物联网物联网技术论文

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1、物联网物联网技术论文物联网物联网技术论文 物联网技术论文 第一章 物联网的简介第一章 物联网的简介 1.1 研究背景1.1 研究背景 21 世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球 化是 21 世纪的时代特征。随着信息技术的飞速发展，经济全球化不断加快。通过计算机技 术、数据通讯和互联网技术实现现代化物流和电子商务已是大势所趋。 而现代物流和电子商务的实施离不开信息化的支持， 信息化是现代物流及电子商务发展 的基础。在物流信息交换、供应链管理等方面，由于信息传递的不及时、信息失真、信息交 换错误所造成的损失每年高达数千亿美元。 以全球零售业巨头沃尔玛为例， 每年

2、由于信息传 递问题所造成的缺货率大约是 8%左右，如果可以减少 1%的缺货率，仅此一项每年就可以给 沃尔玛增加 10 亿美元的收入1。 另外，在社会信息化过程中，信息资源剧增，各类信息内容呈爆炸式增长。庞大的信息 资源和昂贵的信息成本， 使得人们无法独立生产所需要的数据， 而必须通过共享来获取资源 和必要的信息。那么如何实现实时地信息交流呢？ 1999 年由美国麻省理工学院 Auto ID 中心提出的 EPC（Electronic product code，产 品电子代码）给人们提供了新的启迪.人们将每一件物品赋予一个唯一的编号，EPC 标签是 这一编号的载体， 当 EPC 标签贴在物品上或内

3、嵌在物品中的时候， 即将该物品与 EPC 标签中 的唯一编号（标准说法是“产品电子代码” 或“EPC 代码”） 建立起了一对一的对应关系1。 基于互联网和射频技术的 EPC 系统，即实物物联网（简称物联网） 是在计算机互联网的 基础上，利用 RFID(Radion Frequency Identification,射频识别)、天线数据通迅等技术， 构造了一个实现全球物品信息实时共享的“Internet of things”。它将成为继条码技术之 后，再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。 EPC 标签从本质上来说是一个电子标签， 通过射频识别系统的电子标签读写器可以实现

4、 对 EPC 标签信息的读取。 读写器获取的 EPC 标签信息， 并把标签信息送入互联网 EPC 体系中 PML(Physical Mark_Up Language,实体标记语言)服务器后2，就实现了对物品信息的采用 和追踪。然后利用 EPC 体系中的网络中间件等，可实现对所采集的 EPC 标签信息的利用。 1.2 目前的发展现状1.2 目前的发展现状3 3 随着 RFID 技术以及无线局域网技术的日渐成熟，标准逐渐统一，EPC 系统也不断完善， EPC 技术为更广大的人所了解，所使用。 1.2.1 国外 EPC 的发展现状1.2.1 国外 EPC 的发展现状 20 世纪中期产生的射频识别技术

5、，由于射频标签本身的价格昂贵，阻碍了它的推广和 应用。1999 年，美国麻省理工学院成立 Auto-ID 中心，进行射频识别技术的研发，通过创 建 RFID 标准，并利用网络技术，形成 EPC 系统，目的是建设全球实物互联网。 具体来讲，EPC 系统在国际上的测试可分为三个阶段： 试验第一阶段(货堆)：2001 年 9 月，Auto-ID 中心成功读取了宝洁公司位于密苏里州 Cape Giradeau 工厂中手纸货堆上的 EPC 代码。10 月，该厂有一批货物要发往位于 Oklahoma, Tulsa Sams 俱乐部，当货物离开工厂时，货堆上的 EPC 代码在异地被成功的 读取。 试验第二阶

6、段(货箱)：2002 年 2 月，联合利华、宝洁、卡夫、可口可乐、吉列、沃尔 玛和强生等公司将包装盒上配有 EPC 标签的货物在全美 8 个州中选定的配送中心和零售商 之间运输，尽管从货堆试验到包装盒试验大大增加了传输的数据量，系统运行仍然良好。 试验第三阶段(单个物品)：2002 年底，Auto-ID 中心测试系统处理更大数据量的能力， 标签被加载到单个物品上。 EPC 可为每一单个商品建立全球的，开放的标识标准，以 EPC 软硬件技术构成的“EPC 物联网” ，能够使产品的生产、仓储、采购、运输、销售、及消费的全过程发生根本性的变 化， 从而大大提高全球供应链的性能。 虽然目前 EPC 系

7、统还没有真正地应用在企业的管理行 为中，但却引起了全球的关注和兴趣。目前，在全球共有 90 个终端用户和 75 个系统集成商 进行 EPC 系统的测试，他们一起合作，整合 EPC 系统的产品标识，建立 EPC 实施方案。EPC 系统的研发，可以说是如火如荼。 在美国，全球零售巨头沃尔玛表示从 2005 年 1 月起，沃尔玛将让他们的前 100 位主要 供应商在他们的货物中放入 EPC 标签，应用到 1 个关键配送中心。从 2006 年 1 月起，应用 到所有配送中心。制造业如吉列、强生、宝洁以及知名的物流企业如联合包裹服务公司 (United Parcel Service)也都承诺要尽可能将

