物联网技术及应用论文

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1、物联网技术的研究与应用 姓名：敬磊 学号：201109441016 班级：2011 级 10 班 摘要：随着科技文化的快速发展，由于信息化的极速膨胀，在物流信息交 换、供应链管理等方面，信息传递的不及时、信息失真、信息交换错误等所造 成的损失每年高达数千亿美元。因此物联网作为一种新的网络形式被提出，在 当今社会中也占据着越来越重要的地位，同时也为人们的生活带来了许多方便。 但是在技术领域还尚未成熟，相关理论研究和实践应用正在不断探索中。本文 主要是关于物联网的基本概述、研究背景、体系结构、技术应用发展以及信息 安全等方面。 关键词：物联网，RFID，信息化 一、基本概述 “物联网技术”的核心和

2、基础仍然是“互联网技术” ，是在互联网技术基础 上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之 间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：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，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识 别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。 物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备 （Devices）和设施（Facilities） ，包括具备“ 内在智能”的传感器、移动终端、工 业系统、数控系统、

3、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled) 的，如贴上 RFID 的各种资产（Assets） 、携带无线终端的个人与车辆等等“ 智能 化物件或动物” 或“ 智能尘埃”（Mote） ，通过各种无线和/ 或有线的长距离和/或短 距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration) 、以及基 于云计算的 SaaS 营运等模式，在内网（Intranet） 、专网（Extranet） 、和/ 或互联 网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性 化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、 安全

4、防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示 的 Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“ 万物” 的“高效、节能、安全、 环保”的“ 管、控、营”一体化。 二、研究背景 众所周知，21 世纪是一个以网络计算机为核心，信息化，数字化，经济全 球化的一个世纪，通过电子信息实现现在物流也是大势所趋，信息如此地极速 膨胀势必需要大量的数据传输，由于巨大成本促使人们无法生产自己独立的数据，资源共享便成了势在必行的举措。 当然，物联网(Internet of Things)这一概念早在 1999 年就被提出，起初是基 于 RFID 技术的物联网。在 2005 年

5、国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中， 物联网的定义和范围就发生了变化，所覆盖范围有了相当大的拓展，通过射频 识别系统高效快速的促进信息，资源的共享化，并且，在 2009 年被正式列为国 家五大新兴战略性产业之一，写入政府报告中，这也标志着物联网在中国讲得 到前所未有的发展速度，它也将得到人们广泛的支持与关注。 三、体系结构 物联网体系主要由运营支撑系统、传感网络系统、业务应用系统、无线通 信网系统等组成。 运营支撑系统：向电信、数据通讯和其它网络服务提供商提供业务支持的 一套软件工具。 传感网络系统：采集捕获物理世界的相关数据信息的系统。 无线通信网系统：利用无线电磁波等相关数据网，以实现

6、信息和数据传输 的系统。 业务应用系统：接收命名并按照相应程序执行相应举措的系统。 在运营支撑系统的搭建环境下，通过传感网络系统，采集捕获所需的信息， 在实践中可运用 RFID 读写器与相关的传感器等采集其所需的数据信息，实现 对物理世界的感知。当网关终端进行汇聚后，通过无线网络运程将其顺利地传 输至指定的应用系统中。当应用系统收到相关命令时再启动应用程序达到远程 控制的效果。 四、信息安全 物联网的信息安全和互联网的信息安全问题一样，一直都会是一个被广泛 关注的话题。由于物联网连接和处理的对象主要是机器或物以及相关的数据， 其“所有权”的特性导致物联网信息安全要求比以处理“文本”为主的互联网

7、 要高，对“隐私权”的保护要求也更高。 物联网系统的安全和一般 IT 系统的安全基本一样，主要有 8 个尺度： 读 取控制，隐私保护，用户认证，不可抵赖性，数据保密性，通讯层安全，数据 完整性，随时可用性。 前 4 项主要处在物联网 DCM 三层架构的应用层，后 4 项主要位于传输层和感知层。其中“隐私权”和“可信度”问题在物联网体系 中尤其受关注。如果我们从物联网系统体系架构的各个层面仔细分析，我们会 发现现有的安全体系基本上可以满足物联网应用的需求，尤其在其初级和中级 发展阶段。 物联网应用的特有（比一般 IT 系统更易受侵扰）的安全问题有如下几种：1. Skimming：在末端设备或 R

