物聯網發展論文范文

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第1篇

我國物聯網行業隨著國內經濟社會的快速發展，短短幾年內在行業體系、技術研發、生產應用等方面均取得了一定的成果。中國科學院與將宿舍率先于2009年在無錫成立了中國物聯網研究發展中心，在人才、技術、資金等方面提供強有力的支持。國務院也于2013年了《關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》，為我國物聯網行業的發展指明了方向，提供了政策依據。但是，我們也應看到，一些關鍵核心技術和信息安全等問題也在制約著我國物聯網產業的發展速度。

（一）整體發展現狀

目前我國物聯網產業主要分布在環渤海地區、長三角、珠三角地區等沿海發達地區，2013年我國物聯網行業市場規模達到7600億元，比2012年增長近一倍，比2009年的1716億元翻了近三翻。從事物聯網相關技術及應用的企業已超過2000家，并在新型傳感器等核心技術領域也擁有了自己的專利。2012年，由我國起草并提交的“物聯網概述”標準草案通過了國際電信聯盟的審議，成為世界首個物聯網總體性標準。特別是黨的十、十八屆三中、四中全會召開以來，物聯網產業以上升至國家戰略層面，并相繼頒布了相關規劃、標準和指導意見，保障其健康高速地發展。

（二）各行業發展現狀

物聯網技術應用最早、聯系最密切的當屬移動互聯領域。移動、聯通、電信三大移動運營商均投入重金研發自己的3G、4G網絡，其推出的M2M服務在很多領域獲得了應用，通過手機等移動終端可以實現可視電話、智能消費等；在電子商業領域，物聯網技術可用于物流管理，通過商品在下單、包裝、出庫、運輸和服務等環節的監控，提高配送效率和安全性；在農業生產領域，中東部地區建設了數字化設施農業示范園區，將物聯網技術運用到無公害種植、智能灌溉、采收銷售等環節，實現農業種植的精細化管理；在食品安全領域，物聯網技術可以實現食品原材料從種植、收獲、運輸、加工、包裝、銷售全過程的監控，哪個環節一旦出現問題，可以掃描基本信息并進行追溯，目前全國35個城市均已建立肉菜流通追溯體系，實現對食品安全的有效監管；在社會民生領域，居民用電、用水等都可以通過安裝智能電表、水表，將使用情況及時反饋給相關部門，以便實時監測，發現問題；在工業生產領域，企業可以對生產設備和產品實施在線監控、故障分析和數據維護等，在調整產業結構，促進轉型升級方面發揮著積極作用；在交通領域，咪表停車和ETC（高速公路電子不停車收費）技術都為人們的出行提供著便捷；在公共安全領域，物聯網的出現解決了車站、機場等公共人員密集場所的安全保衛等工作；在于教育領域，物聯網可以幫助教育部門構建智能化教學環境，豐富教學活動，提高教學管理工作的效率。

（三）目前的主要問題

第一，市場需求不足。物聯網產業的市場價值巨大，但是目前我國廣泛應用物聯網技術的產業主要集中在電子信息、移動通信、能源環保等行業，大多數領域的需求不足甚至是空白，基本上是零星分散，不成規模；第二，發展速度不平均。目前環渤海、長三角、珠三角和中西部部分經濟發達省市的物聯網發展速度很快，但其他經濟欠發達地區的物聯網技術和產業發展相對滯后；第三，核心技術缺乏。受到我國整體科技研發實力的影響，目前在物聯網核心的網絡設備、傳感器設備的研發和生產工藝等領域，我國還缺乏核心技術，很多硬件裝備不得不依賴進口或是合資生產，特別是在一些高端設備領域沒有我國自己的知識產權；第四，法律法規欠缺。物聯網的發展需要健全的外部環境，而我國目前尚沒有專門保護基礎信息安全和法律法規和物聯網行業的統一標準。只有建立健全了相關法律法規和統一的物聯網基礎體系，才能保證物聯網平穩運行，才能真正實現物聯網產業的規模化發展。第五，發展模式不成熟。物聯網需要完整的產業鏈作為支撐，但是目前上下游各行業都存在一定的技術或是貿易壁壘，無法形成跨行業的技術對接與聯動，導致閉門造成、重復建設、資金浪費等現象頻發。

