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1、摘要物联网作为一种新的网络形式，相关理论研究和实践应用正在探索过程中。我国关于物联网的技术研发水平目前处于世界前列。物联网简单的说即是通过传感技术赋予物体“智慧”，使物体间按指令相互关联。本文从物联网的背景着手介绍了物联网的概念，对RFID，EPC，传感器技术及嵌入式技术等关键技术进行了研究，探讨了物联网在交通、医疗、物流、智能家居等方面的实际应用，并以高雄港为实例对物联网应用进行了简单介绍。论文最后展望了我国物联网的发展前景。关键词： RFID，EPC，物联网技术AbstractAs a new type of network, the internet of things is still
2、 in process of exploring its relevant theoretical research and practical application. Our countrys technology research and development about the internet of things now is in the worlds most advanced position. The internet of things briefly means given object wisdom by sensing technology, to make the
3、 objects correlated according to specific commands.In this paper, the author introduced the concept of the internet of things from its background, studied some key technologies as RFID, EPC, sensor technology and embedded technology and so on, discussed the practical application of the internet of t
4、hings in transportation, health care, logistics, smart home and other aspects, and take Kaohsiung as an example for a brief introduction to the internet of things applications. Finally, the author prospected future development of the internet of things in our country.Key Words： RFID，EPC，Internet of
5、Things technology目录绪论11前言11.1什么是物联网11.2物联网的由来22物联网关键技术32.1RFID技术32.2产品电子码52.3传感器技术62.4嵌入式技术83物联网应用83.1智能交通83.2智能医疗113.3智能物流133.4智能家居154物联网应用实例174.1案例背景174.2案例分析174.3物联网系统设计184.4案例解决方案195我国物联网发展的前景展望195.1物联网列入国家发展战略 政府高度重视195.2物联网在高校的发展205.3十大城市“十二五”规划全面布局物联网206结束语21参考文献22致谢23绪论物联网是继计算机、因特网和移动通信网之后发展
6、的一门新技术，是全球信息化发展的新阶段，实现了数字化向智能化发展的过度与提升。该技术将促进IT业突破性进展，引发世界第三次产业化浪潮，有着重大的科学意义和应用价值。自从物联网的概念被提出以来，受到各国政府、企业和学术界的重视。目前，主要发达国家都在投入巨资深入研究探索物联网。中国也正在高度关注、重视物联网的研究和开发。随着我国第一个物联网五年规划物联网“十二五”发展规划的颁布，国家对物联网的研究与发展投入了越来越多的力量。事实上，在物联网这个全新学科中，我国的技术研发水平已处于世界前列。中科院早在10年前就启动了传感网研究，组成了2000多人的团队，先后投入数亿元。目前，中国与德国、美国、英国
7、等国家一起，成为国际标准制定的主导国之一1。中国物联网建设目标是，到2015 年底，实现以下目标：建立我国国家代码解析服务系统；建立我国国家物联网管理中心；积极引导生产、流通、物流行业或者长三角、珠三角等基础条件好的行业或者区域开展试点应用，建立行业或区域物联网管理中心和公共服务平台，为企业提供溯源、防伪、跟踪等物联网公共服务2。物联网已经走进我们的生活，但“物联网”的概念并没有很好的普及开来，甚至很多人享受着物联网带来的便利而不自知。那么，什么是物联网、它有哪些关键技术、在实际生活中如何应用，是我们需要进行研究的方向。1前言1.1什么是物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是
