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其实质是利用RFID等技术,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联和共享。
二、物联网的特征
(1)网络化:
网络化是物联网的基础。
不论是有线、无线还是专网来传输信息,都必须依靠网络,而且必须与互联网相连,这样才能形成完全意义上的物联网。
(2)互联化:
物联网是一个包含多种网络、接入、应用技术的大集成,也是一个让人与人、人与物、物与物之间进行交流的平台;
与互联网相比,物联网具备更强的开放性,应能够随时接纳新设备、提供新的服务与应用,即物联网具备自组织、自适应能力。
(3)物联化:
计算机和计算机连接成互联网,实现人与人之间交流。
而物联网是实现人物相连、物物相连,通过
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在物体上安装传感器或微型感应芯片,借助计算机网络,让人和物体进行“对话”和“交流”。
(4)感知化:
物联网离不开传感设备。
射频识别、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备,正如视觉、听觉和嗅觉器官对于人的重要性一样,它们是物联网必不可少的关键设备。
(5)自动化:
物联网通过传感器设备自动采集数据;
根据事先设定的处理规则,利用软件自动处理采集到的数据;
自动地进行数据交换和通信;
对物体实行自动监控和自动管理。
一般无需人为的干预。
(6)智能化:
物联网融合了计算机网络技术、无线通信技术,微处理技术和传感器技术等,从它的“自动化”、“感知化”等特点,已能说明它能代表人、代替人“对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜”,智能化是其综合能力的表现。
三、物联网的组成
物联网主要包括以下几个子系统,有些物联网可能只包括了这些子系统中的一部分。
(1)电信网络:
物联网的信息传送与日常使用的文字、语音、图片、图像传输相比,有其独特的地方,物联网中的信息传输大多是小数据量和特大数据量的传输。
小到每月只发送几bit,如电力抄表;
大到持续发送大幅图像,如交通监控,而中等数据量的信息传送却不多见。
这就对通信网络提出了新的要求,需要推出新的通信标准和新的接入技术,以
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适应物联网各种通信的需要,实现物联网的高效通信。
现有的通信网络主要有电缆、光纤、无线电、微波、卫星、蓝牙、红外、WiFi、移动通信等。
(2)传感器:
传感器可以把一些物理量的变化变为电信号的变化,收集信息,做出响应。
例如麦克风和喇叭就是一对语音传感器。
传感器可以是声、光、电、重量、密度、硬度、湿度、温度、压力、震动、速度、图像、语音等。
(3)电子标签:
电子标签用来标识物联网中的各物体。
现有的电子标签主要有RFID、条形码、二维码、IC卡、磁卡等。
(4)数据处理:
物联网通过传感设备所采集到的数据,必须经过计算机软件进行处理,才能满足用户不同的需求,实现各种目的。
这些数据处理往往包括汇总求和、统计分析、阀值判断、数据挖掘和各种专业计算等。
(5)报警系统:
传感设备所采集到的数据信息可能需要直接报警或者经过计算机软件处理后报警,报警形式主要有声、光、电(电话、短信)等。
(6)显示系统:
传感设备所采集到的数据信息可能需要直接显示或是经过计算机软件处理后显示出来,常见的显示形式有文字、数字、图形、表格等。
四、物联网的关键技术
(1)感知与标识技术
感知和标识技术,负责采集现实中发生的事件和数据,实现外部信息的感知和识别,是物联网的基础,如传感器、无线定位、射频识别(高频、超高频)、二维码等。
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(2)网络与通信技术
网络是物联网数据传递和服务支撑的最重要基础设施,通过人物互联、物物互联,实现感知信息高可靠性、高速度、高安全地传送。
物联网的实现涉及到近通信技术和远程通信技术。
近距离通信技术主要涉及RFID,蓝牙等,远程通信技术主要涉及互联网的组网、网关等技术。
包括短距离无线通讯(zigbee、蓝牙、WiFi等),低功耗无线网络技术,远程网络、多网络融合等。
(3)计算与服务技术
海量感知信息的计算与处理是物联网的最重要支撑,服务和应用则是物联网的最终价值体现。
海量感知信息的计算与处理技术是物联网应用大规模发展后,面临的重大问题之一。
需要攻克海量感知信息的数据挖掘、、数据融合、高效存储、并行处理、知识发现等关键技术,研究物联网“云计算”中的虚拟化、智能化、分布式计算和网格计算等技术。
其核心是采用云计算技术实现信息存储和计算能力的分布式处理和共享,为海量信息的高效利用提供技术支撑和保障。
服务计算。
物联网的发展必须以应用为导向,在“物联网”中,服务的内涵得到了革命性的扩展,不断涌现出大量的新型应用将导致物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战,面临着许多机遇,如果仍然沿用传统的技术路线势必
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制约物联网应用的创新。
为了适应未来应用环境的变化和服务模式的变化,必须研究针对不同应用需求的标准化、开放式的应用支撑环境和服务体系结构以及面向服务的计算技术等。
(4)管理与支撑技术
随着物联网应用以及网络规模的扩大、支撑业务的多化化复杂化和服务质量的高要求,影响物联网正常稳定高效运行因素的越来越多,管理与支撑技术是保证物联网“安全高效可控”的关键,包括测量分析、网络管理、物联网标准和安全保障等方面。
必须研究新的高效的物联网管理模型与关键技术,用来保证网络系统正常高效稳定的运行。
参考文献:
[1]物联网导论(第二版),刘云浩主编,2016年8月,科学出版社
[2]物联网基础及应用,王汝林主编,2016年10月,清华大学出版社
[3]物联网技术导论,张飞舟主编,2016年6月,电子工业出版社
[4]物联网的由来与发展趋势,吕廷杰,010年4月,信息通信技术
