物联网构建（共12篇）
物联网构建 篇1
“我们的世界正变得可以度量, 我们的世界正变得相互关联, 一切都正在变得更加智能”。2005年11月17日, 在突尼斯举行的信息社会世界峰会 (WSIS) 上, 国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》, 应用了物联网的概念。报告指出, 无所不在的物联网通信时代即将来临, 世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网进行信息交换。2006年, 谷歌首次提出“云计算”的概念, 在业界引起了很大反响。无论承认与否, 它们的出现都将极大地改变我们的生活。
事实上, 物联网是互联网向物理世界的延伸, 它将网络的终端由IT设备扩展到生活中的任何物品。对于互联网上的IT设备和资源, 云计算技术可以对其进行统一整合和管理。
一、概述
1.1物联网
物联网 (The Internet of things) 是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义, 物联网就是“物物相连的互联网”。它是通过射频识别 (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, 把任何物体与互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网由感知层、传输层和应用层组成。感知层用于实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制, 并通过通信终端模块将物理实体连接到网络层和应用层。传输层主要实现信息的传递、路由和控制, 包括接入网和核心网, 可以依托于公共电信网和互联网, 或者行业专业通信网络。应用层包括应用基础设施、中间件和各种物联网应用。
物联网产业覆盖了传感感知、传输通道、运算处理、行业应用等领域, 其应用领域从面向企业的智能交通、电力抄表等扩展到了面向公众的个人医疗、智能家居等遍及各行各业, 但目前还处在创新起步阶段。
1.2云计算
云计算概念是由Google提出的。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式, 指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源;广义云计算是指服务的交付和使用模式, 指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的, 也可以是任意其他的服务, 它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功能。
云计算的基本原理是, 通过虚拟化技术使计算分布在大量的分布式计算机上, 这使得企业能够将资源切换到需要的应用上, 根据需求访问计算机和存储系统。
虚拟化、弹性规模扩展、分布式存储、分布式计算和多租户是云计算的关键技术。
1.3物联网与云计算对比分析
通过以上分析可知, 物联网就是互联网通过传感网络向物理世界的延伸, 它的最终目标就是对物理世界进行智能化管理。物联网的这一使命, 也决定了它必然要由一个大规模的计算平台作为支撑。
由于云计算从本质上来说就是一个用于海量数据处理的计算平台, 因此, 云计算技术是物联网涵盖的技术范畴之一。随着物联网的发展, 未来物联网将势必产生海量数据, 而传统的硬件架构服务器将很难满足数据管理和处理要求。如果将云计算运用到物联网的传输层与应用层, 采用云计算的物联网, 将会在很大程度上提高运行效率。可以说, 如果把物联网当作一台主机的话, 云计算就是它的CPU。
二、物联网与云计算的融合
云计算与物联网各自具备很多优势, 如果把云计算与物联网结合起来构造成物联网云, 我们可以看出, 云计算其实就相当于一个人的大脑, 而物联网就是其眼睛、鼻子、耳朵和四肢等。云计算与物联网的融合方式我们可以分为以下几种:
(1) 单中心, 多终端。此类模式分布范围的较小, 各物联网终端 (传感器、摄像头或3G手机等) 把云中心或部分云中心作为数据/处理中心, 终端所获得信息、数据统一由云中心处理及存储, 云中心提供统一界面给使用者操作或者查看。这类应用的云中心一般为私有云, 可提供海量存储和统一界面、分级管理等功能, 对日常生活提供较好的帮助。主要应用在小区及家庭的监控、某些公共设施的保护等方面。
(2) 多中心, 大量终端。多中心、大量终端的模式较适合区域跨度加大的企业、单位。有些数据或者信息需要及时甚至实时共享给各个终端的使用者也可采取这种方式。这个模式的前提是我们的云中心必须包括公共云和私有云, 并且他们之间的互联没有障碍。这样, 对于保密性要求很高的事情, 就可以较好地达到保密要求而又不影响信息的传播。
(3) 信息、应用分层处理, 海量终端。这种模式可以针对用户的范围广、信息及数据种类多、安全性要求高等特征来打造。对需要大量数据传送, 但是安全性要求不高的, 如视频数据、游戏数据等, 我们可以采取本地云中心处理或存储。对于计算要求高, 数据量不大的, 可以放在专门负责高端运算的云中心里。而对于数据安全要求非常高的信息和数据, 我们可以放在具有灾备中心的云中心里。
三、物联网云平台构建及使用模式
3.1物联网云平台架构设计
物联网云的系统架构主要包含物联网云的硬件虚拟化框架、感知层设备、物联网应用中间件以及服务管理。各部分共同构成物联网应用的平台, 为物联网应用的运营管理人员和终端用户服务。
(1) 硬件虚拟化框架
硬件虚拟化框架定义了云计算平台所管理的服务器、存储设备、网络设备等物理硬件资源及相应的虚拟化方法和技术, 并将上述资源以虚拟化的方式交付给用户。
通过虚拟化技术的引入, 使运营在物联网云平台上的不同用户之间可以共享资源;提供弹性伸缩的资源需求, 在降低运营成本的同时提高服务质量;引入服务器集群技术, 提高物联网云平台的整体性能。
(2) 感知层设备
感知层是物联网的皮肤和五官, 主要用于识别物体、采集信息。感知层设备包括二维标签码和识读器、RFID标签和读写器、传感器终端以及实现终端互联互通的传感网络。感知设备通过网络接入云计算平台, 并由物联网应用的中间件对其进行管理。
通过感知层设备, 物联网可以给物体赋予“智能”, 实现对物体的感知, 人与物体的沟通和对话, 也可以实现物体与物体间的沟通和对话。
感知层涉及的关键技术有射频技术 (RFID) 、传感网络技术、纳米技术、智能嵌入技术等。
(3) 物联网应用中间件
中间件是位于平台 (硬件和操作系统) 和应用之间的通用服务, 针对不同的操作系统和硬件平台, 他们可以有符合接口和协议规范的多种实现。中间件是物联网应用中的关键软件部件, 是衔接相关硬件设备和业务应用的桥梁, 其主要功能是屏蔽异构性、实现互操作和信息的预处理等。在物联网云平台中, 物联网中间件与云计算相结合, 利用虚拟化技术全面实现资源整合, 这样, 不仅能解决物联网中海量信息的过滤、整合、存储问题, 还能解决物联网中不同应用系统的互操作问题。
在物联网云平台中, 物联网应用的中间件主要实现终端设备接入、RFID/传感器事件管理、数据存储以及物联网应用等功能, 它包含一系列相关的中间件产品。
(4) 服务管理
服务管理是物联网云平台的核心架构, 主要包括物联网云的自助服务门户/管理员门户、物联网应用和服务的生命周期管理。通过服务管理, 服务提供商可以对IT物理硬件和虚拟化资源进行管理, 用户可以通过自助服务门户进行业务定制、修改等操作;物联网云的服务管理还包括对感知设备的体系架构、事件以及分布式架构数据平台的管理、数据备份及恢复机制等功能。
3.2物联网云使用模式
(1) 物联网应用的开发/测试平台
对于物联网应用的开发商而言, 如何快速获得物联网应用的开发和测试环境是其提高生产效率的关键。因此, 物联网云的虚拟化资源和物联网应用中间件, 可以为物联网应用开发商快速提供所需的应用开发和测试环境以及应用基础平台, 加速物联网应用的开发和测试周期。
(2) 物联网应用的运营平台
物联网应用的运营商希望在其基础平台上同时部署和运营多个物联网应用, 从而利用应用的规模化效应来降低运营成本。其中, 采用共享的终端设备接入和数据存储是其降低成本的重要方式。利用物联网应用的中间件, 物联网云可以作为物联网设备的事件捕获和数据存储平台, 以支持物联网应用的规模化运营。
(3) 物联网应用的在线应用平台
对于用户而言, 快速获取符合自身业务要求的物联网应用是其主要需求。物联网云可以提供满足人员或资产定位、物流追溯、业务流程监控和优化以及数据分析等多种场景的物联网应用。如:物联网应用用户登录云计算平台, 从物联网云的服务目录中选择自己所需的物联网应用场景;云计算平台对所申请的应用场景进行自动化部署和配置, 并将应用的访问信息返回给物联网应用用户;最后, 物联网应用用户将其终端设备接入云计算平台, 就可以开始物联网应用的使用。
四、结束语
云计算与物联网的结合是互联网络发展的必然趋势, 它将引导互联网和通信产业的发展, 并将在3~5年内形成一定的产业规模。物联网云的出现使得物联网应用的开发商快速获得其应用所需的开发测试环境, 从而专注于核心业务的研究;使得物联网应用的运营商进行大规模的服务运营, 降低服务成本, 同时, 使得更多用户能够在物联网云的平台上方便的获取所需的物联网应用, 有助于物联网应用的广泛使用和推广。尤为重要的是, 物联网云可以作为应用的孵化和交付平台, 吸引更多的物联网应用开发商加入, 从而使整个云计算平台上的物联网应用不断更新和丰富, 促进产业的良性循环和发展。
