物联网环境中信息通信技术的应用

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刘宗岳

天津市邮电设计院有限责任公司 天津市 300384

摘要

在我国,物联网正式兴起于2009年,尽管与国外相比,我国互联网技术起步较晚,但是发展十分迅猛。特别是近几年,物联网技术已被列为我国重要的新型技术产业之一,得到了社会各界的广泛关注,并且越来越多的科研院校、企业都十分重视物联网技术的研究和应用。


关键词

物联网;信息通信;应用

正文


1物联网的主要技术

(1)RFID技术

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID),是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术,通过无线射频来对电子标签进行读写,以达到自动识别目标以及信息交换目的。RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成,其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号,当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时,就会利用感应电流所获得的能量(无源RFID),或者主动发送无线电信号(有源RFID)将标签芯片内所存储的产品信息发送出去,读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后,再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。

(2)传感器网络技术

传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成,用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。作为物联网感知和获取数据信息的重要手段,传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。

(3)嵌入式系统技术

嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的,能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术,使得传统的机电产品智能化,并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能,用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等,使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。

(4)无线通信技术

物联网中应用的无线电通信技术分为短距离通信技术与广域网通信技术两类:短距离通信技术主要有Zigbee、Wi-Fi、蓝牙等通信技术,适用于区域范围较小、连接设备较少的场景;广域网通信技术主要有LoRa、NB-IoT、4G 等技术,适用于区域范围较广、数据量较大、连接设备较多、使用地区偏远的场景。无线电通信技术在物联网中的广泛应用,使得“物与物”“物与人”之间的信息传输成为了可能。

2物联网环境中信息通信技术在不同领域的应用

2.1 在电力领域的应用

近些年,电力需求量日益加大,极端气候加剧,电力系统运行的安全性面临前所未有的挑战,将通信、信息和控制技术应用于传统电网建设中,达到了电力系统的各环节交互融合、物物相联的目的。近几年,国家电网、南方电网公司将物联网技术应用于传统电力系统中,建设一个安全有序、运行效率高的智能电网管理系统,提升了运行效率,降低了管理难度,提升了资源配置,实现了电力系统高效率的发展模式。

2.2 在医疗卫生领域的应用

近些年,随着物联网技术的飞速发展,为医疗卫生领域也带来了积极影响,使得医疗卫生系统更加趋于完善。物联网在医疗卫生领域的应用,重点体现在以下几个方面:(1)传统的患者挂号都是采用人工登记的模式,需要大量的服务人员,还浪费排队等候的时间。现阶段,通过物联网技术可实现就医过程的智能化,实现了挂号、问诊、测试、结账等全方位的服务模式,大大降低了一些重要物件如就诊凭证和单据的丢失,具有极大的时效性和便利性。(2)通过信息集成系统还可实现对患者信息的采集,包括患者的基本信息、病史、病情以及身体状况等都能够进行全方位准确的了解,无论为患者还是医务人员都带来了较多便利,显著提升了看诊效率。其中,腕带是物联网技术应用到医疗卫生领域的重要代表,腕带的应用主要是针对一些语言功能不健全的患者,可通过腕带检测了解到患者的病情,并达到对患者的病情进展进行实时关注的目的。

2.3 在建筑领域的应用

“智慧建筑”是“智慧城市”建设的典型代表,加快推进了现代化城市水平的提升,提高了城市管理水平。代表性的有电梯卫士、声控系统、照明系统等,一旦发现出现故障,便可及时联系相关工作人员进行维修,以免影响到人们的正常生活,有利于物业的高效管理,提升了群众的满意度以及幸福感。

2.4 在物流领域的应用

在电子商务领域高速发展的同时,与之关联最为密切的物流服务行业也面临一定的挑战,需要不断提升业务能力水平来满足其他行业日益增长的需求。物流系统是保证电子商务行业良好运行的“关键部位”,对于物流行业而言,优质的服务质量以及时效性是十分关键的。随着物联网技术的普及与应用,大多数的电子商务平台都应用了智能化物流管理系统,实现了对物流系统的精确管控。一般而言,传统的人工分拣模式,不仅耗费大量人力,还由于种种人为因素会大大增加出错率,并且人工分拣方式还具有破坏程度较高等问题,而采用智能物流供应链系统,明显克服了以上不足,减少了大量的人工劳动力的投入,减少了出错率,提升了工作效率,降低了经营成本,具有较高的时效性和一定的经济性。

