物联网技术的发展与展望(编辑修改稿)

物联网技术的发展与展望(编辑修改稿)内容摘要：

智能计算 技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物 体实施智能化的控制。 基于此．对物联网的研究应聚焦在民生应用和行业应用方面，而民生应用。 也就是家庭物联网，是与人类的日常生活息息相关、密不可分的。 家庭物联网应用的发展对未来构建数字家庭起到了决定性的作用。 RFID 的定义 R 兀 D(射频识别 )技术是一种无线自动识别技术，又称 为电子标签技术． RFID技术具有众多优点，广泛应用于交通、物流、安全、防伪等领域 ⋯1 2|，作为条形码等识别技术的升级换代产品．近年来巨大的市场需求使得 RFID 迅速发展起无锡科技职业学院软件测试专业 毕业设计（论文） 来．通常的 RFID 系统包括前端的射频终端和后台的计算机信息管理系统．射频终端由读写器和标签组成．标签用于存储所标识物品的身份和属性的信息；读写器作为信息采集终端，利用射频信号对标签进行识别并与计算机信息系统进行通信【 3J．将 RFID 技术与 Intemet 相结合，将读写器安装到任何需要采集信息的地方，通过 Intemet 就能全程跟踪贴有电子标签的 物品．这样所有的物品和Intemet 就组成了“物联网”．典型的物联网结构如图 21 所示．每一个物品都被赋予一个独一无二的代码，将这个代码存储在电子标签中贴在物品上，同时将这个代码所对应的详细信息和属性存储在 RFID 信息服务系统的服务器中．当物品从生产到流通的各个环节中被识别并记录时，通过 ONS(对象名解析服务，Object NamingService)的解析可获得物品所属信息服务系统的 URI(统一资源标识， Universal Resource Identifier)，进而通过网络从 RFID 信息服务器中获得其 代码所对应的信息和属性，以进行物品的识别和达到对物流供应链自动追踪管理的目的．物联网的最终目标是为每一个物品建立全球的、开放的标识标准，它的发展不仅能够实现对物品的实时跟踪，而且能够提高物流运输物联网概念一经提出，立即受到了各国政府、企业和学术界的重视，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍全球．本文在综述物联网发展现状和关键技术的同时，提出了我国物联网的框架，并在这个框架下对中国物联网信息服务系统进行了研究，提出了其信息服务 (RFIDIS： RFID Information Service)和管理架构 (RFIDMP： RFID Management Protoc01)的解决方案． 图 21 物联网结构示意图 无锡科技职业学院软件测试专业 毕业设计（论文） 物联网在国外的研究 目前国际上对物联网的研究逐渐明朗起来，最典型的解决方案有欧美的 EPC系统和日本的 UID 系统等． 1999 年麻省理工学院 AutoID 中心在美国统一代码委员会的支持下提出了 EPC(Electronic Product Code)的概念． 2020 年 11 月 1日 AutoID 中心更名为 Auto． ID 实验室，致力于自动识别技术的开发和研究工作，倡导为能够跨越整个供应链的操作方案制 定公共的标准． EPC 系统使用了数据接口组件的方式解决数据的传输和存储问题，用标准化的计算机语言来描述物品的信息． 2020 年 9 月 AutoID 中心发布的规范 1． 0 版【 4J 中将这个组件命名为 PML(物品标识语言， PhysicalMarkup Iamguage)Server．作为 EPC 系统中的信息服务关键组件， PML 成为描述自然物体、过程和环境的统一标准．在其后的一年中，技术小组依照各个组件的不同标准和作用以及它们之间的关系修改了规范，于 2020 年 9 月发布了修订的 EPC 网络结构方案， EPCIS(EPC 信息服务， EPC Infornmtion Service)代替了原来的 PML Server．这个方案提出了 EPCIS 在 EPC系统中的作用和具体功能，如图 22 所示．目前一些系统原型已经建立起来，但是具体针对 EPCIS 的规范仍在制定中． 图 22 EPC 网络结构图 日本在电子标签方面的发展，始于 20 世纪 80 年代中期的实时嵌入式系统TRON， TEn 巧 ne 是其中核心的体系架构．在 T— En 异 i∞论坛领导下， UID 无锡科技职业学院软件测试专业 毕业设计（论文） Center(泛在识别中心， Ubiqui． tous ID center)中心于 2020 年 3 月成立，具体负责研 究和推广自动识别的核心技术，即在所有的物品上植入微型芯片，组建网络进行通信． UID 得到了日本政府经济产业省和总务省以及大企业的支持． U1D提出一种 UID 技术终端来支持用户和泛在识别计算机环境的通信，叫做泛在通讯器 (UbiquitousCommunicator)，简称 UC． UC 提供了多制式的通信接口以处理不同种标签和读写器的信息，无论是本地还是网络都可以通过嵌入式的接口连接UID 信息把服务系统．由于涉及到很多重要领域和国家信息安全，很多国家都重视信息服务系统的建设。 希望提出自主知识产权的 RFID 标准和物联网标 准，不再像 Inter 那样主要由美国主导． 