摘要：物联网与云计算是近年来兴起的两个不同的概念。通过对两种技术进行对比分析, 研究了物联网与云计算三种融合方式和物联网云平台的建设需求, 提出物联网云的概念, 最后给出了物联网云平台体系架构设计方案和物联网云的使用模式。
关键词：物联网,云计算,融合,物联网云
物联网构建 篇2
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things(IoT)”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。
物联网技术
在物联网应用中有三项关键技术
1、传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签：也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3、嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
物联网误区
误区之一
把传感网或RFID网等同于物联网。事实上传感技术也好、RFID技术也好，都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。
误区之二
把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。即使互联网也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。
物联网既可以是我们平常意义上的互联网向物的延伸;也可以根据现实需要及产业应用组成局域网、专业网。现实中没必要也不可能使全部物品联网;也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。今后的物联网与互联网会有很大不同，类似智能物流、智能交通、智能电网等专业网;智能小区等局域网才是最大的应用空间。
误区之三
认为物联网就是物物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是很难实现的技术。事实上物联网是实实在在的，很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升，它从更高的角度升级了我们的认识。
误区之四
把物联网当成个筐，什么都往里装;基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。如，仅仅嵌入了一些传感器，就成为了所谓的物联网家电;把产品贴上了RFID标签，就成了物联网应用等等
物联网构建 篇3
关键字：高职 物联网 专业目标 课程体系
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3971（2014）11（c）-0138-02
随着物联网技术的成熟和产业推进，物联网产业规模迅速扩大，国内市场对物联网相关产品与系统的需求增长强劲。物联网技术的推广和应用离不开人才，物联网是一门多学科、多技术交叉融合的学科，需求的人才呈多层次化趋势，因此，高职院校如何根据企业用人特点，构建切实可行的物联网专业人才培养方案和课程体系，培养大批企业急需的应用型、技能型人才，是很多学校面临的紧迫问题。
1 物联网概述
1.1 物联网概念
所谓“物联网”，就是通过各种信息传感设备，如射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等，实时采集物品信息，按照约定的协议通过无线传感网与互联网相连，形成一个大的网络。物联网主要实现人、机器和物体之间的智能互联，是继互联网之后的第三次信息产业革命，具有巨大的经济效益和社会效益，因此高校必须重视物联网技术研究和专业人才培养。
1.2 政府支持物联网产业发展，企业加大研发力度
物联网受到各个国家政府高度重视，美、日、韩、欧盟投入巨资研究物联网技术，中国也于2009年提出“感知中国”计划，并在无锡成立了物联网研发中心，期望能够抢占这次全球信息产业革命的制高点。无锡市以国家物联网发展研发中心为核心，大力吸引海内外知名企业和人才落户物联网产业园，目前引进企业200余家，涉及智慧交通、智慧医疗、智慧农业等多个行业，大力打造全国物联网研发中心与制造基地。
2 高职院物联网专业定位
物联网专业具有学科交叉，知识体系庞杂的特点。本科院校开设的物联网工程专业，主要偏向理论研究，侧重于物联网系统与终端产品研发与设计上。高职教育侧重于学生动手能力的培养，因此高职教育物联网人才培养应该以物联网应用为重点，培养一批“高素质、懂技术”，能够胜任“生产、管理、服务”一线岗位上的技能型、应用型人才。该类型人才可以胜任以下工作岗位：
物联网应用实施工程师：具备物联网的网络综合布线能力，末端传感器、智能网关、无线网络部署能力，物联网系统的综合管理能力。
物联网应用开发工程师：能够进行物联网感知层系统开发、嵌入式系统开发及Web服务器应用层系统开发。
物联网应用技术支持工程师：能够根据客户需求对物联网系统及末端设备进行配置、调试与系统运行；能够现场发现问题，与公司开发工程师进行沟通，实现系统的更新与升级工作。
3 课程体系建设
3.1 物联网专业关键技术
物联网是以计算机科学为基础，以网络通讯技术为纽带，最终将采集到的物體信息进行云存储和云计算的综合性专业。物联网主要技术集中在感知层和传输层，其中射频技术、传感器技术、无线传感网络技术是物联网专业的关键技术。
智能网关是一种解决不同网络协议进行相互转换的智能设备，在物联网系统中起到承上启下的作用，所以嵌入式技术也是物联网专业的核心技术。
物联网的应用系统主要解决从感知层获取的大数据的深度计算（云计算），挖掘出有价值的数据，实现分类分项数据统计和报表生成。这部分内容对高职学生来说比较困难，不建议全面开课，可以通过综合实训课程，让学生全面了解物联网数据的全过程即可。有兴趣的学生还可以通过专业课拓展的方式进行选修深造。
3.2 物联网专业课程体系
物联网专业课程体系最理想的构建方式是在嵌入式应用技术专业基础上加入物联网感知层和传输层课程，同时结合物联网在行业中的特殊应用综合实训，全面培养学生在数据感知、数据传输和数据应用方面的实施、管理、开发、维护能力。
高职院校学生在校时间短，所以建议公共平台课只开设计算机基础、计算机专业英语和高等数学和程序设计基础；专业基础课重点培养学生的计算机编程基础知识，侧重物联网概论和嵌入式技术；专业核心课全面开设物联网感知层和网络层技术课程；专业拓展课分为感知控制、智能产品设计、移动互联三个方向。课程体系结构图1。
3.3 专业课拓展方向划分
物联网的三层架构涉及的学科非常多，所以物联网专业必须处理好本专业和计算机专业、自动控制专业之间的关系，物联网专业只解决全面感知和无线传输部分，其他课程需要分散到不同专业授课。大三上学期学生可以选修一到三门专业拓展课，主要分为以下几个方向：
感知控制方向：研究传感器和传感技术、无线数据采集终端技术、无线组网技术。
智能产品开发方向：重点研究单片机技术、嵌入式Linux系统开发，研究物联网网关系统的构建与设计。
移动互联与云计算：研究M2M应用，Android应用开发及云存储与云计算。
4 课程实施方案
高职校的人才培养目标是物联网应用的实施、研发与技术支持。实际授课过程中需要与典型的物联网企业紧密合作，以企业实际项目和系统作为教学项目，真正做到教、学、做三位一体，使学生与企业零距离，毕业后就可以快速适应企业研发生产工作。
课程实际实施过程中，必须建立与课程相适应的物联网实训室，以项目为载体，以项目分解任务为驱动，全面实施项目化教学。具体建议如下。
建立物联网综合实训室：建议购买物联网综合实验箱，通过该实验箱完成RFID、Zigbee、WIFI、GPRS、嵌入式ARM系统构建与裁剪等多种基础实验，使学生能够全面掌握物联网的基础知识。
建立物联网综合实训平台：该校物联网专业偏重智能楼宇专业，所以我们开发了一套“建筑能耗数据采集终端与系统”实训平台，集成多功能电表、水表、燃气表及各种环境信息实时采集，通过Zigbee无线传输技术上传智能网关，最后进行大数据处理，通过Web端完成数据挖掘展示。学生可以在这个大系统中了解建筑物联网的全数据走向，也可以选取一个模块进行升级改造。
建立校企合作实习基地：高职院校应该在该地区寻找典型的物联网公司，并建立校企合作关系，确保学生能够在企业进行实习。该院与常州网联云控公司、常州国光物联网研究院紧密合作，建立校外企业实训基地。实习过程中学生参与企业物联网终端、系统的研发生产工作，极大地提高了学生实际动手能力，收到了良好的效果。
5 结语
物联网专业是一个朝阳产业，如何培养适合企业发展需要的物联网人才，各大高校、高职校责无旁贷。高职院校必须结合学校的特色，针对学生特点，务实培养物联网应用型、技能型人才。只有人才培养成功了，才能扭转我国物联网人才短缺的局面，才能在企业创新、产业升级过程中贡献高职院校的力量。
参考文献
[1]桂劲松.物联网系统设计[M].北京：电子工业出版社，2013.1.
[2]王良民，熊书明.物联网工程概论[M].北京：清华大学出版社，2011.9.
[3]王志良，闫纪铮.普通高等学校物联网工程专业知识体系和课程规划[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.8.