8、“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。目前国际上比较广泛的解释是，物联网是指将各种信息传感设备，如无线传感器网络节点、射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）装置、红外感应器、移动手机、PDA、全球定位系统、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。在这个网络中，物品变得“有感觉，有思想”，能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质就是将传感器等装置嵌入物体并进行联网以最终接入互联网，通过使物体具有“智慧”，从而延伸人类感知、控制外部世界的能力。1.2物联网的由来早在1991
9、年，美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授就提出了物联网的概念。1995年比尔盖茨在未来之路一书中也曾提及物联网，但未引起广泛重视。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。2005年11月17日，国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，发布了ITU互联网报告2005：物联网（ITU Internet Report 20
10、05: The Internet of Things）。在这份报告中，ITU提出，通过一些关键技术，用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网。这些关键技术包括通信技 术、RFID、传感器、机器人技术、嵌入式技术和纳米技术等3。此时物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。2008年11月，IBM董事长兼CEO彭明盛在纽约召开的外国关系理事会上，正式提出“智慧地球”（Smart Planet）。IBM指出，世界的基础结构正在朝着“智慧”的方向发展，联网对象即构成物联网的车辆、设备、摄像头、车道、管道等的数量正在迈向一万亿大关。“
11、智慧地球”战略提出要将传感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，并且被普遍连接，形成所谓物联网，再通过超级计算机和云计算将物联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。同期，在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出，移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展4。2009年1月28日，美国总统奥巴马在和
12、工商领袖举行的圆桌会议上，对IBM提出的“智慧地球”概念给予积极回应。当年，美国将物联网和新能源列为振兴经济的两大重点。2月24日，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009 IBM论坛上发布了“智慧地球”发展策略；中国移动总裁王建宙多次表示物联网将会是中国移动未来的发展重点。2009年8月，温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求，并提出了“把传感网络中心设在无锡、辐射全国”的想法。自温总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注。无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中
13、国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院；2009年11月23日，中国电信“物联网技术重点实验室”和“中国电信物联网应用和推广中心”正式挂牌；2010年6月10日，江南大学信息工程学院和江南大学通信与控制工程学院合并组建成立了“物联网工程学院”，是全国第一个物联网工程学院；2011年11月28日，物联网“十二五”发展规划发布，对中国的物联网发展甚至市场经济的发展都会产生深远的影响。物联网是继PC、互联网、无线通信技术之后第四次信息技术革命，有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网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
14、关系。物联网的出现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人类生活和世界。2物联网关键技术物联网内每个产品都有一个唯一的产品电子码，称为EPC，通常EPC码被存入硅芯片做成的电子标签内，附在被标识产品上，通过RFID技术被高层的信息处理软件识别、传递、查询，进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务5。本文将对其中的RFID技术、EPC、传感器技术、嵌入式技术等进行研究。2.1RFID技术射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标对象并读写相关数
