪费等现象频发。
二、结语
1智慧农业
1.1智慧农业特点
基于物联网技术的智慧农业是当今世界农业发展的新潮流，传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，农产品质量问题、农业资源不足、普遍浪费、环境污染、产品种类需求多样化等诸多问题使农业发展陷入恶性循环，而智慧农业为现代农业发展提供了一条光明之路。智慧农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约，它是由信息技术支持的根据空间时间，定位、定时、定量地实施一整套现代化农业操作与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状、空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度等调节对作物的投入，即一方面查清田地内部的土壤性状与生产力，另一方面确定农作物的生产目标，调动土壤生产力，以最少或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源取得经济效益和环境效益双丰收。
1.2智慧农业系统架构
物联网智慧农业平台系统由前端数据采集系统、无线传输系统、远程监控系统、数据处理系统和专家系统组成[3]。前端数据采集系统主要负责农业环境中光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。无线传输系统主要将前端传感器采集到的数据，通过无线传感器网络传送到后台服务器上。远程监控系统通过在现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信号，通过电脑或3G手机即可随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等参数和进行远程控制调节。数据处理系统负责对采集的数据进行存储和处理，为用户提供分析和决策依据。专家系统根据智慧农业领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，帮助进行决策，以解决农业生产活动中遇到的各类复杂问题。
2物联网在智慧农业中的应用
物联网技术是新生事物，是多学科技术的集成。随着世界各国对物联网行业的前景看好和企业的大力投入，物联网产业正飞速的发展，并渗透进每一个行业领域。可以预见的是，越来越多的行业领域以及科技、应用会和物联网产生交叉融合，传统农业向智慧农业方向的转变也已经成为了大势所趋。
2.1物联网定义
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，英文名称叫“TheInternetofThings”，顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。包含两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。目前公认的物联网定义是通过智能传感器、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、遥感等信息传感设备及系统和其他基于物-物通信模式(M2M)的短距无线自组织网络，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络[5]。物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业第三次浪潮。物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理[6]。它是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其原理和实质是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过无线传感器网络、互联网、移动通信网等交互传递，从而实现对世界的感知。
2.2物联网架构
物联网架构可分为以下三层：感知层、传输层和应用层。
2.2.1感知层
采用各种传感器，如土壤温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器等来获取作物的各类信息。其中的一项关键技术是射频自动识别，射频识别（RadioFre-quencyIdentification，RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享[7]。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
2.2.2传输层
传输层由各种网络，包括互联网、无线传感器网络、移动通信网和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。其中无线传感器网络是农业领域应用较广泛的一种网络。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)，是由监测区域内随机分布的大量种类繁多的微型传感器组成，它们通过无线通信方式迅速自行组网，对网络覆盖区域中被感知对象的动态信息进行采集、计算和处理[8]。由于可以对特定的区域进行大面积监控，单个节点成本低，使得传感器网络非常适合于农业领域的信息采集工作[9]。
2.2.3应用层
应用层是物联网和用户的接口，与行业需求相结合，实现物联网的智能应用。例如在农作物大棚或园区，利用无线传感器网络获取作物实时生长环境中的温湿度、光照强度等信息，收集每个节点的数据并进行存储和管理，实现整个监测区域的信息动态显示，并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷药、调温控光等操作，对异常信息进行自动报警。
2.3物联网在智慧农业中的应用案例