中国在物联网方面的研究 目前我国的商品制造和出口量非常巨大，如果采用国外的识别体系和技术规范，则必须使用其中央数据库和解析服务器等相关设施，我国企业商业秘密就无从保护，给国家信息安全及经济情报造成安全隐患．一旦国外的主服务器发生意外，我国的国民经济活动将受到严重影响．另一方面，如果电子标签采用国外的标准，我国数百亿美元的电子标签产业中最关键的核心部分：编码规则、传输协议、中央数据库等规则只能随之来制定，我国物流业的发展战略将依附予国外．作为世界最大 的制造业基地，我国不但每年要支付昂贵的专利费，同时也很难做出适合中国国情的修改．所以，确立我国自有知识产权的商品编码及网络管理制式标准非常重要．物联网的建设在我国日益受到重视，制定我国自主知识产权的标准体系和网络系统的呼声越来越强烈． 2020 年 6 月 9 日，由中华人民共和国科学技术部等十五部委联合编写的《中国射频识别 (RFID)技术政策白皮书》发布，对 RFID 产业化和应用方面的关键技术进行了探讨，为中国 RFID 技术与互联网、通讯等技术相结合，应用于物流制造业的发展指明了道路．我国的研究人员对物联网信息服务的研究 较发达国家稍晚，在跟踪发达国家研究的同时已经逐渐有了自己的创新．参与这方面研究的有中国物品编码中心、中国标准协会、 AIM China、复旦大学 AutoID 中国实验室、北京航空航天大学等科研机构及一些企业，并取得了一些初步的成果．同时，有国内从事 RFID 研发的知名企业在 2020 年两会期间提交了《适应社会经济发展需求，建立中国物流互联网工程》的提案，提出了无锡科技职业学院软件测试专业 毕业设计（论文） 开展中国物联网研究和规划的建议，目前有关部委领导已就此提案进行了考察和论证．一些刊物和网站成为物联网信息服务的讨论阵地． 中国物联网信息服务系统架构 目前，我国已成为世界制造业中心，信息技术发展迅速，物联网技术研究已迫在眉睫．本文提出的中国物联网信息服务系统分为四层，其架构如图 23 所示． 图 23 我国物联网信息服务系统架构 国家物联网管理中心是一级管理中心，制定和发布总体标准，负责与国际物联网互联，并对二级物联网管理中心进行管理．二级物联网管理中心分为各行业的物联网管理中心 (如公路运输、航运等 )和专用物联网 (如军用、海关等 )管理中心，制定各行业、各领域的标准和规范．各行业和领域内部的统计信息可以存储在二级物 联网管理中心，其他行业和领域根据一定权限可以进行查询，同时方便国家管理中心的管理．第三级为本地物联网管理中心，负责管理各企业、各单位内部的物流信息．这一级是最基本的物联网信息服务管理中心，对本企业或本系统物品进行追踪和信息存储，一方面可以了解物品的去向和仓储销售情况，作好生产计划；另一方面在出现事故或丢失时还可以追踪物品制造和流通环节．第四级为各种 RFID 应用系统，负责前端的标签识别、读写和信息管理工作，将读取的信息通过计算机或直接通过网络传送给上级物联网信息服务系统． 每一级信息无锡科技职业学院软件测试专业 毕业设计（论文） 管理中心负责本级中各节点的信 息传输、存储 与发布；管理各节点接口的用户权限与数据安全；监控各节点的运转，及时报告和排除故障，保障物联网信息服务系统的安全畅通． RFIDIS 的概念 物联网运行依靠各级物联网管理中心的信息服务器．信息服务器既要保证与上下级管理中 tL,的信息传递，又要对来自物联网内外的查询进行身份鉴别和提供信息服务．物联网信息服务器在具备普通服务器功能的同时，还要适合物联网尤其是我国物联网的特点和需要．物联网信息服务系统中，第四级 RFID 应用管理系统存在于生产商或运输商等底层的服务器中，负责存储其物品的生产或流通信息；第三级管理中心服务器提供数据存储、统计和查询等功能；第二级管理中心服务器提供更高层次的存储和查询，以此类推．基于中国物联网的特点，图24 提出了 RFIDIS 信息服务器的结构和数据流程．包括 SOAP(简单对象访问协议， SimpleObject Access Protoc01)、服务管理应用程序、数据库、 PML 文档和 HTML 文档． 图 24 RFIDIS 服务器的结构和数据流程 SOAP SOAP 是一种在非集中、分布环境中交换信息的协议．它使用 SOAP 信封将定义信息的内容、来源、目的和处理框架封装 起来，传递给服务器管理应用程序．在处理过程的最后， SOAP还要负责将处理结果传递给物联网客户端． SOAP使用 HTrP作为通信协议，接受和发送 PML 格式的数据参数． 无锡科技职业学院软件测试专业 毕业设计（论文） 服务器管理应用程序 服务器管理应用程序接收和处理 SOAP 发送的数据，并将处理结果反馈给SOAP． 数据库 物联网信息服务器中的数据库在不同层次存储不同的信息，其作用是提供查询或存储对象与其在物联网中的统一代码的映射． PML 文档 PML 语言是 XML 语言的扩展，集成了 XML 的许多工具与技术，成为描述自然物体、过程和环境的统一标准．物联网中真正 用于存储信息的是 PML 文档，它可以由应用程序创建，并允许随后不断的向其中增加信息． PML 与数据库的不同是，其所存储的信息有严格的顺序性． HTML 文档 物联网信息服务器应具有一定的应用程序，可以实现根据不同的权限生成相应的 HTML 文档的功能． 物联网信息服务系统管理协议（ RFIDMP） RFIDMP 模型介绍 网络管理过程通常包括数据采集、数据加工、数据分析、提交报告给管理者．网络管理的目的是保证网络正常、经济、可靠和安全地运行．目前存在两种主要的网络管理协议：由国际标准化组织／开放。