15、据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触6。RFID的基本组成部分如图2.1所示：（1）应答器：由天线（Antenna），耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签（Tag）作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。（2）阅读器（Reader）：读取（有时也可以写入）标签信息的设备，可设计为移动式或固定式；（3）应用软件系统：把收集的数据存入后端数据库（Back-end Database）并进一步处理，最终为人们使用。图2.1 RFID组成基本图RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收到阅读器发出的射频信号，无源标签或被动标签（Passive Tag）凭借
16、射频电磁波束中所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，有源标签或主动标签（Active Tag）则主动发送某一频率的信号；阅读器读取信息并解码后，将信息送至中央信息系统进行相关数据处理。RFID的关键技术如下：（1）标签的能量供应有源标签自带电池，用于给数据载体供电。而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。（2）标签到阅读器的数据传输标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类： 利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；
17、 利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍）； 其它形式。（3）数据传输的完整性与安全性由于数字信号在传输的过程中会受到干扰，故其传输至接收端可能发生误判，为保证数据的完整性，可以使用校验和法来识别传输错误并进行校正，最常用的是奇偶校验法和冗余校验法。在与安全相关的领域，如出入系统、售票系统越来越多地应用射频识别系统，在数据传输的过程中难免受到攻击，因此必须采取一定的防范措施保证数据安全，例如可以通过在阅读器与标签之间建立密钥来对要传输的数据进行加密，达到安全的目的。（4）多目标识别技术（反碰撞算法）当阅读器信号作用范围内
18、存在多个标签，同一时刻有两个或两个以上的标签向阅读器返回信息时，将产生冲突。解决冲突的算法称为反碰撞算法。传统无线电技术（如通信卫星、移动电话网）已有空分多路法、频分多路法、时分多路法以及码分多路法来解决类似问题。但在射频识别系统中，由阅读器和标签构成的无线网络有以下特征： 规模：每个阅读器工作区域内可能存在大量标签； 体积：标签附着在各种商品上，体积不能太大； 成本：粘贴标签的商品本身价值可能很低，所以标签的成本不能太高； 通信量：标签内包含的信息量很少，阅读器与标签间的通信时间很短。综上所述，解决射频识别技术标签冲突的反碰撞算法存在与传统无线电技术不同之处。现有的反碰撞算法主要有ALOHA
19、算法、分隙ALOHA算法、二进制算法等。2.2产品电子码产品电子码（EPC）是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字，是下一代产品标识代码，它可以对供应链中的对象（包括物品、货箱、货盘、位置等）进行全球唯一的标识7。EPC存储在RFID标签上，这个标签包含一块硅芯片和一根天线。读取EPC标签时，它可以与一些动态数据连接，例如该贸易项目的原产地或生产日期等。与目前商务活动中使用的许多编码方案类似，EPC包含用来标识制造厂商的代码以及对象分类代码。但EPC使用额外的一组数字序列号来识别单个贸易项目。EPC所标识的产品信息保存在EPCglobal网络中，而EPC则是获取有
20、关这些信息的一把钥匙。EPC代码包含：（1）标头：识别EPC的长度、类型、结构、版本号（2）厂商识别代码：识别公司或企业实体（3）对象分类代码：识别产品类型（4）序列号：识别单个贸易项目具体结构如表2.2所示：表2.2 EPC编码结构标头厂商识别代码对象分类代码序列号EPC-968282436当前，出于成本等因素的考虑，参与EPC测试所使用的编码标准采用的是64位数据结构，未来将采用96位的编码结构。EPC具有以下特性：（1）科学性：结构明确，易于使用、维护。（2）兼容性：EPC编码标准与目前广泛应用的EAN.UCC编码标准是兼容的，GTIN是EPC编码结构中的重要组成部分，目前广泛使用的GT
21、IN、SSCC、GLN等都可以顺利转换到EPC中去。（3）全面性：可在生产、流通、存储、结算、跟踪、召回等供应链的各环节全面应用。（4）合理性：由EPCglobal、各国EPC管理机构（中国的管理机构称为EPCglobal China）、被标识物品的管理者分段管理、共同维护、统一应用，具有合理性。（5）国际性：不以具体国家、企业为核心，编码标准全球协商一致，具有国际性。（6）无歧视性：编码采用全数字形式，不受地方色彩、语言、经济水平、政治观点的限制，是无歧视性的编码。2.3传感器技术传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探