8、EPC 系统引入企业的供应链管理过程中。 在日本，EPC 系统国家发展战略已经制定。在其战略中强调要进行 EPC 系统研究，由经 济产业省和总务省，推广电子标签的普及，力争将标签价格降至 3-5 日元。同时，在该战略 中也指出要建立 EPC 系统标准体系，制定相关国家标准，并与 ISO 和 EPC Global 接轨；建 立技术产业联盟(由 NTT 集团、KDDI、索尼、日立、东芝、NEC、丰田汽车、东京电力、日本 通运、日本铁道货物、京滨电气铁道公司、三菱沃尔玛等 100 家企业组成)；建立行业试 点(2003 年要在家电、图书、服装、食品流通业进行试点 ； 2004 年拓展到 10 多个应

9、用领域) 。 在加拿大， EPCglobal 加拿大已经产生， 由该组织负责本国 EPC 系统的研发和推广。 2004 年其主要举措有：代表加拿大工业界参与制定全球 EPC2.0 标准；建立与加拿大基础技术和 系统相兼容的 EPC 标准；制定 EPC 商业计划，在加拿大推广该技术；为 EPC 网络的发展提供 有利的公共政策；培训终端用户、技术方案解决商(包括：出版 EPC 商业应用案例；建立 EPC 培训机制，举办论坛、演讲进行交流；宣传 EPC 网络的商业价值)；建立加拿大应用方案服 务商及用户委员会；引导加拿大各行业应用。 在英国， Tesco 已于 2003 年 9 月进行了该公司物流中

10、心 “National DistributionCentre (NDC)”和英国的两家商店(St.Neots 与 Peterborough)进行 EPC 系统的应用测试，使用 915HMz 频带，对 NDC 和两家商店之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪。 2003 年底，Tesco 使用与 2003 年 9 月测试基本相同的系统，同著名日用品公司美国金 佰利、美国宝洁、英国联合利华、美国吉列、著名饮料公司英国 Diageo 等 5 家供货商展开 进一步测试，以验证已在欧洲获得批准的 UHF 频带的 868/869MHz 的通信中使用无线标签的 效果。Auto ID 中心研发 EPC 系统，在

11、国际物品编码协会的主导下，为了通过采纳开放的全 球标准和产品标识来提高商业的贸易效率， 实现 EPC 系统的宗旨， EAN 和 UCC 成立 EPCglobal， 来管理全球 EPC 标准、开发并实施市场和通信、管理有关 EPC 的知识产权、与 Auto ID 中心 就未来的改善进行合作、管理 EPC 系统。EPC 网络的商业化给各国的编码组织提供了发展新 业务的绝好机会， 同时由于 EAN 已经建立了遍布全球的编码组织， 对于开展这一项新的业务 提供了组织保障。通过 EAN 的世界成员组织和美国 UCC，负责 EPC 系统的全球教育、信息传 播、 教育工具和推动， 可以利用他们超过 100

12、万的成员公司的全球用户基础推动 EPC 技术的 应用。自此，EPC 系统的研发力量在全球范围内得以整合，并进入了有计划的推广阶段。 1.2.2 国内 EPC 的发展现状1.2.2 国内 EPC 的发展现状 国内研究人员对 EPC 的研究基本上是从空白开始的， 已有的技术积累也较低， 但这方面 的研究一直在继续， 基本属于跟踪发达国家的研究， 参与这方面研究的有中国物品编码中心 、中国标准协会等机构非营利机构以及复旦大学、北京大学等一些大学的科研机构，目前已 经取得了一些初步的成果，EPC 处于宣传和推广的起步阶段。 作为 EPC 系统的关键之一的射频识别技术的研究，中国物品编码中心早在 199

13、6 年就开 始了。1999 年，中国物品编码中心完成了原国家技术监督局的科研项目新兴射频识别技 术研究，制定了射频识别技术规范。2002 年中国物品编码中心开始积极跟踪国际 EPC 的 发展动态，2003 年完成了EPC 产品电子代码 课题的研究，出版了条码与射频标签应用 指南一书。AutoID 中国试验室依托于复旦大学，是 EPCglobal 组织所属的六所学术研 究机构之一，在中国负责标签和识读器的研发。 2003 年 9 月，为了促进国内对 EPC 的了解，中国物品编码中心邀请 UCC 董事会成员、 全球宝洁的首席信息官 Steve David 来中国就有关 EPC 技术及其在供应链的应

14、用情况进行 交流。2003 年 12 月，由国家标准化管理委员会主办、中国物品编码中心牵头，全国物流信 息管理标准化技术委员会承办，在北京举行第一届中国 EPC 联席会。此次会议，统一了 EPC 产品电子代码和物联网的概念，协调了各方的关系，将 EPC 技术纳入标准化、规范化的管理 ，为 EPC 在我国的快速、有序的发展奠定了坚实的基础。从此，EPC 技术的研究纳入标准化 、规范化管理的范畴，EPC 在中国的发展走向正轨。 1.3 研究的意义1.3 研究的意义 1.3.1 物联网的用途1.3.1 物联网的用途 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

15、业监测、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。文献6-11列举了物联网技术在各行各业中的应用。 国际电信联盟于 2005 年的一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失 误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉” 洗衣机对颜色和 水温的要求等等。 亿博物流咨询生动的介绍物联网在物流领域内的应用， 例如一家物流公司 应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉你超载了，并且超载多少，但空 间还有剩余，告诉你轻重货怎样搭配 ； 当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔 疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野

16、蛮，可以吗？” 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，就是把感应器嵌入 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。 毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而， 不谈什么隐私权和辐射问题， 单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。 人 们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。 1.3.2 物联网的效益1.3.2 物联网的效益 业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本 ； 另一方面可以为全球 经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。 我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信