对土壤水分及其变化的监测是生态、农业和水土保持等研究中的一项基础工作[10]。蔡镔等[11]针对棉花茎杆直径变化的测量参数，结合Zigbee无线传感器网络技术设计了棉花精准灌溉监控系统。该系统由无线监控网络和远程数据中心2个部分组成，给出了系统总体架构，设计开发了无线传感器网络节点，并给出了软件流程。该系统使人们随时获得棉花作物精确的需水信息，并实现精准灌溉。由于采用了无线数据传输方式，该系统解决了有线通信方式存在的难以扩展、难以升级等问题，具有低功耗、低成本、扩展灵活等优点。赵玉成等[12]针对我国农业生产活动的特点，提出在农田土壤肥力监测领域应用无线传感器网络的方案和思路，实现把无线传感器网络技术与土壤肥力监测相结合，达到提高土壤肥力的目标。将无线传感器网络应用于土壤肥力监测，可实时、动态地测定土壤中养分和肥料的含量，从而有效地指导施肥，使肥料得到更高效的利用。在农业生产活动中，农田土壤肥力信息的监测、采集与处理是不可或缺的重要环节，将无线传感器网络技术应用在土壤肥力监测，分布在农田土壤中的大量传感器节点通过无线通讯网络与汇聚节点进行信息交换，能很大程度地提高土壤肥力监测的实时性、可靠性，且实施成本较低廉，性价比高，维护简单，节点的扩展也非常容易，提高了农田作业中土壤肥力信息采集、监测的自动化程度。滕红丽等[13]提出了一种基于ZigBee无线传感网络的作物环境监测系统的设计，该系统在ZigBee协议和CC2530芯片基础上，通过对系统软硬件设计，实现了作物环境的温度、湿度、光照度、CO2浓度等参数的实时监测，为作物产量提高提供了有效保证。在农业温室环境下，温室环境测控系统可对温室内外环境进行自动检测、显示；可按不同作物的要求进行多因子综合调节与控制；还能对温室内各环境因子的数据长期存储，满足科研和生产的需要，为智能农业专家系统的开发积累丰富的资料数据。将无线传感器网络技术应用在温室环境测控系统，极大地提高了系统的实时性、可靠性，且系统开发成本较低廉，性价比高，维护简单，节点的扩展也非常容易，提高了温室环境下农作物种植环境信息采集、监测和控制的自动化程度[14]。朱伟兴等[15]基于物联网技术开发了保育舍环境可视化调控系统，采用Zigbee无线技术将舍内各保育床及周围设备组成无线网络系统，系统依据分布于各保育床内的传感器获得的环境参数，精确调节各保育床内的小气候环境。通过WIFI无线技术将服务器与IN-TERNET无缝连接，使用户端延伸并扩展到猪舍及室内设备，实现环境与设备之间，环境与人之间进行信息交换。该系统性能稳定，信息无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求，适合保育猪舍环境智能化精准管理，可应用于自动化、智能化的牲畜养殖中。王文山等[16]以物联网技术为基础，研究了果园环境信息监测系统总体结构，将系统分为数据采集模块、数据传输模块和数据管理模块三部分，研究了数据传输模块，实现了无线组网和数据的远距离传输，在山东栖霞果园的实际应用效果良好。顿文涛等[17]针对国内的食品安全问题，对构建食品安全物联网体系进行了研究，设计了一种食品安全物联网管理体系，主要由四个方面组成，分别为食品生产、食品流通、食品监管及食品追溯。利用物联网技术收集食品产业链数据、构建食品安全物联网体系，对食品从源头到餐桌的各个环节进行追踪监管，能有效加强食品安全。在农业资源利用方面，随着物联网技术的不断发展，北美一些发达国家通过卫星监测来收集国家土地利用信息，然后再对所采集的信息进行一系列的分析处理，最终实现了大范围内的农业统筹规划管理。近年来，我国运用GIS、传感器和GPS定位相结合的技术，通过WSN与无线通信实现了对农业资源的规划管理。为了更加准确地获取农田状态信息，在作物施肥、病虫害监测和防治、土壤养分监测等农田信息采集、管理，以及农业环境变化和农业污染监测等方面都使用了GPS定位技术[18]。
3结束语
关键词：物联网传感器
一、物联网概念与定义
物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考:
1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。
2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。
3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。
二、国内外物联网发展现状
从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲,欧盟发展物联网先于美国,确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上,他们介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。
我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。
在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮,江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。
三、传感器在物联网中的应用
一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。
1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。
3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。
5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。
6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。
10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。
11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。
12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。
虽然,物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是,作为“金字塔”的塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
参考文献:
[1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术,2010,(1).
[2]张群.对物联网的深度剖析[J].通信企业管理,2010,(1).
[3]孔晓波.物联网概念与演进路径[J].电信工程技术与标准化,2009,(12).
[4]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报,2009,(12).
[5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[J].北京:电子工业出版社.
[6]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社.