22、知的信息传递给其它装置或器官。国家标准GB766587对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。根据传感器工作原理，可将其分为三大类：（1）物理传感器物理传感器应用某些物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应，将被测信号量的物理量转换成便于处理的电信号。（2）化学传感器化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。（3）其他几种常见的传感器如下： 电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转
23、换成电阻值的器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器。 电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类。 压阻式传感器压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在基片上经扩散电阻而制成的器件。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥会产生相应的不平衡输出。 热电阻传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。 温度传感器室温管温传感器：
24、室温传感器用于测量室内和室外的环境温度，管温传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。排气温度传感器：排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度。 光敏传感器光敏传感器是最常见的传感器之一，在自动控制和非电量电测技术中占有重要地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处时就会产生电流。我国近年来在传感器的设计、关键工艺、可靠性、产品开发等方面均有不同程度的突破与创新：（1）“九五”攻关完成的传感器CAD技术，可以实现传感器的全过程设计；（2）微机械加工技术，在国内首次实现了用微机械加工工艺批量生产压力传感器；（3）建成了目前国内唯一具有上世纪90年代国际先进制造设备、工艺及规模化生产能力
25、的微机械加工传感器的生产线；（4）可靠性技术的开展，使传感器的成品率普遍提高10，可靠性水平提高一到二个等级。传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高。传感器技术的发展趋势可以从四个方面概括：（1）开发新材料、新工艺和开发新型传感器随着光纤材料、纳米材料、超导材料、人工智能材料的不断发展，制造传感器的材料逐渐具备能够感知环境条件变化的功能，识别和判断功能，发出指令和自采取行动功能。利用这些材料能够研制无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器。（2）传感器的多功能和集成化多功能是指一个传感器能够检测两个或两个以上的参数；集成化能够实现软件和硬件的集成，数据的集成与融
26、合，传感器阵列的集成和多功能、多参数的复合传感器。（3）传感硬件系统与元器件的微小型化参考集成电路微小型化的经验，实现传感技术硬件系统的微小型化可以提高其可靠性，加快处理速度，降低成本，节约资源与能源，减少对环境的污染。（4）通过传感器与其它学科的交叉整合，实现无线网络化传感器与多学科交叉融合将推动无线传感器网络的发展。无线传感器网络是由大量具有无线通信能力与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网络系统。利用微传感器与微机械、通信、自动控制、人工智能等多学科的综合技术，实现传感器的无线网络化，使其能根据环境自主完成指定任务。2.4嵌入式技术嵌入式技术是开发以应用为中心，以计算机技术为基础
27、，软硬件可以裁剪，适应特定应用系统并对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的专用计算机系统，并将其应用于所需设备中。嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点。其关键在于核心芯片的选择，核心芯片的特点有：（1）有可扩展的处理器结构，能迅速开发出满足应用的高性能嵌入式微处理器；（2）嵌入式微处理器必须功耗很低；（3）对实时多任务有较强的支持能力；（4）具有功能很强的存储区保护功能。嵌入式技术的应用，使得系统的架构更加清晰简捷。系统的软件采用分层设计，不仅方便维护，而且大大提高了代码的利用率，缩短了开发周期。3物联网应用物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平