物联网的安全体系构建 篇4
关键词：物联网,互联网,安全体系
1 物联网技术简介
物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力,其中物理的和虚拟的"物"具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道,构成未来互联网。
物联网根据全面感知、可靠传递以及智能处理的三大功能需求,可以将其实现过程分为三层结构:第一层为感知延伸系统,主要功能为采集信息和控制设备;第二层为异构融合的泛在通信网络,主要负责异构网络的互联互通以及存储处理功能;第三层为应用和服务层,主要负责进行数据监控、数据分析等。物联网体系构架可以表示为图1所示。
2 物联网安全体系构建
相比于现有的互联网,物联网了不仅实现人与物、物与物之间的通信,而且不受时间地点的限制。
在现有的互联网场景中大量的协议和技术可以解决大部分的安全问题,由于物联网硬件节点和无线传感器网络的限制,现有技术的作用具有一定局限性。此外,传统的安全协议消耗大量的内存和计算资源。另一个因素也限制了安全技术的作用,因为物联网设备通常都部署在恶劣的、不可预知的甚至是敌对的环境中,在这些环境下设备容易遭受损坏。因此,现有安全技术的实施仍然是一项具有挑战性的任务。
对应于物联网体系结构的每一层的安全问题需要尽可能最大限度地进行讨论,分析和解决。因此,为了实现信息的真实性、保密性和完整性,要求物联网的整体安全包括物理节点、信息采集、信息传输和信息处理的安全性。
2.1 物理硬件安全策略
感知层构成物联网体系结构的最低层并负责整个物联网网络的信息采集。在这一层,最重要的安全问题包括信息采集安全和物理硬件的安全如传感器设备、无线射频识别节点和传感器终端。由于不同的传感器节点具有弱保护系统的功能应用,在恶劣的环境中物联网不能实现单一的安全协议,从而缺乏适当的措施解决影响无线射频识别传感器节点、无线传感器网络、路由器和传感器终端的安全因素。实现感知层的物理安全也就是必须保证传感硬件如无线射频识别节点、传感器网络和传感器终端的物理安全。
2.1.1 RFID的安全策略
由于大多数无线射频识别传感器节点部署在恶劣的环境中,因此它们仍然容易受到损害或盗窃,需要设计和实施的策略能够更换无线传感器网络中损坏的节点。与射频识别相关的安全问题包括射频识别标签和用户的位置信息泄露、重放攻击、中间人攻击、克隆攻击和篡改。在射频识别应用中成本和安全性之间需要平衡更重要的是必须设计出合适的安全策略。
RFID的安全主要是通过物理方法或代码的机制或两者相结合的方法实现的。下面对几种类别的物理方法进行了探讨:
a.数据加密:加密算法可应用于电子标签信息安全的保障。
b.标签:这些标签可以通过发射一个恒定频率的假标签序列号来隐藏其他射频识别标签的序列号。
c.标签频率修改:通过修改标签的频率频谱以使恶意用户访问RFID阅读器和标签之间的通信困难。
d.干扰:无线信号可用于干扰附近的射频识别阅读器的操作。
e.杀令策略:根据这项策略,标签被物理破坏。
通过代码机制的实现,可以解决射频识别的安全问题。这些代码机制涉及的协议是用来设计解决相关射频识别节点的安全问题。RFID安全协议有Hash-Lock协议、LCAP协议、Hash链协议、重新加密协议等。
2.1.2 传感器网络安全策略
传感器网络技术相关安全信息的争论包括物理捕获的传感器节点和网关节点、完整性攻击、拥塞攻击、DOS攻击和节点复制攻击。射频标签不同于传感器节点的地方在于射频标签与物的静态特性有关而传感器节点与物的动态特性相关。传感器网络安全框架的构建涉及到多种安全策略的集成如加密算法、密钥分配策略、入侵检测机制和安全路由策略。现有的一些安全框架有TinyS ec、LEAP协议、参数化跳频等。
a.密钥分配策略:通常情况下,传感器网络随机选择预分配的密钥,每个传感器节点随机从密钥库中选择几个密钥,这样每组的2个节点可以共享密钥的概率较高。
b.入侵检测机制:这些机制为物联网提供了一个额外的安全层,由于它们能及时发现网络安全漏洞,因此可以提供适当的安全补救措施。
c.安全路由策略:安全路由器可以部署在整个网络来提高它的安全性。可以通过多路径路由策略来防止转发攻击。洪泛攻击需要通过限制路由节点到一个特定的范围内处理。
2.1.3 传感器终端安全策略
物联网中的传感器终端安全问题包括未经授权的访问,窃取或机密信息的破坏、SIM卡信息复制、空中接口信息的获取和模仿等。检测到的数据通过多个传感器节点,然后传输到数据处理子系统,最终达到了预期的用户和应用程序。广泛部署的传感器终端包括智能手机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑等。最常用的传感器终端的安全策略包括加密算法、身份验证策略、数据流控制策略、数据过滤机制等。
2.2 信息获取安全策略
除了物理安全问题,感知层还需要解决相关的信息采集安全问题。信息采集的安全问题包括窃听、篡改、欺骗和重放攻击。以下讨论了数据采集的安全策略:
2.2.1 数据采集阶段必须保证数据的真实性、保密性和完整性;
2.2.2 感知层的密钥管理协议需要加强,包括轻量级的对称和非对称密钥管理政策中的应用;
2.2.3 路由安全政策必须确保真实路径的发现和有效的网络安全;
2.2.4 传感器节点的身份验证策略须被用来防止未经授权的和恶意用户的数据访问。
2.3 信息传输安全策略
在物联网体系结构中,网络层的主要责任是传输信息。物联网体系结构中正在实施的基本通信框架除了对数据的保密性和完整性的妥协外,仍然会出现与其相关的风险如拒绝服务攻击、未经授权的访问、中间人攻击、病毒攻击。由于物联网涉及从大量传感器设备上获取不同格式的数据;收集到的数据获取的异构字符带来了其它复杂的网络相关问题如大量的节点传输数据导致网络拥塞。
数据传输时,网络层的安全策略需要保持数据的真实性、保密性、完整性和可用性。物联网应用涉及大量跨物联网的数据传输,这就需要各种身份验证、过滤和检测机制的应用以保证数据的安全。数据也必须通过实施DDOS攻击的检测和预防来防范攻击。网络连接的异构性也会导致信息交换中的漏洞、重放攻击等。可以利用认证机制、密钥管理和协商机制、入侵检测机制使网络免受攻击。
2.4 信息应用安全策略
由于物联网架构的应用层涉及处理大量的数据,因此在应用中会面临数据安全和数据隐私问题。通过数据保护、数据备份和恢复机制以保证数据安全。为了确保应用层的数据安全,数据安全管理和加密/解密算法必须用来保护数据库。防止未经授权的访问数据库的访问管理机制和管理数据库的管理权限这两种策略可以确保数据库的安全。
应用层安全性的另一个组成部分是数据的保密性。在许多物联网应用中,数据隐私保护具有重要意义。长期数据隐私表明,数据所有者不希望他们的敏感数据集被披露给未经授权的访问。为了防止未经授权的访问和使用数据,访问权限必须是有限的并且与数据相关的操作必须基于安全或访问权限的级别。基于保护数据库隐私的数据失真技术、数据加密技术或隐私代理是一些常见的隐私保护的技术。
结束语
在本文中对每一层的物联网体系结构的安全问题进行了分析,并提出了相应的策略,为了确保物联网架构的安全建设,未来的科技实力肯定会得到改善。未来物联网安全问题的研究必须集中在物理硬件安全、信息采集、处理和传输的网络上。除了适当的技术策略,实现安全的物联网也需要一系列的政策、法律和法规以加强安全体系。
参考文献
[1]臧劲松.物联网安全性能分析[J].计算机安全,2010,(6);51-55.
物联网构建 篇5
（天仕物联网研究院）
前段时间有IB名工程师断言说中国目前还没有一家物联网公司，这个说法并不准确，因为没有标准和定义可循。天仕物联网经过研究分析认为中国目前有很多做物联网业务的公司和研究机构，因从业人员视角和立场的不同，出现了五花八门的对物联网概念的解释。我们可以从技术支撑的角度，把国内目前从事物联网业务的人群分为四类。也可以叫做四大产业群，但是更主要的还是基于这四大技术的业务群体划分。物联网之所以被认为是一个“战略性”产业，就是因为其技术共性。
一、RFID从业人员
他们认为物联网概念是1999年MIT（麻省理工学院）Auto-ID中心主任Ashton教授提出来的，前段时间中国股票市场“横空出世”的物联网概念股“五虎”都是做RFID活智能卡的公司。
二、传感网从业人员
这个人群以研究人员为主体，也包括一些仪器仪表业界的公司，这也是温总理“感知中国”提法的主要依据，无锡郑州力争成为中国传感网中心。
三、M2M人群
侧重于末端设备的互联和集控管理，中国三大通信运营商从2007年就开始推M2M业务，在温总理谈话之前就已经开始建立M2M运营中心。
四、工业信息化人群
自动化和控制系统行业企业是两化融合的主要推动力，还包括智能电网、智能建筑等行业应用。
随着物联网产业的发展、相互交流的增加，这四类人群对物联网的理解已经从一开始的相互争论逐渐达到意见的统一。
物联网构建 篇6
关键词:RFID;固定资产;高校;物联网
一、引言
高校设备固定资产具有价值高、数量多、使用周期长、使用地点分散、管理难度大等特点。特别是这几年,随着我国高等教育事业的发展,高校的设备固定资产得到飞跃式增长。以往由于成本、技术等各方面因数的考虑,高校对于设备固定资产管理基本上都采用传统的条形码编码方式进行管理,这种管理方式以人为手工为主,每年在资产清查时需要调动全校所有人员,动用大量的物力、人力、财力,并且从这次清查到下次清查的这段空余时间,经常会出现设备丢失或者设备被私人取走进行个人经营活动,从而影响学校教学、科研等各项活动,因此管理难度非常大。
由于互联网技术的发展及其建设成本的下降,各高校正如火如荼的開展校园一卡通、校园智能网络等各项信息网络基础设施建设,为设备固定资产管理物联网系统建设奠定了坚实的基础。本文着重介绍利用现有的互联网基础通过小规模的投资,增添若干终端设备,实现设备固定资产管理物联网系统。
二、RFID技术与物联网概述
射频识别技术(Radio Frequency Identification,缩写RFID)是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)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。从信息传递的基本原理来说,射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递),在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。本文中所使用的射频标签主要作为设备资产管理终端,标签记载设备管理所需要的各类信息数据,为了提高标签使用年限,平时射频标签不启动,只有当收到采集器发出启动信号时标签才启动工作。
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上,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,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念。实现任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
三、高校设备固定资产管理物联网的构建
高校设备固定资产分布范围广,大致可归纳为这几个区域:学生生活区,教工生活区,教学区,实验区,办公行政区。实现物联网最根本的目的是实现轻松管理设备固定资产,在办公室的方寸之中就能掌控全方位设备固定资产信息,实时监控、清查,减轻管理人力、物力、财力的投入,提高工作效率、管理水平和管理效能,真正实现设备固定资产精细化管理,提高设备资产管理的速度和准确性,使各种资产管理能真正落到实处。
系统采用基于RFID技术利用现有互联网基础构建设备固定资产管理物联网系统,系统结构如图1。
设备固定资产管理物联网系统分为四部分构成:(1)资产信息登记。(2)系统管理平台。(3)互联网络。(4)终端。其中,资产信息登记主要用于发卡,对无线射频标签固化资产管理信息数据,在紧急状态下读取手持读写器采集的资产信息数据。系统管理平台,主要存档全校设备固定资产管理数据库,当需要采集终端设备资产信息数据时,系统发布读取信息数据命令,启动射频标签采集相关数据,经过系统自动计算很方便的进行资产清查,对于新增加的设备在验收合格后固化射频标签,系统读取信号正常后结合验收原始资料办理入帐和财务审查手续。系统终端,由控制器、数据采集模块和无线射频标签构成(如图2),数据采集模块以室为单元各安装一个模块,对于生活区内因为只牵涉到信息控制室数据采集,因此数据采集模块只需安装在控制室,当控制器接收到系统管理服务器发来的采集信号时,采集模块发出采集信号启动对应该室所有设备固定资产的射频标签读取相应的信息,通过系统终端控制器(No.1-No.n)和互联网发送数据到系统管理服务器。
四、实施效果分析
通过在现有互联网基础上改造的设备固定资产管理物联网系统,给我们的固定资产管理工作减轻了很大的工作量,为学校的资产评估、决策提供更为可靠实时的科学依据,避免学校在固定资产管理环节上可能造成的隐患。具体表现为:
(1)增强固定资产管理观念。学校领导通过本系统,很容易掌握全校各楼群固定资产的状况,对各部门申报的建设项目、改造完善项目、仪器设备维修项目、设备更换项目等项目审批、决策提供科学可靠的依据。
(2)打破原来大规模、定期的固定资产清查工作,转化为实时监测,定期或不定期地对固定资产进行清查盘点,有效地加强了资产的监督,保证了资产的安全。
(3)加强资产经营性管理,杜绝公有资产私人私用等行为,通过系统监控进一步加强了资产的调控性、安全性。
(4)解决资产的重置与闲置。监控库存设备及时调配盘活库存设备。
(5)节约管理成本。
(6)系统功能扩展性强,在实验室资产管理终端,可根据学校一卡通,要求增加若干终端读卡设备,很容易实现对实验室使用情况进行监控,实时掌握实验室使用率情况,为实验室建设提供科学的原始数据。
五、结束语
本系统具有结构简单,资产管理信息容量大、响应速度快、操作简单、系统结构成本较低等诸多优点。本系统的应用将极大地降低高校资产管理人员繁琐的手工劳动,提高劳动工作效率。本系统在一些设备较分散的终端可增加GPS模块,实现全方位辐射定点、定位监控。
参考文献:
[1]RFID技术[EB/OL].http://www.rfidworld.com.cn/active.html,2010-7-25.