二、結語

第2篇

1智慧農業

1.1智慧農業特點

基于物聯網技術的智慧農業是當今世界農業發展的新潮流，傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需要，農產品質量問題、農業資源不足、普遍浪費、環境污染、產品種類需求多樣化等諸多問題使農業發展陷入惡性循環，而智慧農業為現代農業發展提供了一條光明之路。智慧農業與傳統農業相比最大的特點是以高新技術和科學管理換取對資源的最大節約，它是由信息技術支持的根據空間時間，定位、定時、定量地實施一整套現代化農業操作與管理的系統，其基本涵義是根據作物生長的土壤性狀、空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度等調節對作物的投入，即一方面查清田地內部的土壤性狀與生產力，另一方面確定農作物的生產目標，調動土壤生產力，以最少或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源取得經濟效益和環境效益雙豐收。

1.2智慧農業系統架構

物聯網智慧農業平臺系統由前端數據采集系統、無線傳輸系統、遠程監控系統、數據處理系統和專家系統組成[3]。前端數據采集系統主要負責農業環境中光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。無線傳輸系統主要將前端傳感器采集到的數據，通過無線傳感器網絡傳送到后臺服務器上。遠程監控系統通過在現場布置攝像頭等監控設備，實時采集視頻信號，通過電腦或3G手機即可隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等參數和進行遠程控制調節。數據處理系統負責對采集的數據進行存儲和處理，為用戶提供分析和決策依據。專家系統根據智慧農業領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，幫助進行決策，以解決農業生產活動中遇到的各類復雜問題。

2物聯網在智慧農業中的應用

物聯網技術是新生事物，是多學科技術的集成。隨著世界各國對物聯網行業的前景看好和企業的大力投入，物聯網產業正飛速的發展，并滲透進每一個行業領域。可以預見的是，越來越多的行業領域以及科技、應用會和物聯網產生交叉融合，傳統農業向智慧農業方向的轉變也已經成為了大勢所趨。

2.1物聯網定義

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，英文名稱叫“TheInternetofThings”，顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。包含兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。目前公認的物聯網定義是通過智能傳感器、射頻識別（RFID）、激光掃描儀、全球定位系統（GPS）、遙感等信息傳感設備及系統和其他基于物-物通信模式(M2M)的短距無線自組織網絡，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種巨大智能網絡[5]。物聯網被公認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的信息產業第三次浪潮。物聯網的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理[6]。它是以感知為前提，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡，其原理和實質是在物體上植入各種微型芯片，用這些傳感器獲取物理世界的各種信息，再通過無線傳感器網絡、互聯網、移動通信網等交互傳遞，從而實現對世界的感知。

2.2物聯網架構

物聯網架構可分為以下三層：感知層、傳輸層和應用層。

2.2.1感知層

采用各種傳感器，如土壤溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳濃度傳感器、風向傳感器、風速傳感器、雨量傳感器等來獲取作物的各類信息。其中的一項關鍵技術是射頻自動識別，射頻識別（RadioFre-quencyIdentification，RFID）技術是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享[7]。感知層是物聯網識別物體、采集信息的來源。

2.2.2傳輸層

傳輸層由各種網絡，包括互聯網、無線傳感器網絡、移動通信網和云計算平臺等組成，是整個物聯網的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。其中無線傳感器網絡是農業領域應用較廣泛的一種網絡。無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwork，WSN)，是由監測區域內隨機分布的大量種類繁多的微型傳感器組成，它們通過無線通信方式迅速自行組網，對網絡覆蓋區域中被感知對象的動態信息進行采集、計算和處理[8]。由于可以對特定的區域進行大面積監控，單個節點成本低，使得傳感器網絡非常適合于農業領域的信息采集工作[9]。

2.2.3應用層

應用層是物聯網和用戶的接口，與行業需求相結合，實現物聯網的智能應用。例如在農作物大棚或園區，利用無線傳感器網絡獲取作物實時生長環境中的溫濕度、光照強度等信息，收集每個節點的數據并進行存儲和管理，實現整個監測區域的信息動態顯示，并根據各類信息進行自動灌溉、施肥、噴藥、調溫控光等操作，對異常信息進行自動報警。

