搜索
物联网技术论文第一章物联网的简介1.1研究背景21世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪的时代特征。随着信息技术的飞速发展，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化物流和电子商务已是大势所趋。而现代物流和电子商务的实施离不开信息化的支持，信息化是现代物流及电子商务发展的基础。在物流信息交换、供应链管理等方面，由于信息传递的不及时、信息失真、信息交换错误所造成的损失每年高达数千亿美元。以全球零售业巨头沃尔玛为例，每年由于信息传递问题所造成的缺货率大约是8%左右，如果可以减少1%的缺货率，仅此一项每年就可以给沃尔玛增加10亿美元的收入[1]。另外，在社会信息化过程中，信息资源剧增，各类信息内容呈爆炸式增长。庞大的信息资源和昂贵的信息成本，使得人们无法独立生产所需要的数据，而必须通过共享来获取资源和必要的信息。那么如何实现实时地信息交流呢？1999年由美国麻省理工学院AutoID中心提出的EPC（Electronicproductcode，产品电子代码）给人们提供了新的启迪.人们将每一件物品赋予一个唯一的编号，EPC标签是这一编号的载体，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标签中的唯一编号（标准说法是“产品电子代码”或“EPC代码”）建立起了一对一的对应关系[1]。基于互联网和射频技术的EPC系统，即实物物联网（简称物联网）是在计算机互联网的基础上，利用RFID(RadionFrequencyIdentification,射频识别)、天线数据通迅等技术，构造了一个实现全球物品信息实时共享的“Internetofthings”。它将成为继条码技术之后，再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。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标签信息的读取。读写器获取的EPC标签信息，并把标签信息送入互联网EPC体系中PML(PhysicalMark_UpLanguage,实体标记语言)服务器后[2]，就实现了对物品信息的采用和追踪。然后利用EPC体系中的网络中间件等，可实现对所采集的EPC标签信息的利用。1.2目前的发展现状[3]随着RFID技术以及无线局域网技术的日渐成熟，标准逐渐统一，EPC系统也不断完善，EPC技术为更广大的人所了解，所使用。1.2.1国外EPC的发展现状20世纪中期产生的射频识别技术，由于射频标签本身的价格昂贵，阻碍了它的推广和应用。1999年，美国麻省理工学院成立Auto-ID中心，进行射频识别技术的研发，通过创建RFID标准，并利用网络技术，形成EPC系统，目的是建设全球实物互联网。具体来讲，EPC系统在国际上的测试可分为三个阶段：试验第一阶段(货堆)：2001年9月，Auto-ID中心成功读取了宝洁公司位于密苏里州CapeGiradeau工厂中手纸货堆上的EPC代码。10月，该厂有一批货物要发往位于Oklahoma,TulsaSam’s俱乐部，当货物离开工厂时，货堆上的EPC代码在异地被成功的读取。试验第二阶段(货箱)：2002年2月，联合利华、宝洁、卡夫、可口可乐、吉列、沃尔玛和强生等公司将包装盒上配有EPC标签的货物在全美8个州中选定的配送中心和零售商之间运输，尽管从货堆试验到包装盒试验大大增加了传输的数据量，系统运行仍然良好。试验第三阶段(单个物品)：2002年底，Auto-ID中心测试系统处理更大数据量的能力，标签被加载到单个物品上。EPC可为每一单个商品建立全球的，开放的标识标准，以EPC软硬件技术构成的“EPC物联网”，能够使产品的生产、仓储、采购、运输、销售、及消费的全过程发生根本性的变化，从而大大提高全球供应链的性能。虽然目前EPC系统还没有真正地应用在企业的管理行为中，但却引起了全球的关注和兴趣。目前，在全球共有90个终端用户和75个系统集成商进行EPC系统的测试，他们一起合作，整合EPC系统的产品标识，建立EPC实施方案。EPC系统的研发，可以说是如火如荼。在美国，全球零售巨头沃尔玛表示从2005年1月起，沃尔玛将让他们的前100位主要供应商在他们的货物中放入EPC标签，应用到1个关键配送中心。从2006年1月起，应用到所有配送中心。制造业如吉列、强生、宝洁以及知名的物流企业如联合包裹服务公司(UnitedParcelService)也都承诺要尽可能将EPC系统引入企业的供应链管理过程中。在日本，EPC系统国家发展战略已经制定。在其战略中强调要进行EPC系统研究，由经济产业省和总务省，推广电子标签的普及，力争将标签价格降至3-5日元。同时，在该战略中也指出要建立EPC系统标准体系，制定相关国家标准，并与ISO和EPCGlobal接轨；建立技术产业联盟(由NTT集团、KDDI、索尼、日立、东芝、NEC、丰田汽车、东京电力、日本通运、日本铁道货物、京滨电气铁道公司、三菱—沃尔玛等100家企业组成)；建立行业试点(2003年要在家电、图书、服装、食品流通业进行试点；2004年拓展到10多个应用领域)。在加拿大，EPCglobal加拿大已经产生，由该组织负责本国EPC系统的研发和推广。2004年其主要举措有：代表加拿大工业界参与制定全球EPC2.0标准；建立与加拿大基础技术和系统相兼容的EPC标准；制定EPC商业计划，在加拿大推广该技术；为EPC网络的发展提供有利的公共政策；培训终端用户、技术方案解决商(包括：出版EPC商业应用案例；建立EPC培训机制，举办论坛、演讲进行交流；宣传EPC网络的商业价值)；建立加拿大应用方案服务商及用户委员会；引导加拿大各行业应用。