[2]物联网[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/2911674.htm?fr=ala0_1,2010-7-25.
[3]RFID即射频技术在固定资产管理及企业物流中的应用[EB/OL].http://samlauzh.blog.bokee.net/bloggermodule/blog_viewblog.do?id=357601,2010-7-25.
[4]田利民,杨草山.基于无线射频识别技术应用高校资产的物流管理[J].商场现代化,2009,(1).
物联网安全传输模型的构建分析 篇7
关键词：物联网,传输模型,安全性
1 应注意的问题
1.1 接入安全
由于物联网在接受终端设定上存在多样化，其功能较为单一且结构简单，传统利用密钥来实现控制接入相对较难。由于其网络类型异构性特点，加上其分布范围广泛、业务处理较复杂与其节点的移动性特征，在接入方面控制力度被削弱。在这一背景下，安全传输会受到接入危险，攻击者在接入端口能够较轻易地连接目标网络并展开攻击。
另外，在接入终端方面，感知节点由于自身构件数量较少且功能趋向单一化，因此在安全保护能力方面处于初级阶段，且感知节点的工作环境属于没有专业人员或程序监控状态，攻击者能够轻易发起攻击。在攻击之后，终端可能会遭到破坏，如果攻击者能够轻易地与终端产生接触，那么感知节点安全会受到较大冲击。目前研究发现，终端安全威胁主要表现为以下几种形式：攻击者冒充终端节点向用户发送虚假或错误信息、在没有授权情况下直接读取用户信息以及对终端进行物理破坏。
1.2 隐私安全
在物联网传输模型构建中，用户最关心的便是自身隐私是否会泄露问题。由于网络传输是处于一个相对开放的环境，数量庞大的电子标签以及无线通信让物联网安全问题在隐私方面的保护弊端逐渐显露。由于多种安全问题的存在，用户在使用传输模型时，其个人信息存在被攻击的可能性。在互联网中，安全问题表现为网络用户隐私;但对于物联网而言，即使在数据流通过程中没有互联网络的接入，用户信息仍旧处于被攻击的可能状态，这是由于物品在使用过程中接入物联网造成的。
同时，由于物联网中存在着大量的数据资源，因此在传输模型的构建中，传输存储的安全问题也是直接关系到用户隐私的重点。由于系统所采集到的数据在格式上不尽相同，因此首先应将数据按照统一格式来管理，通过格式的过滤、整合以及转化，让其处于方面存储状态，这也能够在一定程度上避免存储数据中存在安全隐患。在格式转化之后，可在此进行存储。目前研究的存储安全问题主要在于以下几个方面：存储数据的灾难恢复、存储数据位置安全以及数据格式化问题。另外，由于RFID标签在读写器的区分方面并不能将合法与非法有效判定，因此只要是工作频率在要求范围之内，其就能够产生相应信号，这时攻击者只要通过信号流动方向便能够对RFID标签携带者进行位置追踪。在这种情况下，用户位置信息处于被暴露状态。这种状态对普通用户而言可能并不会产生较严重影响，但试想，若这种位置跟踪被敌军运用到了我国军事设备上，那么我国设定的军事战略部署极有可能被地方知晓，影响到军事战争地位。
1.3 传输安全
对于物联网而言，由于其是近年来才发展的一个模式，因此受到移动通信、互联网以及传感网的影响，是这几种网络融合的产物。通常而言，物联网终端在信息传递方面是利用了无线通信来实现的，其感知信息功能同样如此。无线网络中的信号由于处于半开放式状态，因此在被监听、窃取方面存在一定危险。相较于网络环境中有限网络存在恶意程序而言，无线网络中被攻击的几率更大。
在规模较大的网络层次方面，物联网的基础是互联网，因此物联网传输功能的实现必须依赖于互联网。在这一条件下，互联网在数据信息传输过程中所面临的伪造攻击、数据篡改、数据中断等问题同样可能出现在物联网中。在物联网运行环境下，感知层具有数量庞大的传感器设备，其数据信息的采集同样较大，因此在传输方面对传输层的要求更高。且若这类型薄弱环节被攻击者加以利用，可能会让物联网的运行出现拒绝服务情况，也可能导致网络拥塞。
2 关键技术研究
2.1 感知节点接入
由于在物联网安全传输过程中，其感知节点容易被攻击者操纵，因此应通过接入控制来认证双方节点的合法性。在认证操作下，产生通信交流的双方能够彼此了解到对方是否为真是身份。在节点认证环节，一方面能够利用第三方将存在不合法、不合理因素的节点排除;另一方面也可以通过控制节点与网络之间、节点与节点之间的接入来确定此项传输是否合法。
鉴于物联网环境中的通信主要在于物品与物品之间以及人与物品之间，因此在控制方式方面，相较于传统的网络而言物联网环境下访问控制更为复杂。就目前传统网络而言，其访问控制模型主要是建立在角色基础之上。由于物联网需要确保物体能够被感知到，且实现物品与物品之间的相互联系功能，因此物联网中存在数量较多的传感器节点。不同节点之间存在较强的异构性。所以，在物联网安全传输模型中是不能够对节点角色实施精准位置确认的，因此在传统网络模式下的访问控制方式并不能够适应于现阶段物联网运行要求。
2.2 故障检测技术
物联网可用性的保障一种是网络的容错性，指的是当系统在出现问题或是故障(局部故障)之后仍旧能够继续工作，并且在一定时间内能够实现对故障的修复。这样一来，物联网功能的整体性便能够保障。对于物联网而言，其容错性指的是网络链路或是部分节点在出现错误或者是故障之后，利用链路备份、故障自动的恢复以及链路的重新建立等方式实现网络结构的自动恢复以及数据的自动恢复，从而达到减小链路故障以及节点故障的出现对物联网整体功能造成的不良影响。传感器节点的工作环境相对较为恶劣，因此其在计算能力、电力供应、网络带宽以及存储空间方面存在不同程度的局限性，所以才会经常性的出现失效现象。
2.3 智能处理技术
物联网安全传输模型的构建需要数量较多的感知接点，因此在对信息的感知过程中，研究者大多情况下只会关心对物联网安全的检测结果，其过程中需要用到的原始数据并不需要。另外，由于传输作用，网络中有着较大量的数据冗余，这些同于会对能量资源以及通信带宽产生浪费。所以，在传输方式方面使用各节点单独传输模式并不能将数据有效汇集到节点，只能够通过智能技术以及数据融合来处理数据。
所谓的数据融合，主要指的是将不同类型、来源的信息进行有效处理，使之组合出符合用户要求以及高效的模式，这一点要求的实现需要其拥有智能化系统，保障在运行过程中能够实现与用户之间的主动沟通，这也是物联网技术的最主要技术。
2.4 密码技术
要想让物联网运行得更为安全，必须通过密码技术来保障数据传输的安全性，这也是确保信息安全的重要保护方式之一。由于互联网并不会受到计算资源的限制，因此在密钥方面对非对称与对称上均能够使用。目前互联网在安全方面受到的最大威胁主要来自于初期进行的开放式模式，当时并没有实现管理中心的网络化管理。
无线通信网在管理网络模式中属于偏向集中式状态，由于计算资源的限制，物联网的感知节点以及无线传感网络在密钥系统方面存在更进一步的要求。目前物联网在密码技术方面主要存在两个方面，一种是对密钥的管理，另一种是密钥管理系统的设定。在管理方面，主要包含了密钥的设计、配发以及更新等内容;系统方面，需要建立一个贯穿于不同网络之间的管理系统，需要对密钥进行系统化的统一管理，以此来实现对物联网体系结构的适应。
3 模型核心模块构建
3.1 应用层事件(ALE)模块
应用层事件模块收从数据源(一个或多个读写器)中发来的原始标签读取信息，而后按照时间间隔等条件累计数据，将重复或不感兴趣的EPC剔除过滤，同时可以进行计数及组合等操作，最后将这些信息对应用系统进行汇报。在ALE中，应用系统可以定义这些内容：在什么地方(地点可以映射一个或多个读写器及天线)读取标签。在怎样的时间间隔内(决定时间、某个外部事件触发)收集到的数据，如何过滤数据，如何整理数据报告内容(按照公司、商品还是标签分类)，标签出现或消失时是否对外报告，以及读取到的标签数目。在ALE模型中，有几个最基本的概念：读周期、事件周期和报告。读周期是和读写器交互的最小单位。一个读周期的结果是一组EPCs集合。读周期的时间长短和具体的天线、RF协议有关。读周期的输出就是ALE层的数据来源。
3.2 识读器模块
在整个物联网系统的数据采集模块当中，EPC标签和1D识读器是主要的组成部分，作为最底层的数据采集模块，EPC标签一识读器模块采集了包括用于企业间信息交互和共享的所有在物联网中传输的数据。如果识读器数据采集出现误差或发生错误，在业务层的数据处理结构将变得毫无意义。因此在EPC系统中，信息的采集是一项重要的基础性工作，也就是把EPC系统中的不同结点处的分布式识读器在所采集到的数据实时准确地获取，并根据业务的需求向信息处理层传递所需要的数据。而应该怎样高效地采集数据、怎样避免丢失由一个识读器读取多个标签时的信息、怎样向业务层传递数据，这些问题也是本文研究的重点。
4 结语
物联网的数据信息传输是对物品管理的有效保障，同时也是物联网长久发展的保障。相关研究人员应切实了解传输过程中可能存在的问题，通过对潜在风险问题的研究给出合理应对方案，提升物联网运行有效性。
参考文献
[1]李超,李秋香,李春芳.物联网安全保护与管理探究[J].信息网络安全,2011,11:18-20.