3 物联网环境中信息通信技术应用实践和前景

3.1 应用实践

基于Modbus网关设备的通信技术采用的是基于网络集线器的通信协议,虽然在当前电信领域中应用的TCP/IP技术存在明显的落后性,但是由于物联网对于信息通信技术的要求以及数据处理的要求还比较低,因此该技术的在物联网环境下的应用反而更能发挥该技术的优势,并且广泛的基础设施建设和终端设备的应用,可以给物联网的部署提供强大的硬件支撑,从而实现物联网技术的快速扩张。本次应用实践分析提出了一种基于工业物联网技术的Modbus协议在TCP/IP网络中的封装方法,并对该种方法在动力环境监控中的应用模式进行了研究。

Modbus网关是工业自动化系统的一个网络集线器通信协议转换设备,在这种架构下,监控系统分为两个网络层次,在每个站点内不同设备构成一个独立的Modbus总线网络,监控系统本身构成一个TCP/IP网络。其系统总线如图1所示。

(1)Modbus网关是由IP数据层和串行总线层两层网络构建而成。其中IP数据层是通过ICMP协议在实现IP化前提下实现监控。查询指令是通过Modbus Over TCP/IP报文格式来实现,并与Modbus网关实现信息的上行和下发等交互行为。串行总线层,在各站点内部通过多串口网关且根据不同的设备下发基于串行链路的Modbus RTU报文和Modbus ASCII报文。报文在串行端口上广播,各被监控设备根据地址码来判别是否是对自己的查询指令,并上报基于串行链路的Modbus RTU报文和Modbus ASCII报文。

(2)Modbus网关在物联网中也具备网关隔离的功能。也就是说,Modbus网关在收到控制中心所发出的报文后,会进行IP报头的剥离,再通过广播的方式将设备辨别地址码发送给各个串口,从而实现IP传输层和串行链路层之间的隔离。此外,Modbus网关也通过Data上下行数据来将实现透传报文的功能。

(3)Modbus网关在实施通信功能时,对于数据包的查询和管理都是在中心服务器上完成的,因此具备了中心处理的功能特征。Modbus网关并不需要采用“协议转换器”并具有简单的报头剥离和附加的功能,再加上由中心服务器完成数据包括处理,因此又兼顾了存储和故障分析的功能。

3.2 应用前景

当前物联网的发展已经面临着全面发展的阶段,要想实现万物互联的功能,需要将网络部署到各个角落,同时通过物联网来实现物与物、物与人之间的无缝连接,并完成信息的交互和处理,从而高效的完成系统的控制,这个目标的实现还需要较长一段时间的发展。因此,为了更好的保障物联网的健康有快速发展,需要对信息通信技术的应用提出建议,具体内容如下:

(1)需要加强电子信息技术在物联网中的应用,可以推动物联网的信息化的水平和速度,以物流产业的应用来讲,通过构建信息系统网站来对当前各个区域处于各类状态的物体进行信息的采集,并通过网站来完成与客户之间的交互,从而实现物与人之间的信息交互,并借助网站的资源包括云平台的计算机能力来对当前的数据进行分析和处理,从而加快物联网的应用效果提升。

(2)充分利用信息通信技术来构建物联网的信誉平台,从而确保物的信息与用户的信息可以获得区域内的共享和私有化的保障,从而提升用户对于物联网安全性和便捷性的要求,促进互联网经济的发展。

4结语

信息通信技术与物联网技术之间有着十分紧密的关联,将信息通信技术如移动通信、光通信等应用到物联网中,具有较高的可行性和良好的发展前景。但是,基于物联网技术与信息通信技术对控制系统及终端用户的要求和定位之间的差别,要想实现信息通信技术在互联网环境中能够更好地发展,应首先平衡两者之间的关系,推动两者协同发展。特别是近几年,随着5G网络建设的日益推进,通信技术的快速提升,今后的物联网系统信息通信技术水平也必然得到快速发展,并大力助推物联网建设的质量与覆盖范围。

参考文献:

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[4]鲍全宇.关于物联网应用实践及信息通信技术的思考[J].数字通信世界,2020(01):89.


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