發布日期：2022-07-14 點擊率：18
1. 概述
傳感器和執行器連接到因特網已經有數十年的歷史了，通常使用專有協議，然后通過網關連接因特網(IP)協議。隨著智能電網、智能城市和智能家庭的興起，越來越多的對象需要實現互連。
我們常說的 “機器到機器(M2M)” ，這里的機器通常是指能夠使用基于IP技術交換信息的設備，而那些機器僅僅是個子集。潛力更大、意義更深遠的是每個物件的集成-把傳感器、執行器和眾多其他常用物品連到“數字神經系統”的能力。詞語“M2M”是由無線射頻識別(RFID)開發社區在十幾年前創造的。
這個詞語，現在演變成了物聯網(IoT)，即通過因特網聯接日常對象，可讀、可識別、可定位、甚至可控制。有人預言：在下一個十年里，數以百億計的“智能”對象會用因特網連接在一起。對于對象的狀態、變化及信息實時傳輸的能力，表明了智能設備與人及社交網絡互動的潛能。實際上，把設備與社交網絡平臺相結合可以構建人與物之間協同的新形式。人的連接和設備的連接從此不再孤立。
物聯網已經難以置信地影響了我們的日常生活。物聯網將是未來的一個新領域，無處不在的計算機和通信網絡已經徹底改變了社會、公司、社區和個人習慣。早期的信息和通信網絡表現為手機的廣泛使用，這種小玩意兒已成為一種生活方式，是成千上萬人每天生活中的親密一份子。第二步是嵌入式短距離移動收發裝置進入領域更寬泛的設備中，使人與物(P2T)和物與物(T2T)之間產生一種新型的通信。一個新領域將加入到信息和通信技術(ICT)的世界中：任何時間(白天/黑夜)，任何地方(PC附近、屋內、屋外、甚至在移動)可以連接任何人，任何物;比如在PC之間，人與人(H2H)，人與物(H2T)和物與物(T2T)的連接。多種連接創造了一個全新的動態網-物聯網，基于固有技術的先進性和無所不在的網絡、計算和通信，這是不同領域 -- 從無線傳感器到納米動態技術不斷創新的結果。
為了把日常物品和設備連接到巨大的數據庫和物聯網，需要一種簡單且性價比高的物體識別系統：把“物品”變成可收集、可處理、可轉換的數據。無線射頻識別(RFID)恰恰具有這種特性。數據收集的收益來自發現對象物理狀態(事件檢查)變化的能力，這是先進傳感技術的成果。嵌入式智能可以進一步提升物聯網的威力，因為知識和信息的處理轉移到了網絡的邊緣。小型化和納米技術進一步使物體尺寸減小：越來越小的智能對象具有連接和互動能力。結合上述所有技術的發展，物聯網以感知和智能的方式連接世界，用數字來表示物理對象，物聯網成為現實世界的數字映射。
2. RFID
圖 1表示了一種典型的RFID讀寫方案。RFID標簽是一種智能設備，裝有電子芯片和智能天線。RFID讀寫器與標簽交換數據，然后把信息發送到PLC或者PC做進一步處理。
圖 1 RFID實現了物理與數字的轉換
RFID-使系統能夠解讀數據，并且能作出某些決定。現在讓我們用新觀點分析一下圖1。 RFID標簽是一個物理對象，應用在現實世界的項目中，使我們能夠用電子的方式對他進行識別和跟蹤。標簽代表了無線科學與相關技術的結合，使物理對象成為一個能源消費者，因為RFID技術使用供給能源的有源標簽，或者要對無源標簽供能才能激活他們發送數據。雖然消耗非常小，但概念非常清楚：任何物品都是能源的消費者。物理對象轉換到數字世界，也進入數字能源世界。RFID技術通過簡單的掃描，可以把物理對象映射到數字世界。這種行為具有以下含義：我們現在可以有一個現實世界對象的數字表示，對象的數字克隆，確實為第二種生命。在圖 1中，我們可以看到現實世界的物品由標簽(A)識別，通過無線傳輸(B)把數字信號(C)傳輸到PLC或者PC做進一步處理。
上面所說的情形可以用物聯網項目中的實際案例來說明。讓我們來觀察圖2，這是現實世界中的一個例子，牲畜(A)由標簽(B)來識別，成為物聯網(C)中的一個數字對象。此后，業務的各種計算就可以用數字對象來處理了。
圖 2對象映射
