理论教育 智慧系统导论:物联网关键技术解析

智慧系统导论:物联网关键技术解析

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:ITU在2005年的物联网报告中指出了物联网的4个关键性应用技术——RFID技术、传感器技术、智能技术、纳米技术。15年过去了,物联网相关技术的进步虽然可圈可点,但与需求相比,甚至与应该有的进步相比,差距太大,特别是在中国。物品标识定义与身份识别是物联网的基础。

智慧系统导论:物联网关键技术解析

ITU在2005年的物联网报告中指出了物联网的4个关键性应用技术——RFID技术、传感器技术、智能技术、纳米技术。15年过去了,物联网相关技术的进步虽然可圈可点,但与需求相比,甚至与应该有的进步相比,差距太大,特别是在中国。

1.RFID技术

RFID技术,主要是实现物品标识。它是一种非接触式的身份识别技术,通过射频无线信号识别目标对象。物品标识定义与身份识别是物联网的基础。

RFID技术具有读取方便、识别速度快、数据容量大、使用寿命长、应用范围广、安全性好、动态实时通信等优点。这项技术已经获得长足发展,但在细分领域的专用性及环境适应性等方面仍存在非常大的发展空间。

2.传感器技术

物联网系统中的海量数据信息来源于众多终端设备,而终端设备数据来源依靠的是传感器。传感器赋予了万物“感官”功能,如人依靠嗅觉、听觉、视觉、触觉感知周围环境一样,物品通过各种传感器也能感知周围环境,且比人的感知更有效率、更加准确、可感知的内容更多样。像物品的具体温度值、温度的细微变化,或者几百、上千的高温,人是无法通过触觉来感知的。

传感器按照工作原理可分为物理性传感器(基于力、热、声、光、电、磁等效应)、化学性传感器(基于化学特性识别)和生物性传感器(基于生物分子识别),基本可以覆盖物品传感的各类需求。(www.daowen.com)

传感器的核心技术主要是敏感机理、敏感材料、敏感元件及传感算法。中国虽然在传感器的相关标准方面有一定发言权,但敏感材料、敏感元件方面与国外水平差距还很大。比如新疫情期间,测温设备使用的温度敏感元件成了瓶颈配件,并且高精度产品多数依赖进口。敏感机理、传感算法也都存在极大提升空间,传感器在被检测量类型和精度、稳定性、可靠性、低成本、低功耗方面还没有达到规模应用水平,无法满足物联网产业化发展的需要。

3.智能技术

物联网的智能技术涵盖知识管理、知识表达、知识推理、智能计算、机器学习等多方面技术。从感知层、网络层到应用层,无处不需要智能技术的支撑,智能识别、智能终端、通信路由选择、边缘计算、云计算,都是支撑物联网的重要技术,没有智能技术的物联网,将一无是处。近几年,中国的人工智能技术获得了相对快速的发展,这对物联网技术的发展推进作用很大。

4.纳米技术

纳米技术是研究结构尺寸在0.1~100 nm内材料的性质和应用,纳米材料的制造和研究是整个纳米科技的基础。纳米技术的目的是微缩物品,它的优势意味着物联网当中能够交互和连接的物品体积越来越小、响应速度越来越快、功耗越来越低。应该说,中国材料科学基础及集成电路技术水平都比较有限,在物联网领域,对纳米技术关注度也不够,因此,这方面的发展乏善可陈。

除了以上关键技术,传感器网络的通信技术也非常重要。

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