[2]吴振强,周彦伟,马建峰.物联网安全传输模型[J].计算机学报,2011,08:1351-1364.
[3]任友理,云正富,于兰.物联网安全传输模型探究[J].信息与电脑(理论版),2012,05:7-8.
[4]杨金翠.物联网环境下的控制安全关键技术研究[D].北京邮电大学,2013.
[5]刘文懋.物联网感知环境安全机制的关键技术研究[D].哈尔滨工业大学,2013.
[6]马文杰.物联网安全技术的研究与应用[D].山东大学,2011.
[7]王岩.物联网控制系统中信息传输关键技术研究[D].东北林业大学,2012.
基于物联网技术的智慧工地构建 篇8
关键词：物联网技术,智慧工地,数字建设管理,网络平台
“智慧工地”是智慧地球、智慧城市理念在工程建设领域行业内的应用, 主要实施手段就是通过运用一种崭新的工程生命周期管理理念, 包括互联网云计算、信息化、数字化技术的应用。在我国国内的一些城市都有成功的案例, 目前像在北京、上海、南京、安徽等地, 不少智慧工地、智慧城市试点工程项目也正在筹划之中。
1 概念解读
1.1 物联网
“物联网”概念的问世, 基本上打破了人们传统观念认识下的固定思维方式, 就以当前逐渐兴起的智慧城市建设为例, 包括像工程建筑物、公路工程、机场等, 尤其是在工程建筑建设领域, 由于物联网高新科技的应用, 使得一些工地工程项目逐步形成一套完备化、数字化的智慧工地网络系统平台。
关于“物联网”的定义, 它主要是通过射频识别 (RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 并严格按照工程项目之前设置、规划好的协议将其中各项要素、物品进行连接, 在互联网云计算运用环境下实现最终的信息交换、资源共享、以及数字化通信, 包括智能化识别系统、跟踪定位系统、操作管理与视频监控系统, 在工作管理人员的视野中, 就是一种“实况直播”。
1.2 智慧工地
关于“智慧工地”, 可以将其简单的概括为两个方面, 一是施工图纸立体化, 二是施工人员APP智能化。
关于工程建筑施工图纸立体化, 主要是指将整个工程施工图纸上的所有信息通过现代化、专业化、数字化的信息终端设备, 将智能建筑系统平台中的所有信息、数据全部以一种立体图形呈现出来, 无论是工程建筑的技术设计人员还是施工人员, 都可以随心所欲的在整个建筑物内实现信息交流、数据漫游, 包括其中工程各项目的设计构件、设计缺陷都一目了然。在智慧工地施工图纸立体化系统网络平台的构件过程中, 起到关键作用的就是BIM技术的应用, 在BIM技术的应用之下, 像人们生活、工作所居住、办公的房子, 在重新修建的时候将会极大的降低成本, 并且工程建筑物的质量有着强大的保障, 使用寿命也会极大的增长。
关于施工人员APP智能化, 我认为, 智能化与人性化完美融合下的一种管理机制、管理理念、管理应用技术就是我们所提到的“智慧化”。诸如此类, 就像“智慧图书馆”一样, “智慧工地”在物联网技术的应用之下, 所显现出来的也是一种数字化、现代化的一种先进技术理念。在工程建筑物的建设施工过程中, 施工人员APP智能化就是指工地施工现场区域内的所有一线工作管理人员均会人手配置一部智能手机, 在这个实施步骤当中, 施工管理工作人员可以充分发挥出先进的手机APP应用功能, 包括对工程施工现场内的各项资料数据的掌握, 实现基本数据、图片、流程、记录、提醒、隐蔽等信息采集, 通过互联网云计算信息化技术实现资源信息的区域内共享, 从办公室到施工现场, 在这个智慧工地网络平台系统框架下, 所有的管理人员都能够实时的了解、掌握工地现场的施工场景、施工进度, 同时还可以及时的发现工地现场施工过程中所出现的各类问题以及突发性情况。
2 基于物联网技术下的智慧工地构建
2.1“智慧工地”系统集成
2.1.1 混凝土搅拌车超载超速监管系统
关于混凝土搅拌车超载超速监管系统, 最关键的就是根据GPS全球定位系统以及实时装载量信息反馈系统, 来创建一个完备化的视频影像实时监控网络平台。因为它也属于智慧工地建设的一部分, 而智慧工地也是智慧城市的重要组成部分, 在一些工地交通道路上, 通过这种先进的智能化系统平台的控制, 能够有效的减少或者避免交通安全事故的发生。
2.1.2 工地可视化管理系统
工地可视化管理系统, 可以说它是一项集中控制型的全程、全网、全能化的监控系统, 可以在工地工程施工现场区域内实现监控全覆盖, 包括区域内的生活区、大门、制高点 (塔吊) 、堆场等, 更加方便工程管理人员掌握工程项目实时动态。
2.1.3 塔吊安全监控系统
这里所说的塔吊安全监控系统, 就是在工地工程施工建设的现场, 通过在现场塔机装置“黑匣子”, 来实现各项工程施工等相关参数数据的信息显示、报警、输出以及控制等操作要求。
2.2 构建“智慧工地”的美好畅想
物联网技术应用下的智慧工地, 所实现的是对工程进度的全掌握, 意思就是说, 工地工程施工管理人员可以足不出户就能够及时、准确、无误的掌握与控制着工地施工现场的具体操作情况, 包括施工技术人员的考勤、工程建筑物材料的使用情况、工程建筑施工数据错误情况等。
上述关于物联网技术下智慧工地构建的探讨与研究, 重点提出了三项物联网数字化应用技术, 包括混凝土搅拌超载超速监管系统、工地可视化管理系统、塔吊安全监控系统等。通过以上智慧工地系统集成网络平台, 能够真正的实现工地的信息化、全智能化。在充分利用BIM技术的基础之下, 不断促使着工地现场工程施工的各个环节相互交替、相互管理, 最终高效的满足与实现了工地工程施工建设项目的绿色、智能、低碳、集约化的物联网精细智慧管理模式。
3 结论
“智慧工地”物联网技术应用下的网络平台, 所涉及到的支撑技术主要包括数据交换标准技术、BIM技术、可视化技术、3S技术、虚拟现实技术以及数字化施工系统等。尤其是对于云计算功能的应用, 包括网络计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储等互联网数字化应用技术, 从而最终在内部形成一套机制、紧密的数据库系统网络平台、网络通讯信息化平台等, 在这个系统平台当中, 工地现场施工管理人员可以利用手中的手机网络、无线WIFI网络以及无线电通讯等数字化应用技术, 完美的实现工程建筑物建设所需要的通信数据信息资源。系统中所运用的LBS定位技术, 能够实时的工地现场进行视频监控, 包括施工管理人员的在岗考勤、人员定位以及远程监督等, 这对于确保工地现场施工人员的人身安全、规范施工现场的安全生产秩序至关重要。
参考文献
[1]曾凝霜, 刘琰, 徐波, 等.基于BIM的智慧工地管理体系框架研究[J].施工技术, 2015, 44 (10) :96-100.
[2]赵波, 黄超.浅谈云存储技术在数字工地中的某些应用[C]//第七届中国智慧城市建设技术研讨会论文集, 2012:102-106.
[3]郭冬建.“智慧工地”涵义新解[J].施工企业管理, 2014 (10) :78.