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关于物联网技术的论文二:
物联网技术及其应用
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物联网技术及其应用论文关键字:
EPCRFIDSavantONS物联网技术
论文摘要:
至上个世纪90年代物联网概念出现以来,越来越的人们对其产生兴趣。
物联网是在计算机互联网的基础上,利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。
物联网内每个产品都有一个唯一的产品电子码,叫做EPC(Electronic
ProductCode),通常EPC码被存入硅芯片做成的电子标签内,附在被标识产品上,被高层的信息处理软件识别、传递、查询,进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务,就是物联网。
RFID即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备很多优点。
特别是电子标签与产品电子编码EPC、互联网技术的融合,孕育出被称为下一代互联网的物联网。
1引言
本文主要介绍了物联网的研究背景和EPC的内容,然后讲述相关技术之一即EPC/无线射频技术的相关原理及其实际应用。
课题研究背景
1世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。
数字
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化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪的时代特征。
随着信息技术的迅速发展,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物流和电子商务已经成为大势所趋。
随着全球经济一体化,信息网络化进程的加快,在技术革新迅猛发展的背景下,为满足对单个产品的标识和高效识别,美国麻省理工学院的自动识别实验室在美国统一代码委员会(UCC)的支持下,提出:
要在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信技术,构造一个覆盖世界万物的系统还提出了产品电子代码(EPC)的概念,随后由国际物品编码协会和美国统一代码委员会主导,实现了全球统一标识系统中的GTIN编码体系与EPC概念的完善结合,将EPC纳入了全球统一标识系统,从而确立了EPC在全球统一标识体系中的战略地位.。
EPC标签是编号(每一个商品唯一的号码,“牌照”)的载体,当EPC标签贴在物品上或内嵌在物品中的时候,即将该物品与EPC标签中的产品电子码建立起了一对一的对应关系。
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对EPC标签内存信息的读取。
这个内存信息通常就是产品电子码,产品电子码经读写器上报给物联网中间件,经处理后存储在分布式数据库中。
用户查询产品信息时只要在网络浏览器的地址栏输入产品名称、生产商、供货商等信息,就可以实时获悉产品在供应链中的状况。
这整个系统我们目前
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把它称为物联网。
物联网旨在提高现代物流、供应链管理水平,降低成本,被誉为是一项具有革命性意义的现代物流信息管理新技术。
由上图可以看出,物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。
射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。
读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。
整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。
因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。
EPC系统组成与特点
.1EPC系统的组成
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。
标
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签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
(3)解读器
解读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。
读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。
(4)Savant(神经网络软件)
Savant是一个物联网系统的“中间件”,用来处理从一个或多个解读器发出的标签流或传感器数据,之后将处理过的数据发往特定的请求方。
(5)对象名解析服务(ObjectNamingService:
ONS)
EPC标签对于一个开放式的,全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。
因为标签中只存储了产品电子代码,计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。
这个角色就由对象名称解析服务(ObjectNaming
Service:
ONS)担当,它是一个自动的网络服务系统,类似于域名解析服务(DNS),DNS是将一台计算机定位到万维网上的某一具体地点的服务。
(6)物理标记语言(PhysicalMarkupLanguagePML)
实体标记语言(PML)通过一种通用的、标准的方法来描述我们所在的物理世界。
PML的目标是为物理实体的远程监控和环境监控提供一种简单、通用的描述语言。
可广泛应用在存货跟踪、自动处理事务、供应链管理、机器控制和物对