在英国，Tesco已于2003年9月进行了该公司物流中心“NationalDistributionCentre(NDC)”和英国的两家商店(St.Neots与Peterborough)进行EPC系统的应用测试，使用915HMz频带，对NDC和两家商店之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪。2003年底，Tesco使用与2003年9月测试基本相同的系统，同著名日用品公司美国金佰利、美国宝洁、英国联合利华、美国吉列、著名饮料公司英国Diageo等5家供货商展开进一步测试，以验证已在欧洲获得批准的UHF频带的868/869MHz的通信中使用无线标签的效果。AutoID中心研发EPC系统，在国际物品编码协会的主导下，为了通过采纳开放的全球标准和产品标识来提高商业的贸易效率，实现EPC系统的宗旨，EAN和UCC成立EPCglobal，来管理全球EPC标准、开发并实施市场和通信、管理有关EPC的知识产权、与AutoID中心就未来的改善进行合作、管理EPC系统。EPC网络的商业化给各国的编码组织提供了发展新业务的绝好机会，同时由于EAN已经建立了遍布全球的编码组织，对于开展这一项新的业务提供了组织保障。通过EAN的世界成员组织和美国UCC，负责EPC系统的全球教育、信息传播、教育工具和推动，可以利用他们超过100万的成员公司的全球用户基础推动EPC技术的应用。自此，EPC系统的研发力量在全球范围内得以整合，并进入了有计划的推广阶段。1.2.2国内EPC的发展现状国内研究人员对EPC的研究基本上是从空白开始的，已有的技术积累也较低，但这方面的研究一直在继续，基本属于跟踪发达国家的研究，参与这方面研究的有中国物品编码中心、中国标准协会等机构非营利机构以及复旦大学、北京大学等一些大学的科研机构，目前已经取得了一些初步的成果，EPC处于宣传和推广的起步阶段。作为EPC系统的关键之一的射频识别技术的研究，中国物品编码中心早在1996年就开始了。1999年，中国物品编码中心完成了原国家技术监督局的科研项目《新兴射频识别技术研究》，制定了射频识别技术规范。2002年中国物品编码中心开始积极跟踪国际EPC的发展动态，2003年完成了《EPC产品电子代码》课题的研究，出版了《条码与射频标签应用指南》一书。Auto–ID中国试验室依托于复旦大学，是EPCglobal组织所属的六所学术研究机构之一，在中国负责标签和识读器的研发。2003年9月，为了促进国内对EPC的了解，中国物品编码中心邀请UCC董事会成员、全球宝洁的首席信息官SteveDavid来中国就有关EPC技术及其在供应链的应用情况进行交流。2003年12月，由国家标准化管理委员会主办、中国物品编码中心牵头，全国物流信息管理标准化技术委员会承办，在北京举行第一届中国EPC联席会。此次会议，统一了EPC产品电子代码和物联网的概念，协调了各方的关系，将EPC技术纳入标准化、规范化的管理，为EPC在我国的快速、有序的发展奠定了坚实的基础。从此，EPC技术的研究纳入标准化、规范化管理的范畴，EPC在中国的发展走向正轨。1.3研究的意义1.3.1物联网的用途物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。文献[6]-[11]列举了物联网技术在各行各业中的应用。国际电信联盟于2005年的一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。亿博物流咨询生动的介绍物联网在物流领域内的应用，例如一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉你超载了，并且超载多少，但空间还有剩余，告诉你轻重货怎样搭配；当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以吗？”物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。1.3.2物联网的效益业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。中国移动总裁王建宙反复提及，物联网将会成为中国移动未来的发展重点。他表示将会邀请台湾生产RFID、传感器和条形码的厂商和中国移动合作。据他介绍，运用物联网技术，上海移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。最新数据显示，上海移动目前已将超过10万个芯片装载在出租车、公交车上，形式多样的物联网应用在各行各业大显神通，确保城市的有序运作。在上海世博会期间，“车务通”将全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅；面向物流企业运输管理的“e流”，将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务，大大提升物流企业综合竞争能力。此外，在“物联网”普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大推进信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。据介绍