28、安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。本文将从智能交通、智能医疗、智能物流、智能家居几个方面进行阐述。3.1智能交通智能交通是指采用先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术和计算机技术，使车辆和道路智能化，以实现安全快速的道路交通环境，从而达到缓解道路交通拥堵、减少交通事故、节约交通能源和减轻驾驶疲劳等目的。智能交通是一个综合性体系，包含的子系统可分为以下几个方面：（1）交通管理系统该系统包括：在途驾驶员信息交通状况监视车流量管理交通指挥控制（2）公共交通系统（如图3.1所示）该系统包括：公共运输管理途中换乘信息满足个人需求的非定线公共交通图3.1 智能公共
29、交通系统示意图（3）电子收费系统该系统通过电子卡或RFID电子标签由计算机实现自动收费，大大提高车辆通行能力，降低收费口拥堵风险。如图3.2所示。图3.2 电子收费不停车系统示意图（4）旅行信息系统该系统包括：出发前的出行信息出行中的实时交通线路引导出行中的拥挤区域规避建议（5）运营车辆高度管理系统该系统通过汽车的车载电脑、管理中心计算机与GPS、传感器等设备联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通信、信息查询、自动售票和车辆自动定位等功能，来提高商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。（6）紧急事故处理系统该系统包括：紧急告警与人员安全应急车辆管理危险品应急处理应急响应和疏散（7）车辆控制
30、和安全系统该系统包括：车辆的纵向、侧向、交叉口避撞事故安全保护道路周边危险预警，例如提前感知弯道、上下坡、限高通行区或者前方不明物体穿越等自动驾驶（8）道路天气系统该系统包括：道路天气信息发布路面情况监视前方路面情况预测（9）驾驶员帮助系统该系统包括：导航帮助疲劳驾驶告警恶劣环境下的安全驾驶，例如低能见度时驾驶员主动视觉增强和湿滑路面的速度控制等。在以上众多智能交通子系统中，有两点功能为每个系统所共有且必备：首先要求每个智能交通控制系统需要具备数据感知和采集功能，其次要求每个系统需要具备数据分析处理和汇总分发功能。根据国家未来的发展规划，智能交通系统的建设将继续加大发展力度，主要从以下几个方面
31、进行建设：（1）在50个左右的大城市推广交通信息服务平台建设，提供交通信息查询、交通诱导等服务；（2）在200个以上的城市发展城市智能控制信号系统，形成智能化的交通指挥系统；（3）在100个以上的大城市推进大城市公共交通区域调度和相应的系统的建设，加大电子化票务的建设与应用。智能交通系统的发展趋势将表现为综合化、社会化的发展模式。由于智能交通体系涉及相关的市民、公安交通管理、交通部门车辆管理、城市建设、通信等相关部门，因而未来智能交通必然是一个涉及以交通与公安为主的多部门驱动的发展过程。3.2智能医疗智能医疗利用无线传感器技术、短距离通信技术（ZigBee、WiFi）、蜂窝移动通信网（2G/3
32、G）、互联网技术等先进通信技术，促进医疗设备的微型化和网络化，促进医疗信息的共享化，同时促进医疗模式向预防为主的方向发展。在未来的智能化医疗信息系统中，病患基本信息、病历记录、各种实验室检验信息，乃至财务信息都将被整合在其中。区域医疗整合平台如图3.3所示。图3.3 区域整合医疗平台图（IBM发布）智能医疗发展的三个阶段如下：（1）医院管理信息化阶段。在HMIS阶段，通过建设医院内部部门级信息化管理、全院级信息化管理、人力资源管理等系统，实现医院内部各部门之间信息的共享。（2）临床管理信息化阶段在HCIS阶段，要建设电子病历、电子处方、影像管理、重症监护等系统，以病患信息的采集、存储、展现、处
33、理为中心，为临床医护人员和医技科室服务。例如电子处方应用能有效避免医疗事故并实现对用药成本的控制。在使用电子处方时，医生用电脑或者数字手持设备，通过一个加密网络将处方直接传送至后台，在医院、药店和卫生管理当局联网共享的数据平台上进行统一登记和共享查询，电子处方系统可以非常方便地查询到病患的用药史和过敏源，还可以避免药物间的相互冲突引发的不良反应。同时，医生也可以通过电子处方系统了解到病患的药费负担，选择相应价位的药品。由于电子处方系统直接与医保系统联网，病患还能对自身的财务负担进行估计，决定是否选择某些不在报销目录之内的新药、特效药。电子病历系统可以帮助为病患进行诊断的任意医生，通过登录该系统
34、来了解病患的过往病史和医学诊断材料，如X光片、化验结果和用药历史等等，免去重复诊断、化验的过程。这样不但可以节省救治时间，还可以降低高昂的仪器诊断费用。（3）区域医疗卫生服务阶段区域医疗卫生服务阶段，将以电子处方系统和电子病历系统为基础，整合成为个人电子健康档案，然后进行联网，再拓展到单个医院之外的社区、城市乃至更大范围内的医疗信息共享，以实现“区域医疗信息网络”和“整合医疗平台”。域医疗信息网络将实现从科室和医院的医疗信息孤岛到跨医院、跨社区的整合的信息共享的转变。在此网络中，信息能够自由地在医院间得到必要的共享，特别是在查找和获得外部信息（如其它医院中的特色专科）和病患在医院间转诊时，通过