物联网构建 篇9
在构建智慧城市信息服务系统当中, 物联网是其中的关键技术之一。所谓的物联网其实就是与通信网相结合, 成为互联网的具体延伸和拓展应用, 其目的是通过安装带有感知技术的智能装置全面深入的感知物理世界, 并且对感知到的信息进行识别, 然后利用互联网的传输功能和交互功能, 帮助人物之间、物物之间完成信息的互联和对接, 从而准确控制和管理真实的物理世界。当前构成物联网的网络架构主要为感知层、网络层和应用层, 在感知层当中利用传感技术以及信息采集技术对物理世界进行感知和识别;在网络层当中则利用物联网与组网、通信网相接的技术完成信息传输和置换;在应用层当中则主要利用专业的算法软件和计算软件完成对信息的处理、计算、整合工作, 并将其运用在物理世界中的各行各业当中[1]。
二、云计算的概念
云计算本质上可以被看做是一种全新的计算方法或商业模式, 所谓的云计算其实就是用户可以遵照自己的真实所需, 通过各种移动客户端比如说智能手机、笔记本电脑等等, 连接至已经配置完成的计算资源共享数据库进行数据计算, 并且根据用户的使用次数和使用量进行收费。所有的计算数据虽然是一种虚拟状态, 但是其来源和计算的结果都具有真实有效性, 因此用户无须担心计算结果作废。在构建智能城市信息系统当中势必会需要储存、计算和处理海量的信息数据, 比如说搜集城市居民在生产生活中产生的各类信息数据, 并且积极挖掘其中的内在关联、形成规律以及知识内容, 为智能城市的管控提供相关服务, 显然人工操作是完全无法完成这些任务的, 因此云计算应运而生, 为构建智能城市信息系统提供关键的技术保障。
三、智慧城市的概述
在一个城市当中, 如果其生产技术、产业结构、文化生活、服务管理等方方面面均体现出智慧和智能的特性, 并且拥有强大的解决问题和创新发展的能力, 那么我们可以将其看做是智慧城市, 智慧城市也是我国所有城市发展的新模式。伴随着物联网、云计算等新兴技术的出现和发展, 智慧城市的定义也在发生变化, 现阶段人们通常将汇聚各种综合性物联网产业的应用模式看做是智慧城市, 其利用物联网技术对城市中的信息进行感知和管理, 并且利用云计算技术完成对大量信息数据的智能化存储和计算, 为城市建设提供优质的服务, 帮助其实现高效管理, 推动城市的可持续发展。
四、构建智慧城市信息系统
智慧城市系统中主要包括五大组成部分, 分别是物联网感知控制层、云计算数据中心、数字化平台、管理中心以及应用层。智能城市具有全面感知信息的能力, 因此在城市系统以及城市环境当中安装了大量的物联网感知终端装置, 人们在日常生产活动和工作生活当中产生的信息数据将会被第一时间感知和采集, 并且终端装置会通过宽带通信网络将感知到的信息及时传输至由网络数据中心、业务数据中心和用户数据中心组合而成的城市信息数据中心;智慧城市信息系统此时会利用云计算技术中的云交换机、云路由器以及并行计算技术对集中整理到数据中心的信息进行全面的分析和计算, 并且按照不同行业类型或信息种类, 配合分布式数据存储技术完成信息数据的存储;数字化平台主要用来集成城市中各行各业的数据信息然后通过管理中心完成各种管理工作, 例如数据安全管理、用户信息管理、认证授权管理等等, 最后在应用层当中通过物联网与兼具计算和通信能力的终端智能设备相连, 比如说智能手机、平板电脑、洗衣机、电冰箱、空调等等, 从而帮助城市居民完成日常的生产活动。当然, 为了能够提高智慧城市的建设速度和运营水平, 还需要制定一套标准规范的统筹规划, 赋予智慧城市信息系统实际的智能运营、智能交付、智能服务能力。
结论
总而言之, 中国已经进入了信息化时代, 而作为人们日常工作生活的重要载体, 城市建设必须与信息化时代下的物联网、云计算等新兴技术相结合, 并且尽快构建智能城市信息系统, 协调和控制城市中各系统和组成部分的运转和工作, 平衡城市与自然的关系, 为城市居民提供更加高效、安全的生活环境, 使其能在和谐舒适的城市中完成日常生产活动和工作生活。
参考文献
物联网构建 篇10
各高校目前已建立起成熟的万兆校园网络,各种光纤到楼宇,千兆到桌面已不在是目标,有线网络应用系统已经全面普及,构建了稳定的数字化校园应用,在此建设的基础上,引入物联网并逐步规划建设,将终端引向移动,将服务引向“以角色为中心”,将“被动应用”转向“决策分析”,让“数字化校园”向“智慧校园”全面过渡,是十二五期间各高校的主要任务。
1 物联网
物联网已经成为今后“人、物、事”管理和流通的重要载体。物联网的构成主要取决于三项技术:传感技术、通信技术、数据处理技术(RFID)。当前,随着高校校园扩建、区域分段、规模迅速增长,手机、移动终端的普及、一卡通的实施,校园应用的不断推广,各种应用之间不断需要互嵌互通,形成了对校园应用整体整合的巨大需求,以RFID为研究基础的物联网将可以有效的整合集成异地校区、多种服务、一卡通行等利于校园高效管理、智能服务的众多校园功能,构建全方位的智慧校园。
智慧校园:以物联网技术为基础,构建教学、科研、管理、校园生活为一体的新型智能化环境,智慧校园不在是前期数字化校园的被动管理,更体现了主动管理,被动管理在于数据集中处理、发布、给出分析结论,主动管理在于随时数据分析处理、发布、提醒,比如专业建设数据采集平台,还停留在被动管理的数据统计,而水电缴费管理的信息提醒已实现主动管理,今后图书、教室、教师、学生、决策、资产等都可在智慧校园平台实现主动管理,为学院决策与发展提供强有力的支撑。
移动服务:笔记本电脑与智慧手机已经成为人们日常工作与学习、生活的重要组成部分,充分利用移动终端展现智慧校园已经成为可能,随着新校区的WLAN与Wi-FI、CDMA/GSM等的全面覆盖,搭建智慧校园移动服务是今后五年逐步要实现的重要任务。
2 移动服务构建思路
(1)基于移动电脑平台的移动服务构建思路
在保证WLAN完全覆盖的前提下,移动电脑平台的移动服务可以直接移植局域网应用服务,在应用服务之上构建统一信息门户网站(WEB),作为学院对内对外的窗口,以浏览器的方式向用户展现智慧校园的应用信息,但需要对不同的用户分配不同的权限,划分不同的服务资源,比如不同用户群:教师、学生、管理者、领导等,门户将人员整合、应用整合后,提供统一的SSO入口,用户只需一个账号,就可以访问个人角色允许访问的应用与信息。
(2)基于手机平台的移动服务构建思路
基于手机平台的智慧校园移动服务必须充分考虑手机浏览模式,个人信息门户构建统一的SSO入口,基于手机WAP浏览模式,使得WEB服务学生和老师在任何时间、任何地点都可以通过手机访问到,教师可以随时随地办公,学生可以随时查询个人一卡通、教务、图书馆等信息。
3 基于物联网的智慧校园移动服务构建方案
3.1智慧校园物联网构建
3.1.1构建思路
校园物联网是在万兆校园网络通信基础、完整的无线网络通信基础上来构建,构建思路以应用为核心,以逐步实现为目标,在门禁、水电控制、温度、教室多媒体控制、安防监控、财产管理、宿舍管理、计算机机房、图书馆等方面利用二维条码、RFID、传感器等实现数据输入与输出,智慧校园物联网构建框架如图1。
其中:水电控、门禁、图书馆、宿舍控制、考勤、多媒体设备控制、车载、定位等以RFID为中心建设,温控、安防监控以传感器为中心建设,图书资源、物产管理、计算机房控制以二维条码、RFID相结合模式建设。
3.1.2构建方式
(1)以RFID为媒介
目前,高校的M1卡和CPU校园卡已经普遍采用,两种卡是RFID控制的媒介,依托RFID技术开发的系统已经在水电控、门禁、图书馆、宿舍控制、考勤、多媒体设备控制、车载、定位等应用中成熟应用,RFID网络构建图如图2所示。
以RFID为应用的网络框架直接搭建在现有校园网络平台上,用户通过校园门户、移动PC、手机、一卡通等访问和使用各类应用,输入输出数据均通过卡的媒介传输,校园卡与手机卡可以集成,形成校园手机一卡通,消费、查询、认证可在三个平台实现:校园网络门户、手机门户、校园查询机。
(2)以传感器为媒介
温度控制、多媒体设备控制、安防监控等物联网以传感器为媒介建设,利用逐渐兴起的Zig Bee技术构建近距离无线传感器网络,中距离及核心传输利用已建设的万兆校园网路、WIFI网络等布点构建,构建如图3。
整体物联网平台形成了感知网,校园中各种网关、传感器、摄像机等终端通过Zigbee接入到这个平台,然后通过3G、Wi-Fi接入互联网。用户可以直接用手机通过Wi-Fi连到网关,去控制传感器终端,远程时可通过登录感知网门户用手机或电脑轻松查看和控制校园各种传感器终端。
所有安防传感器,包括门磁、遥控器、红外探测器、烟雾探测器、煤气探测器都可以通过Zig Bee无线方式接入到网关,报警信号会马上被传送到控制部分启动应急措施。对于智能教室功能,教室里的灯光控制器、开关面板、电源插座等都可通过Zigbee接入网关,管理者可远程打开或者关闭电源、空调等。
(3)以二维条码为媒介
二维条码在智慧校园中主要用于图书资源管理、校园物产管理、计算机机房设备管理等。二维条码网络构建图如图4。
图4中,图书资源集中在图书馆楼;校园资产发布在全校范围,分布广;计算机机房大多在同一栋楼内。针对二维码的分散编码的问题,数据采集基站N的值需要根据物品存在房间大小、楼层距离、楼宇距离等确定数量及技术指标。
二维条码在以上应用中主要包括四个环节。第一,入库管理:入库时识读财产上的二维条码标签,同时录入财产的存放信息,将财产的特性信息及存放信息一同存入数据库,存储时进行检查,看是否是重复录入。第二,出库管理:财产出库时,扫描财产上的二维条码,对出库财产的信息进行确认,同时更改其库存状态。第三,仓库内部管理:在库存
校园资源中心:建设以校数字图书馆、远程教学系统、教学支撑系统、多媒体视频直播/点播系统、视频会议系统为基础,集成各系统现有数字资源,同时充分共享校外网络数字资源,建设资源索引系统、资源检索系统,以资源中心门户形式综合展现现有资源。
校园管理中心:采用平台化、组件化和工具化的开发模式,通过统一的业务系统快速构建平台构建学校核心管理应用系统。
校园服务中心:以校园一卡通、基于平台的上层应用及网络基础服务系统为核心,给全校师生提供方便快捷的网上生活、社区服务等个性化的信息服务。
校园安全中心:以GPS、视频监控、红外安防、进出人员管理为核心,给校园提供各类安全防范、管理的信息服务。
4 总结
物联网建设迅速兴起,作为高校基于物联网的智慧校园建设也已经成为工作重点,本文解决了物联网在RFID为核心、传感器为核心、二维条码为核心时物连网络的构建模式;提出了移动应用的4个主要服务:身份识别、校园管理、信息服务、校内支付;同时,对移动校园网安全运行提出了五大业务中心,给出了基于物联网的智慧校园移动服务构建从网络框架—移动服务—保障运行的三个重要组成部分。
参考文献
[1]郑和喜.WSN RFID物联网原理与应用.电子工业出版社.2011.
[2]彭力.无线传感器网络技术.冶金工业出版社.2011.