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物通讯等方面。
.EPC系统的特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。
这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。
梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。
同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。
所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互操作性。
EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。
关键技术及其应用
.1EPC/无线射频识别技术(RFID)技术
无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它的工作原理如下:
使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电
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磁场)在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物品(物品上附着有RFID标签)之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
RFID是一种利用电磁能量实现自动识别和数据捕获技术,可以提供无人看管的自动监视与报告作业。
具体的工作原理如下:
当装有电子标签的物体接近微波天线时,阅读器受控发出微波查询信号。
安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后,根据查询信号中的命令要求,将标签中的数据信息反射回微波天线。
微波天线接收到电子标签反射回的微波合成信号后,经阅读器内部微处理器处即可将电子标签中的识别代码等信息分离出来。
这些识别信息作为物体的特征数据被传送到控制计算机作进一步处理,从而完成与物体有关的信息查询、统计、管理等应用。
整个识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,并且阅读器能自行判断RFID标签是否被重复读取处理。
RFID技术的这些功能特性很适合流水线上产品的控制,以实现流水作业管理,得以使整个流水线管理自动化。
RFID系统一般由RFID系统由阅读器、应答器(标签)和应用系统三部分组成,通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息。
阅读器,一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读(有时还可以写入)设备,可设计为手持式或固定式;
阅读器
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可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。
通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。
应用系统,一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统。
视不同应用要求,对于实时型的智能型控制器,不一定必须要有后台应用系统。
标签,主要是射频标签,响应端内含天线,两者组成所谓的“雷达收发机”,以卡、标签等形式存在。
整体的EPC网络操作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。
安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。
因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
在由EPC标签、识读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的实物互联网中,识读器读出的EPC只是一个信息参考(指针),由这个信息参考从INTERNET找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息,并采用分布式Savant软件系统处理和管理由识读器读取的一连串EPC信息。
由于在标签上只有一个EPC代码,计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息,这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务,Savant将EPC传给ONS,ONS指示Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找,该文件可由Savant复制,因而文件中的产品信息就能传到供应链上,
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EPC系统是一个全球的大系统,供应链各个环节,各个节点,各个方面都可受益,但对低价值的识别对象来说,如:
食品,消费品等,它们对EPC系统引起的附加价格十分敏感。
EPC系统正在考虑通过本身技术的进步,进一步阳氏成本,同时通过系统的整体运作使供应链管理得到更好的运作,提高效益,以便抵消和降低附加价格。
EPC/RFID物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。
它与传统条码技术相比有以下几方面的优点:
(1)唯一标识。
条码只能识别一类产品,而无法识别单品,因此条码容易伪造。
RFID却可以为单品提供唯一标识。
(2)读取方便。
条码是可视传播技术。
即扫描仪必须“看见”条码才能读取它,这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。