在圖 3中，我們來分析一個地理分布的流程，流程可以分解成多個業務：物品生產(A)，運輸業務(B)，附加值服務(C)，嵌套的業務(D)，分包的業務(E)，配送/供應鏈(F)和其他外部業務(G)。我們可以把流程映射到數字世界中，組織可互操作的業務，優化和改變流程。流程是一種非物理對象，所以，也可以把非物理對象轉換成數字形式。
圖 3流程映射
這里有不同的互動形式：人與現實世界對象的互動，使用PC或者智能設備實現人與數字世界對象的互動，人與現實世界流程的互動，人與數字化流程的互動。無線科學和相關技術幫我們創造了用PC與智能設備完成對現實世界和數字世界的互動和管理。
物聯網的下一步有可能結合使能技術實現圖4所表示的愿景。
圖 4物聯網
“傳統”的世界用組件(A)表示，包括傳統產業、擴展的和分布的企業，一般的員工、家庭、能源設施、網格、服務和其他現實業務。對前面現實業務擴展的新使能和新出現的技術包括在組件(C)中，包括形式化認知過程、業務智能(BI)、機器推理、語義Web、自動決策支持和其他應用技術。這是無線擴展到將來無人世界的景象，其中自動化智能可能管理著一切：物理對象和非物理實體(流程)，多個部分的現實世界或者數字世界。組件(B)表示了使用RFID可能產生的景象，RFID是無線科學和技術的一部分，把現實生活成員轉換成數字形態，準備進入物聯網。
3. 應用
物聯網已經悄然聲息地影響了我們的日常生活，成為諸多領域中的一個組成部分，例如：電力輸配、交通運輸、工業控制、公共設施管理、健康醫療、水資源管理、油氣輸配等。
物聯網能夠幫助我們解決今天兩個最大的問題：能源與健康。能源的問題如，由于效率不高，當今的樓宇消耗了過多的能源。這些浪費的能源可以通過使用大范圍的監視和控制就可以節省出來。智能電網和智能家庭就會包括無所不在的物聯網監視。健康的問題如，因為訪問醫生或醫院的不同而得到不同的診斷結果。物聯網可以把傳感器不顯眼地附著在人的身體上，隨時對身體的功能特征進行跟蹤。吃飯時飯碗會監視攝入的食物量;吃藥時藥瓶會指示藥的劑量;喝酒時酒杯會提醒不要飲酒過量，等等。
在農業生產中使用物聯網也會獲得受益。例如，使用太陽能供電的農作物澆水設備和嵌入式無線設備，可以把數據從地面傳感器傳送到衛星，通過對生長條件，溫度和氣候變化等諸多因素進行計算，可以得出每塊地的屬性，這就完成了一對一的澆水量、施肥量、打藥量、除草劑的“私人定制”。因此可以提高作物的生產率。
自動化公司正在開發潛在的物聯網的應用。例如，某家公司開發了一個信息平臺，建立了一個設備協同社區，這個系統可以實現最終用戶與服務工程師的互動。在這個社交網絡中，用戶可以對設備供應商和系統集成商提出具體問題，授權的專家、工程師、服務人員可以遠程回答問題或操作設備，幫助用戶快速解決出現的問題。最重要的是，通過不斷的積累，可以建立一個各類問題的問與答數據庫，可以幫助用戶找到常見問題的解決方法，而且這些經驗可以反復使用。
智能物品與因特網的融合正在創造一個新的增長點。沒有趕上這波物聯網革命的公司可能會被淘汰。而大多數具備物聯網設備和服務的公司將會取得成功。
4. 結論
前面我們勾勒出一種把現實世界映射到物聯網可能的方法。現在，無線技術的功能和使能技術的貢獻正在把信息與通信技術(ICT)的世界推向物聯網(IoT)的世界。文章也分析了現實世界中的例子，從應用的角度指出了結合使用RFID、計算機技術和通用技術的需求。文章也介紹了現實世界流程轉換為數字化流程的方法。
為了與物聯網互動，人們將繼續使用PC或其他智能設備。但更多的選擇有可能是使用全球范圍自動化和無邊界擴展的協同，例如使用那些結合知識和認知技術的產品，以及那些使能轉換的產品，RFID擁有對物理世界與計算系統緊密結合的特征，所以是今后物聯網應用中不可或缺的一員。
（羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕）
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