人联网／物联网／互联网 篇11
让每个公民都在网络上找到自己的坐标
身份证换装正悄然成为我国信息产业发展的一个新亮点。随着《中华人民共和国居民身份证法》2004年开始正式施行，第二代非接触式IC卡居民身份证也率先在北京、上海、天津等6个城市进行换发。联系到先前新浪、搜狐等网站列出的“第二代身份证概念股一览表”，可以预言：一场围绕二代身份证的商业大战即将上演。
“我国从1985年开始实行居民身份证制度，第一代证为聚脂薄膜密封单页卡式，只具备视读功能，难以与计算机人口信息管理系统进行信息交换，已不适应国家信息化建设的需要，身份证升级换代工作势在必行。”公安部居民身份证管理处的一位专业人士说，“新的身份证从技术上提高了政府管理人口变动和迁移的能力，也为人口更自由的流动提供了保障。”
我国第二代身份证采用环保材料，坚固、耐用、环保，和第一代视读证件相比，第二代身份证增加了一枚指甲盖大小的非接触式IC芯片，将持证人的照片图像和身份项目内容等信息数字化后加密存入芯片，这些信息可以经过终端读卡器判读，从而实现了“电子防伪”和“数字管理”两大功能。
由于在防伪、数字化管理方面的先进性，这种电子身份证已经受到越来越多国家的政府青睐。芬兰是这方面的先行者，1999年12月，芬兰政府开发的电子身份证软件系统就已经开始运行。2003年11月，英国内政部也开始实施一项为期6个月的电子生物特征身份识别技术的试点，准备将来在全国范围内推出新型身份证系统。法国、比利时、日本等国在这个方面也取得了较大的进展。中国，这个世界上人口最为庞大的国家也加入到电子身份证的行列中，将使这个产业迎来一个井喷的时刻。
值得一提的是，电子身份证在国际上尚存一定的争议，这种高科技手段在美国、英国、澳大利亚等国遭到反对。有人指出，电子身份证的便利是建立在充分掌握居民个人信息的基础之上，而如果电子身份证成为个人生活详细信息的存储库，这些信息就存在泄密的可能，尤其是有权进入身份证系统的政府或公司如果滥用这些数据，更加难以防范。为了保证这些信息不被滥用，则必须通过详细的法律条文进行规定，更重要的是制定严格的行政程序来约束接触这些信息的执法机构，而后者正是我们目前所缺乏的。用好电子身份证，并非一件易事。
电子标签让物物对话
电子标签为世界上的所有货物添加了“对话”的特性，开辟了全新的“物联网”时代
人们一面把自己的身份证升级到“智能”，一面也着手给市场上流通的所有商品颁发“身份证”。2004年2月，电子标签国家标准工作组对外宣布，我国电子标签国家标准制定工作已全面展开，不久以后，国内市场上流通的所有商品都要有“身份证”。
电子标签不同于条型码，无需人工接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，操作快捷方便。
早在2003年六月，沃尔玛就要求其100家主要供应商在2005年1月1日前在包装箱和托盘上贴上RFID标签，该零售巨人还表示希望其余8万余家供应商在2006年1月1日之前使用这一技术。起初人们只在感叹零售业的又一次大变革即将到来，并没有意识到这也是全球物联网的开端。
正如互联网把世界不同角落的人紧密地联系在了一起，采用了RFID技术的电子标签也将带来另一次革命性变化。世界上的所有货物都将通过此技术联系在一起，而且彼此可以互相“对话”，组成了一个“物联网”！
麦德龙2003年在德国的Rheinberg开设的特大未来零售店就是 “活生生的实验室”。RFID技术帮助麦德龙提高零售中的供应链效率, 同时改善消费者的购物体验。在麦德龙的未来商店里，这种RFID技术可实时地识别产品、防范窃贼、跟踪库存及物品到期日，还可查看客户积分卡的状态，以及使用自动检测设备和智能秤来监视并为水果和蔬菜称重。从物品识别方面看来，这家未来商店中的各种产品，如CD、DVD和录像带等，都采用了以RFID为基础的系统加上标签以防止盗窃。只需扫描一下CD或DVD，消费者就可以看到他们正想购买的专辑或影片的介绍性预览。化妆品和食物也贴上了标签，并放在智能货架上。这种应用可以提供实时库存和保质期控制，及时更新销售数据并发现放置错误的物品。
电子标签能否得到广泛的推广，最大的制约在于价格，降低生产成本是推广的关键。电子标签国家标准工作组正致力于此，因为有自主知识产权的电子标签，将大大地降低我国电子标签的生产成本。由于被沃尔玛等公司所采用，Sun、SAP、Oracle和IBM等也开始在公司的主流产品中集成射频鉴别(RFID)技术。
正如互联网诞生以来一直伴有网络病毒、垃圾邮件等负面影响一样，电子标签在打造全球“物联网”的同时，也引发了人们对于个人隐私的顾虑。因为每一个标签的存储器都能控制一个单独的识别码，标签能够准确无误地识别和跟踪任何目标的移动，从货架到购物车再到家庭或壁橱。麦德龙发言人也曾表示，超市将匿名收集客户数、购物时间及路线，但并不获取个人数据，随后又声称“超市外面并无任何读标签器，因此电子标签在商店外毫无价值。”虽然，现在技术上已经可以实现在顾客购买产品时消除RFID标记，但考虑到退换物品的问题，人们不得不在隐私权和消费权之间权衡得失。
其实，很多招致批评的应用可能在未来十年内都不会出现。因为现在电子标签的应用至少还在试验阶段，在未来几年里，电子标签的增长将主要出现在分销中心和零售业务的后端，这些业务并不涉及隐私权。
“一卡通”诠释智能交通
一卡在手，持卡人可以方便、快捷、清洁、安全地进行缴费活动，数字化都市生活的气息扑面而来
当你乘上公共汽车，不用投币，也不用出示任何月票、凭证，只需用IC卡轻轻感应，就能缴纳车费；当你驱车经过高速公路收费站，把你的IC卡往专用设备上一划，一两秒钟就完成了整个缴费过程；还有乘坐出租车、缴纳水电煤气费、物业管理费等等现金往来都可以用一张IC卡结算……
这不是科幻迷对未来生活蓝图的勾勒，也并非电影里面的虚构镜头，而是我们每一个人都有可能面对的真实生活场景。在很多发达国家，“一卡多用”已是普遍做法。像韩国釜山市早在七年前就筹划城市公众信息卡，先期启动了交通运输卡，后又将公众领域的单项事务信息卡进行组合，统一为“数字釜山卡”，应用领域扩展到市民生活保障、电子商务、旅游卫生、文体、金融、电信等。在中国香港，八达通卡也成为人们衣食住行不可缺少的一部分，目前，全香港有超过1000万张八达通卡在市面上流通，超过253家商户接受八达通卡，包括公共交通、停车场、零售业（超市、便利店、快餐、饼店、个人护理商店等）、自助服务（贩卖机/销售亭、电话亭、影印机）、康乐设施、学校及出入保安系统等，平均每天处理的交易量逾814万宗，金额达港币5440万元。一卡通的使用情况，成为了评价一个现代化城市综合素质水平的指标。
在中国内地，智能交通系统（ITS，Intelligent Traffic System）虽然起步稍晚，但已经显现出了蓬勃的发展势头，很多城市在公众IC卡发展中也提出了“同业联合、一卡多用”的思路。
上海市从1999年开始实施公交“一卡通”工程，目前，该市地铁轻轨、249条公交线路、4万辆出租车、市中心4条轮渡线、沪杭高速路上海段收费站、10条交通旅游线和上海至周边旅游景点线路购票等，均已实现“一卡通”收费。未来，上海还计划与无锡、苏州、杭州实现四城市“一卡联动”。除了交通方面的“一卡通”外，上海还有社保卡、TAXI龙卡、图书馆电子读者证等，都是与市民日常生活密切相关的电子智能卡，它们的出现和普及，让上海人真正体会到了现代生活的乐趣。
北京市政交通一卡通系统也于2004年1月1日正式开通，包括巴士公司所属的121条线路的5169辆在用公交车及地铁13号线都可以使用一卡通。据悉，截止到3月中旬，北京市一卡通IC卡的发行量为5万多张，相对于广州、上海，这样的发行量显然非常有限，也与首都的城市地位不相符，“主要是受宣传力度、开通线路和市民接受观念的影响。”北京市政交通一卡通有限公司徐凯介绍道，“但是这种情况很快会得到改善，随着宣传力度的加强，以及北京市地铁1、2号线和全部公交线路的陆续开通使用，估计到明年年底，一卡通的持卡人有望达到300万以上。”据悉，在2008年之前，北京将实现包括公交、巴士、地铁、城铁、出租、高速路、水上游客船、停车场的一卡通收费应用以及远期的市政领域收费、缴费应用。
数字奥运引导社会信息化
体育的大众性决定了数字奥运是关系到每一个人日常生活的综合工程，而不是单纯的体育信息化
社会信息化是几乎所有的城市都在做的一件事，北京、上海相继提出了建设“数字北京”、“数字上海”的计划，当智能交通卡、身份证等一系列与人们日常生活相关的举措都开始实施时，数字城市的梦想已经不再遥远，而数字奥运将是北京建设数字城市的先导，也是整个城市数字化最现实的考虑。
奥运会的综合性决定了数字奥运的综合性，它涵盖了政治、经济、教育以及医疗等社会的多方面。电子政务是保证数字奥运通畅的重要因素，而电子商务则是贯穿奥运会始终的主题，但最重要的因素还在于体育的大众性决定了数字奥运是关系到每一个人日常生活的综合工程，而不是单纯的体育信息化。建立在奥运会基础之上的数字化，在北京市政府看来就是“基本实现任何人、任何时间、任何奥运相关场所，使用任何终端设备，都能够安全、方便、快捷、高效地获取可支付得起的、丰富的、多语言智能化的、个性化的信息服务”。2003年9月北京市对数字奥运进行了专项规划，随着4个“any”而来的就是通信系统、数字广播电视、赛事信息系统、数字奥运建筑、公众综合信息服务平台、电子商务平台、奥运智能卡等十六项主要任务。
物联网构建 篇12