相反,无线电识别并不需要可视传输技术,射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了,甚至可以穿过外包装进行识别。
这大大减少了人的参与,提高了识别效率。
(3)长寿耐用。
纸型条码容易破损和受到污染。
而RFID电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。
(4)动态更改。
条码信息一旦需要更改就必须重贴,而RFID电子标签中的信息可以编辑,便于更新。
(5)可扩展性。
RFID电子标签存储的是电子数据,在需
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要的时候可以改变其中的编码结构,便于升级。
(6)RFID电子标签可以设置密码,保密性强。
虽然EPC/RFID与条码技术相比有巨大的优势,但是条码技术作为一项十分成熟的技术在物联网中仍然可以起到一定的作用。
EPC代码实际上是种编码手段,EPC并没有对其信息载体进行任何限制,我们现在有飞速发展起来的射频识别技术,也有成熟的条码技术,EPC码可以储存在RFID芯片中,同样可以储存在条码中。
电子标签广泛采用后的隐私间题和环保问题一直有争论。
而EPC在某些产品上采用条码技术,可以有效的解决目前普遍关注的射频标签如何避免隐私的问题、磁污染问题和废弃标签中芯片的处理间题。
.EPC/RFID技术应用
物联网技术的应用可以使电子商务变得更强大,它使消费者可以在网上查到任何一家商店的任何一件商品,选择起来得心应手。
在物流领域,RFID电子标签可以应用于自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面。
006年高科技项目申报国家共拨款1亿2800乃人民币用以支持20项课题研究,其中“RFID系统测试技术研究及开放平台建设”、“RFID应用方案公共测试系统建设”、“符合ISO18000-TypeB/C标准的(UHF)标签芯片研发和产业化”、
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“RFID标签集成技术研究及产业化”、“RFID公共服务体系架构设计及应用服务关键技术研究与开发”.“区域RFID信息公共服务平台关键技术研究与开发”、“RFID标准研究与制定”这七项课题约占全部经费的50%。
由此可见,在前一次的项目攻坚中主抓公共项目的基础建设.RFID设备的生产以及产业链完善建设以及RFID使用规范标准化。
这对于我国RFID技术及应用这座宏伟大厦来说无异于坚实的地基。
目前,此番不少课题已经相继取得了进展,部分已得到业界的认可。
如中科院自动化所承担的物流领域研究和贵州茅台酒股份有限公司的RFID技术在茅台酒防伪的应用等,特别是RFID技术在票务和食品安全领域中的成果更被及时应用到奥运会中。
依据目前情况来看RFID的产业化发展在各个地区已经呈现出相对完整产业链,无论是封装.标签的印刷方的提供。
在此讲述一个RFID在图书馆中的应用例子。
RFID对图书馆及读者来说,较之条码识别具有明显的优势。
在图书馆管理中,利用RFID的无线传输能力和大容量的数据储存,可以极大地提高图书馆管理的效率。
RFID优势具体表现为:
?
简化借还书服务工作。
目前图书馆的借还书作业除了刷条形码外,还需做上磁及消磁的繁琐工作,以RFID卷标取代条形码、磁条,不用一本书一本书的用扫描仪扫描条形码,并且可以一次读取多笔资料,同时减少读者的等待时间及馆
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员的例行业务,提升了图书馆的服务品质及形象;
容易查找错架、乱架的图书。
利用RFID无线电波感应技术。
使放置错架的图书能很快被发现,提高图书馆馆员整架的工作效率;
加速盘点工作。
目前图书馆盘点的方式一定要将书从书架上将每一本书取出,RFIDTag以无线电波传送信息,可以一次读取数个RFID卷标资料。
简化盘点工作;
耐环境性。
RFID对水、油和药品等物有强力的抗污性,且在黑暗及脏污的环境之中也可以读取数据;
可重复使用及穿透性。
RFID卷标可以回收重复使用。
并且若RFID被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆的话,也可以进行穿透性通讯;
读者自助借还书。
图书馆提供自助借还书外围设备,则读者可以自行办理图书的借还。
总结:
本文讲述了物联网研究的相关背景及其内容,然后介绍了产品电子代码(EPC)系统的相关知识,最后讲述相关技术之一即EPC/无线射频技术的相关原理及其在图书馆中的实际应用。
参考文献:
1.田美花.基于RFID技术的生产执行系统关键技术研究.青岛:
中国海洋大学,xx。
.孔宁.物联网资源寻址关键技术研究.北京:
中国科学院研究生院,xx
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京:
北方工业大学,xx
.肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究.
北京:
北方工业大学,2016
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.赵莹.基于物联网架构的EPC无线通讯协议研究.山东:
山东大学,xx
.MartinPeterMichael.ArchitecturalSolutionsforMobileRFIDServicesfortheInternetofThings,008
.VladimirOleshchuk.InternetofThingsandPrivacyPreservingTechnologies,007
.NingKong,XiaodongLi,BaopingYan.AModelSupportingAnyProductCodeStandardfortheResourceAddressingintheInternetofThings,006
NING,NaNI
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