8、FID 持卡人不知情的情况下，信息被读取 2. Eavesdropping: 在一个通讯通道的中间，信息被中途截取 3. Spoofing：伪造复制设备数据，冒名输入到系统中 4. Cloning: 克隆末端设备，冒名顶替 5. Killing:损坏或盗走末端设备 6. Jamming: 伪造数据造成设备阻塞不可用 7. Shielding: 用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接 主要针对上述问题，物联网发展的中、高级阶段面临如下五大特有的信息 安全挑战： 1. 4 大类（有线长、短距离和无线长、短距离）网路相互连接组成的异构 （heterogeneous） 、多级(multi-hop)、分布式

9、网络导致统一的安全体系难以实现 “桥接”和过度 2. 设备大小不一，存储和处理能力的不一致导致安全信息（如 PKI Credentials 等）的传递和处理难以统一 3. 设备可能无人值守，丢失，处于运动状态，连接可能时断时续，可信度 差，种种这些因素增加了信息安全系统设计和实施的复杂度 4. 在保证一个智能物件要被数量庞大，甚至未知的其他设备识别和接受的 同时，又要同时保证其信息传递的安全性和隐私权 5. 多租户单一 Instance 服务器 SaaS 模式对安全框架的设计提出了更高的要 求 对于上述问题的研究和产品开发，目前国内外都还处于起步阶段，在 WSN 和 RFID 领域有一些针对性

10、的研发工作，统一标准的物联网安全体系的问题目 前还没提上议事日程，比物联网统一数据标准的问题更滞后。这两个标准密切 相关，甚至合并到一起统筹考虑，其重要性不言而喻。 五、技术应用发展 物联网在当今社会的应用是方方面面的，也为我们的生活提供了很多方便 之门，以下主要列举家庭、工业、 医学等几个方面的应用。 家庭应用： 通过嵌入鞋内的感知设备采集跑步数据； 通过手机接收、存储并转发数据； 利用 3D 体感摄像技术捕捉玩家动作; 通过相应游戏软件达到健身目的。 工业应用： 目前 RFID 技术正在为供应链领域带来一场巨大的变革，以识别距离远，快速，不易损坏，容量大等条码无法比拟的优势，简化繁杂的工作

11、流程，有效 改善供应链的效率和透明度。托盘是供应链中最基础也是最主要的货物单元， 它已经广泛应用于生产、仓储、物流、零售等各个供应链环节。 近年来, 被原油价格不断上涨所困扰的石油化工行业,重新把提高物流效率 作为现实的研究课题。其中, 散杂货物流的大型化和大量化的改进工作一直在 探讨之中。 医学应用： 1999 年，物联网概念由麻省理工学院提出，早期是指依托射频识别(Radio Ferquency Identification ,RFID)技术和设备，按约定的通信协议与互联网的结合， 使物品信息实现智能化管理。而医学物联网，就是将物联网技术应用于医疗、 健康管理、老年健康照护等领域。 医学物

12、联网中的“物” ，就是各种与医学服务活动相关的事物，如健康人、 亚健康人、病人、医生、护士、医疗器械、检查设备、药品等等。医学物联网 中的“联” ，即信息交互连接，把上述“事物”产生的相关信息交互、传输和共 享。医学物联网中的“网”是通过把“物”有机地连成一张“网” ，就可感知医 学服务对象、各种数据的交换和无缝连接，达到对医疗卫生保健服务的实时动 态监控、连续跟踪管理和精准的医疗健康决策。 那么什么是“感” 、 “知” 、 “行”呢?“感”就是数据采集和信息获得，比如， 连续监测高血压患者的人体特征参数、周边环境信息、感知设备和人员情况等。 “知”特指数据分析，如，高血压患者连续的血压值测到之后，计算机会自动 分析出他的血压状况是否正常，如果不正常，就会生成警报信号，通知医生知 晓情况，调整用药，加以处理，这就是“行” 。六、结论 随着科技的不断更新发展，人们对智能化的需求也越来越大，越来越多的自 动化也为人们生活提供了相当多的便利，智能家居也得到人们的青睐。智能化 对我们的家庭带来了巨大影响，也让人们有更多的时间去享受生活，使生活更 安全化，舒适化，方便化。