国家物联网基础运营平台 (以下简称基础运营平台) 是面向全国范围、支持物联网公共服务的信息基础设施和综合服务系统。它利用新的定位技术和终端技术, 对目标体进行位置和业务数据感知, 利用现有通信手段对数据进行汇总, 利用数据融合技术、数据挖掘技术、大数据处理技术等对数据进行综合处理, 将数据处理结果开放给各种业务系统, 从而完成目标体特征数据收集、传输、处理、服务等一系列过程。
1 基础运营平台是物联网应用的关键
物联网属于知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的战略性新兴产业, 对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用, 受到各级政府、企业和研究机构的重视并得到快速发展。近年来, 我国物联网产业在标准制定、技术研发、产业发展和应用拓展等方面均取得了一定进展。在标准方面, 我国物联网标准体系已形成初步框架, 并且是国际传感网标准化四大主导国之一, 在制定国际标准中享有重要话语权, 向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳。我国提交的“物联网概述”标准草案, 于2012年3月30日经国际电信联盟审议通过, 成为了全球第一个物联网总体性标准。在技术领域, 物联网芯片、无线智能传感器网络通信、传感器终端机、微型传感器、基于移动通信基站的室内外精确定位等方面均取得重大突破。在产业发展方面, 我国物联网产业已初步形成环渤海、长三角、珠三角, 以及中西部地区四大区域集聚发展的总体产业空间格局。在应用拓展方面, 我国物联网主要应用领域为智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智慧城市、智慧景区和智能环保等, 其中, 智能工业占比达到20%。基础电信运营商也已将物联网业务提升到战略层面:中国移动物联网基地自建成以来, 累计投资已达10亿元, 中国联通和中国电信都已申请了物联网专用号段。
尽管我国物联网发展取得了一定成绩, 但仍存在着一些问题与制约因素影响着其进一步发展。例如, 产业发展以政府驱动为主, 缺乏市场动力;顶层设计亟待加强, 缺乏统一开放的国家级服务标准、基础设施和基础运营平台;物联网芯片等关键核心技术的自主可控能力亟待进一步提升;产业集中度低, 产业结构不合理, 低水平、重复建设严重;位置信息不健全, 缺乏广域室内精确位置信息, 等等。
从推动我国物联网产业的快速健康发展、促进信息消费、开创物联网技术的广泛应用出发, 当前加强顶层设计, 加速统一的国家级服务标准建设和广域室内精确定位基础网络建设, 开发室内地理信息系统, 整合物联网基础数据资源, 构建具有自主知识产权、天地一体、技术先进、跨行业、跨区域、全国性运营的国家级物联网基础运营平台具有特别重要意义。通过基于北斗卫星导航系统的国家级物联网基础运营平台建设与服务, 可以形成北斗差异化竞争优势, 促进北斗系统产业化、规模化应用, 推动信息消费;推动高精度位置服务创新, 促进产业融合与应用拓展, 加速物联网、智慧城市及相关战略性新兴产业广度与深度发展;满足商场室内导航、民生关爱、旅游出行等大众服务应用的迫切需要;提升消防救援、刑侦治安、危险品管理等公益性服务水平, 等等。
2 物联网不同层次需求与基础运营平台的服务模式
政府、企业、个人 (后二者可统称为大众用户) 等不同类型用户对物联网基础运营平台的需求可以分为三大类:对位置信息、温湿度等物联网感知信息的基础数据服务需求;对用户管理、接口管理、流量控制、计费收费等物联网应用的基础服务需求;以及对消防救援、民生关爱等各领域具体物联网应用的服务需求 (见图1) 。
2.1 物联网基础数据服务需求及模式
物联网基础数据服务需求主要来自于应用相对单一、变动不大、比较稳定、只需要某一方面数据即可满足需要的领域, 比如国土测量、城市规划、航道测量等领域对高精度位置信息的需求, 或移动互联网应用对基础位置数据、地理信息数据的需求。其服务模式如图2所示。
2.2 物联网应用基础服务需求及模式
物联网应用基础服务需求主要来自于业务功能相对复杂、具有共性业务功能需求、适合于直接运营或在二次开发基础上独立运营的行业和大众领域。例如, 包括交通领域对飞机、火车、汽车、船舶等运输和交通工具的监控调度管理及信息服务;物流领域对仓储货物定位引导、货物的远程跟踪、运输过程中货物流动、温湿度及安全性等状态的监控;旅游服务领域的景区管理和自助导游;大众领域的室内外无缝导航等。其服务模式如图3所示。
2.3 物联网服务需求及模式
物联网基础运营平台将选择具有重要社会意义和良好经济效益的物联网服务领域, 开发具体的物联网应用服务系统, 面向最终用户提供物联网服务, 比如消防救援服务、老年人与儿童关爱、监狱及服刑人员管理等。其服务模式如图4所示。
3 基础运营平台的构成及核心
3.1 基础运营平台总体框架
如前所述, 国家物联网基础运营平台是利用新的定位技术和终端技术, 对目标体进行位置和业务数据感知, 通过现有通信手段对数据进行汇总, 利用数据融合技术、数据挖掘技术、大数据处理技术等对数据进行综合处理, 将数据处理结果开放提供给各种业务系统使用, 从而完成目标体特征数据收集、传输、处理、提供服务等一系列过程。国家物联网基础运营平台总体结构框架如图5所示。
数据收集包括室内外精确位置信息、各种业务数据, 以及各种专业领域的数据收集。室内外位置信息的获取, 利用已有的GPS、北斗等系统获得室外位置信息, 开发建设室内定位技术和覆盖网络, 以获得室内位置信息;对目标体部署应用传感器和应用终端, 以获得各类业务数据;各种专业领域的数据, 可以接入专业系统已有数据, 例如空间遥感技术数据、CORS站数据等。
数据传输利用已有通信手段, 针对不同数据设计使用合理的传输方式, 将终端和业务传感器得到的数据汇集到物联网基础运营服务中心。
数据处理是用创新分析激活数据, 利用数据融合技术、数据挖掘技术、大数据处理技术等对采集来的数据进行转换、分组、组织、鉴别、计算、存储、检索和排序等综合处理, 从而导出有价值、有意义的数据信息。
物联网基础运营服务中心建有服务平台, 进行数据接收、存储、处理, 管理自建业务系统和外接业务系统, 通过门户向最终用户提供服务。
3.2 基础运营平台总体技术框架
物联网基础运营平台由六个技术层面构成, 分别是基础设施层、传输层、基础数据层、业务逻辑层、应用层和用户层。具体如图6所示。
基础设施层主要包括平台自建的广域室内定位广播基站和室内增补系统、局域室内定位节点, 以及北斗卫星定位系统、G P S卫星定位系统、天绘卫星遥感系统、区域/行业CORS站系统、交通信息采集系统、应用传感器等外部数据资源。
传输层主要是各类通信手段, 包括地面光纤、地面移动通信、卫星固定通信、卫星移动广播、地面移动广播、北斗短报文通信、通信专网以及互联网等。
基础数据层对收集到的数据进行整合处理和存储, 并向业务系统提供数据访问服务。数据内容包括平台基础数据、终端及传感器基础数据、用户数据、业务应用数据、资源数据、室内外高精度位置数据、室内地理信息数据、空间遥感数据、广域/城域实时交通信息数据等。
业务逻辑层控制基础数据访问接口, 对业务系统进行接入管理;实现业务系统共性基础功能;管理业务系统的数据访问权限和流量占用。比如, 对不同用户可访问的基础数据的种类和数量的控制、对各用户访问权限的管理和流量带宽的控制、可使用的通信方式的管理、可调用的业务功能的管理, 等等。
应用层是指具体的应用系统, 包括业务系统和业务支撑系统两部分。业务支撑系统主要实现对外接物联网运营系统以及自建物联网运营业务系统的服务运营的支撑, 主要功能包括综合营业、综合计费账务、营销资源管理、数据采集应用等运营支撑子系统;运营维护、服务保障、分析优化、系统管理、资源管理等综合网管子系统;以及外部门户和内部门户等门户子系统。业务系统有两大类, 一是平台自建的物联网应用服务系统;二是外部合作伙伴以本平台提供的业务和业务支撑能力为基础构建的物联网服务运营系统。这些业务系统可以根据权限和合作模式的不同, 调用平台的物联网基础数据、通信能力、业务功能/逻辑模块和业务支撑能力。
用户主要分为政府用户、行业用户和大众用户, 这些用户可以是平台的直接用户, 也可能是平台外接物联网服务运营平台的用户。
4 基础运营平台建设及运营设想
国家物联网基础运营平台建设和运营中要注意遵循以下原则:
(1) 政府引导, 市场运营。物联网是国家重要的新兴战略产业, 深层次的综合应用具有跨区域、跨部门、跨所有制等特点, 因此, 在物联网迅速发展的现阶段, 为了引导我国物联网产业的健康发展, 需要政府高瞻远瞩, 前瞻性地统筹规划, 制定物联网基础标准, 推进各地区、各部门物联网建设中基础设施建设与标准方面的统一协调性, 以便于互联互通达到更好的经济社会效益。同时, 在应用与运营层面上要以市场需求为导向, 采取市场化运作方式, 形成国家物联网基础运营平台建设与运营的良性发展机制。
(2) 依托北斗系统, 统一标准。国家物联网基础运营平台要依托我国自主研发的北斗卫星导航系统来建设, 在国家战略安全上具有重大意义。同时, 为了充分发挥物联网无时无刻、无处不在的相互联通, 需要通过国家物联网基础运营平台建设对位置信息的采集、处理、服务等制订统一标准。
(3) 资源整合, 共建共享。本着共建共享原则, 通过建设国家物联网基础运营平台打破各自为政、相互封锁的陋习, 把物联网应用中的一些共性信息资源整合到同一个平台上来, 并采取市场化方式向各物联网应用平台提供开放性服务, 以求达到规模经济效益, 为全国各地区、各领域物联网的均衡发展创造有利条件。