2.3物聯網在智慧農業中的應用案例

對土壤水分及其變化的監測是生態、農業和水土保持等研究中的一項基礎工作[10]。蔡鑌等[11]針對棉花莖桿直徑變化的測量參數，結合Zigbee無線傳感器網絡技術設計了棉花精準灌溉監控系統。該系統由無線監控網絡和遠程數據中心2個部分組成，給出了系統總體架構，設計開發了無線傳感器網絡節點，并給出了軟件流程。該系統使人們隨時獲得棉花作物精確的需水信息，并實現精準灌溉。由于采用了無線數據傳輸方式，該系統解決了有線通信方式存在的難以擴展、難以升級等問題，具有低功耗、低成本、擴展靈活等優點。趙玉成等[12]針對我國農業生產活動的特點，提出在農田土壤肥力監測領域應用無線傳感器網絡的方案和思路，實現把無線傳感器網絡技術與土壤肥力監測相結合，達到提高土壤肥力的目標。將無線傳感器網絡應用于土壤肥力監測，可實時、動態地測定土壤中養分和肥料的含量，從而有效地指導施肥，使肥料得到更高效的利用。在農業生產活動中，農田土壤肥力信息的監測、采集與處理是不可或缺的重要環節，將無線傳感器網絡技術應用在土壤肥力監測，分布在農田土壤中的大量傳感器節點通過無線通訊網絡與匯聚節點進行信息交換，能很大程度地提高土壤肥力監測的實時性、可靠性，且實施成本較低廉，性價比高，維護簡單，節點的擴展也非常容易，提高了農田作業中土壤肥力信息采集、監測的自動化程度。滕紅麗等[13]提出了一種基于ZigBee無線傳感網絡的作物環境監測系統的設計，該系統在ZigBee協議和CC2530芯片基礎上，通過對系統軟硬件設計，實現了作物環境的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等參數的實時監測，為作物產量提高提供了有效保證。在農業溫室環境下，溫室環境測控系統可對溫室內外環境進行自動檢測、顯示；可按不同作物的要求進行多因子綜合調節與控制；還能對溫室內各環境因子的數據長期存儲，滿足科研和生產的需要，為智能農業專家系統的開發積累豐富的資料數據。將無線傳感器網絡技術應用在溫室環境測控系統，極大地提高了系統的實時性、可靠性，且系統開發成本較低廉，性價比高，維護簡單，節點的擴展也非常容易，提高了溫室環境下農作物種植環境信息采集、監測和控制的自動化程度[14]。朱偉興等[15]基于物聯網技術開發了保育舍環境可視化調控系統，采用Zigbee無線技術將舍內各保育床及周圍設備組成無線網絡系統，系統依據分布于各保育床內的傳感器獲得的環境參數，精確調節各保育床內的小氣候環境。通過WIFI無線技術將服務器與IN-TERNET無縫連接，使用戶端延伸并擴展到豬舍及室內設備，實現環境與設備之間，環境與人之間進行信息交換。該系統性能穩定，信息無線采集、環境自動調控及遠程可視化調控均達到實際需求，適合保育豬舍環境智能化精準管理，可應用于自動化、智能化的牲畜養殖中。王文山等[16]以物聯網技術為基礎，研究了果園環境信息監測系統總體結構，將系統分為數據采集模塊、數據傳輸模塊和數據管理模塊三部分，研究了數據傳輸模塊，實現了無線組網和數據的遠距離傳輸，在山東棲霞果園的實際應用效果良好。頓文濤等[17]針對國內的食品安全問題，對構建食品安全物聯網體系進行了研究，設計了一種食品安全物聯網管理體系，主要由四個方面組成，分別為食品生產、食品流通、食品監管及食品追溯。利用物聯網技術收集食品產業鏈數據、構建食品安全物聯網體系，對食品從源頭到餐桌的各個環節進行追蹤監管，能有效加強食品安全。在農業資源利用方面，隨著物聯網技術的不斷發展，北美一些發達國家通過衛星監測來收集國家土地利用信息，然后再對所采集的信息進行一系列的分析處理，最終實現了大范圍內的農業統籌規劃管理。近年來，我國運用GIS、傳感器和GPS定位相結合的技術，通過WSN與無線通信實現了對農業資源的規劃管理。為了更加準確地獲取農田狀態信息，在作物施肥、病蟲害監測和防治、土壤養分監測等農田信息采集、管理，以及農業環境變化和農業污染監測等方面都使用了GPS定位技術[18]。

3結束語

第3篇

[關鍵詞]物聯網傳感器

一、物聯網概念與定義

物聯網(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定義很簡單:把所有物品通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

現在對物聯網的定義至少有幾十種,都是不同領域專家從不同領域定義的,我們取幾種有代表性的供大家參考:

1.英語中“物聯網”一詞:InternetofThings,可譯成物的互聯網。

2.2005年ITU關于物聯網的定義:是一個具有可識別,可定位的傳感網絡。

3.經過與無線網絡(也含固定網絡)連接,使物體與物體之間實現溝通和對話,人與物體之間實現溝通與對話。能實現上述功能的網稱為物聯網。

4.作者比較贊成一種基于泛網及其多制式、多系統、多終端等綜合的物聯網的定義——或稱為廣義物聯網。

二、國內外物聯網發展現狀

從國際上看,歐盟、美國、日本等國都十分重視物聯網的工作,并且已作了大量研究開發和應用工作。如美國把它當成重振經濟的法寶,所以非常重視物聯網和互聯網的發展,它的核心是利用信息通信技術(ICT)來改變美國未來產業發展模式和結構(金融、制造、消費和服務等),改變政府、企業和人們的交互方式以提高效率、靈活性和響應速度。按歐盟專家講,歐盟發展物聯網先于美國,確實歐盟圍繞物聯網技術和應用作了不少創新性工作。在北京全球物聯網會議上,他們介紹了《歐盟物聯網行動計劃》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企圖在“物聯網”的發展上引領世界。

我國在“物聯網”的啟動和發展上與國際相比并不落后,我國中長期規劃《新一代寬帶移動無線通信網》中有重點專項研究開發“傳感器及其網絡”,國內不少城市和省份已大量采用傳感網解決電力、交通、公安、農漁業中的“M2M”等信息通信技術的服務。

在溫總理關于“感知中國”的講話后我國“物聯網”的研究、開發和應用工作進入了,江蘇省無錫市一馬當先率先提出建立“感知中國”研究中心,中國科學院、運營商、知名大學云集無錫共同協力發展我國的物聯網。

三、傳感器在物聯網中的應用

一說到傳感器,可能大家就會往小的方面想,在物聯網的大概念下,一個泛在的物聯網系統,隨著參照物的不同,傳感器可以是一個“大”的“智能物件”,它可以是一個機器人、一臺機床、一列火車,甚至是一個衛星或太空探測器。物聯網關注傳感器的實際應用,下面是按應用方式進行的分類。

1.液位傳感器:利用流體靜力學原理測量液位,是壓力傳感器的一項重要應用,適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環保等系統和行業的各種介質的液位測量。

2.速度傳感器:是一種將非電量(如速度、壓力)的變化轉變為電量變化的傳感器,適應于速度監測。

3.加速度傳感器:是一種能夠測量加速力的電子設備,可應用在控制、手柄振動和搖晃、儀器儀表、汽車制動啟動檢測、地震檢測、報警系統、玩具、結構物、環境監視、工程測振、地質勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析,以及鼠標,高層建筑結構動態特性和安全保衛振動偵察上。

4.濕度傳感器:分為電阻式和電容式兩種,產品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后,元件的阻抗、介質常數發生很大的變化,從而制成濕敏元件,適用于濕度監測。

5.氣敏傳感器:是一種檢測特定氣體的傳感器,適用于一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂(R11、R12)、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等。

6.壓力傳感器:是工業實踐中最為常用的一種傳感器,廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。

7.激光傳感器:利用激光技術進行測量的傳感器,廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等。

8.MEMS傳感器:包含硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器,廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等。

9.紅外線傳感器:利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器,常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷,應用在醫學、軍事、空間技術和環境工程等。

10.超聲波傳感器:是利用超聲波的特性研制而成的傳感器,廣泛應用在工業、國防、生物醫學等。

11.遙感傳感器:是測量和記錄被探測物體的電磁波特性的工具,用在地表物質探測、遙感飛機上或是人造衛星上。

12.視覺傳感器:能從一整幅圖像捕獲光線數以千計的像素,工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。

雖然,物聯網的產業供應鏈包括傳感器和芯片供應商、應用設備提供商、網絡運營及服務提供商、軟件與應用開發商和系統集成商。但是,作為“金字塔”的塔座,傳感器將會是整個鏈條需求總量最大和最基礎的環節。“傳感器是物聯網技術的支撐、應用的支撐和未來泛在網的支撐,傳感器感知了物體的信息,RFID賦予它電子編碼,傳感網到物聯網的演變是信息技術發展的階段表征。”

參考文獻:

[1]張應福.物聯網技術與應用[J].通信與信息技術,2010,(1).

[2]張群.對物聯網的深度剖析[J].通信企業管理,2010,(1).

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[4]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報,2009,(12).

[5]趙茂泰.智能儀器原理及應用[J].北京:電子工業出版社.

[6]陳艾.敏感材料與傳感器[M].北京:高等教育出版社.