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物联网关键技术与业务应用

 卢晓平 2017-05-31

1 物联网概述

    物联网是指机器与机器(M2M,MachineToMachine)、机器与人之间的无线通信,其基于特定行业终端,以短消息、USSD、分组数据业务等为接入手段,满足客户对工作流程监控、指挥调度、远程数据采集和远程诊断等方面的信息化需求。物联网最终仍是服务于人,方便人们的沟通与生活。

    物联网是战略性新兴产业的重要组成部分,为促进物联网的发展,国家制定了《物联网“十二五”发展规划》。当前物联网产业发展初具规模:RFID相关技术已很成熟,RFID市场规模超过100亿元。全国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用,年产量超过24亿只,市场规模超过900亿元;其中,微机电系统(MEMS)传感器市场规模超过150亿元。电信设备制造业具有很强的国际竞争力,我国已建成全球最大、技术先进的公共通信网和互联网。M2M终端数量已超过千万,形成全球最大的M2M市场之一。

    物联网应用目前蓬勃发展,涉及日常工作生活的多个领域,如医疗、安防、电力、工业、农业、环保、交通和物流等。在安防领域,视频监控、周界防入侵等已规模应用;在电力行业,远程抄表、输变电监测等应用正在逐步拓展;在交通领域,路网监测、车辆管理和调度等应用正在发挥积极作用;在物流领域,物品仓储、运输、监测应用正广泛推广;在医疗领域,个人健康监护、远程医疗等应用日趋成熟。除此之外,物联网在环境监测、市政设施监控、楼宇节能、食品药品溯源等方面也开展了广泛的应用。

    我国物联网虽然在技术研发、标准研制和应用拓展等方面已取得一些进展,但还存在很多问题,如M2M终端号码资源匮乏、物联网标准与规范不统一、终端与卡接入缺乏完善的安全机制、各行业应用数据完全独立而难以促进跨行业的协同发展。

 物联网体系架构

图1 物联网体系架构

 分簇传感器网络组网结构图

图2 分簇传感器网络组网结构图

2 物联网体系架构

    图1所示为物联网体系架构,其包括了传感网络、无线通信网、运营支撑系统和业务应用系统。

    传感网络实现信息采集功能,行业客户通过部署在实际应用场景中的传感器、RFID读写器等采集行业业务数据,通过网关终端汇聚后再由无线网络远程传输到应用系统。其中,传感器通过近距离无线通信技术,如蓝牙、ZigBee等与传感器网关通信。常用的传感器可以检测如环境温度、湿度、压力等参数;专业化的传感器可以检测如溶解氧、pH值、氨氮、电导率、浊度、叶绿素、藻蓝素、水位等水质参数。

    传感器网关进行信息汇聚后,通过无线通信网络将信息远距离传输至业务应用系统。无线通信网络包括WLAN、GPRS、3G、LTE等,当前以TD-LTE为代表的4G宽带无线通信网络正处于试点阶段。

    M2M平台为行业客户提供统一的终端管理和终端设备鉴权功能,支持多种网络接入方式,提供标准化的接口,使得数据传输简单直接,同时提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功能。BOSS系统实现物联网业务应用的计费管理功能。

    业务应用系统为最终用户提供行业应用服务,如一卡通业务、移动健康守护业务、智能家居、水质监控等,服务对象可分为个人、家庭和行业。

    目前通信终端和应用系统与M2M平台之间没有标准化的通信接口;同时物联网安全方面缺乏相关的规范,这也是制约物联网产业发展的因素之一。

   

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