35、各医院的系统，病患信息能够得到及时必要的收集和存储并被添加到个人健康档案中，供今后区域医疗系统范围内的各医疗机构调用。3.3智能物流智能物流是将RFID技术、数据通信传输技术、控制技术及计算机技术等应用在物流配送系统中，帮助实现物品跟踪与信息共享，提高物流企业的运行效率，实现可视化供应链管理，提升物流信息化程度。如图3.4所示。图3.4 智能物流示意图其中，RFID作为前端的自动识别和数据采集技术，被应用在物流的零售、存储、运输、配送分销和生产等各主要作业环节，是实现智能物流的重点。（1）提高物流基础设施的信息化和自动化水平通过将RFID标签放置在货柜、集装箱、车辆等物流基础设施内，在物流企业
36、仓库内部、出入库口、物流关卡等安装RFID读写器，实现物品自动化出入库、盘点、交接环节中的RFID信息采集，达到对物品库存的透明化管理。通过RFID技术与物流运输设备的结合，可以进行物流基础设施信息化的升级，提高其信息化和自动化水平。（2）促进物流功能的整合通过RFID技术整合物流系统的功能，提升原系统效率。RFID有助于实现物流系统内部多个业务环节之间的信息共享和自动化，整合多个业务功能，从而有效提升系统的整体运作效率。（3）提高物流市场流通效率，规范物流市场秩序RFID技术能够快速、准确地采集相关数据，保证企业及供应链内数据信息的及时性、可靠性、有效性和安全性，实现对各类数据信息的全程监管
37、，改善诸多领域（如粮食物流、应急物流、食品安全）缺乏有效监管的现状。此外，将RFID与传感器技术及无线通信技术相结合，还能够实现对重要物品（如危险品、药品）的在途监控，便于进行管理和监督。智能物流的发展重点：（1）货运集装箱追踪与管理实时记录箱、货、流信息，开关箱时间和地理位置信息，实现集装箱物流信息的全程实时在线监控。（2）货运车辆的跟踪与管理为道路货运车辆贴上RFID标签，标签中记录车牌号、运输起讫地点、运输线路、车辆所属运输企业、货物基本信息等。（3）配送中心管理在货品包装箱外加贴RFID标签，并在配送中心收货处、仓库入口出口处等地安装固定RFID读写器，在搬运设备上安装移动RFID读写
38、器，以及配合使用手持读写器，实现对配送中心货物的出入库管理。（4）航空集装设备及行李追踪通过使用RFID电子标签和读写设备，机场可以建立起自动管理行李的新流程，用以追踪旅客行李，保证其安全流动，同时缩短行李处理时间，提升行李标签的识别率。3.4智能家居智能家居（Smart Home）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音频视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居有两层含义，一层含义是指住宅环境，即单个住宅中的智能家居或小区中实施的基于智能小区平
39、台的智能家居项目；另外一层含义是指智能家居系统产品，包括硬件、软件、集成与安装服务、售后在内的一个完整服务过程。与传统家居相比，智能家居除了具有传统的居住功能，提供舒适安全、宜人的家庭生活空间之外，最大的特点是将传统家居的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，降低家庭能耗。智能家居系统目前所包含的主要子系统有：（1）家居布线系统家居布线系统是一个安装在住宅内，根据家居布线标准实施的布线系统，主要支持语音、数据、视频、家居自动系统、环境管理、保安、警报及对讲机等服务。家居布线
40、系统是智能家居其它子系统相互连接和对外连接的通道，是实现智能家居的前提。（2）家庭网络系统家庭网络系统主要包括三方面功能：网络通信、媒体娱乐和家庭控制。家庭网络在家庭范围内（可扩展至邻居、小区）将家电、安全系统、照明系统通过有线或无线方式与广域网相连。（3）中央控制管理系统智能家居的中央控制管理系统相当于电脑的CPU，所有的子系统都会接入到这个控制中心。中央控制管理系统通常通过智能家居管理软件完成设备管理、场景设置、能源管理、日程管理、安防布撤防、安防监控、物业管理等操作。（4）照明控制系统家居照明控制系统可以根据环境变化、用户个性需求等条件自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相
41、应的逻辑分析、推理、判断，对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制，以达到预期的控制效果。家居照明系统是一套控制系统，包括调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、编程插口、时钟管理器等用于控制和管理的设备。（5）家庭安防系统家庭安防系统是指为家庭设备与成员的安全而安装的防护保全与报警系统，例如可视对讲、家庭监控、防盗防护、周界探测与入侵报警。家庭安防系统可以通过在家中安置温度、煤气或烟感等探测器，视频监控设备，门磁和窗磁，紧急求救按钮等设备，结合语音告警、图像传输等手段来实现防护与报警。（6）家庭影院与多媒体系统家庭影院与多媒体控制系统在智能家居
42、中是发展较为成熟的子系统之一。一套家庭影院的设备通常包括DVD播放器、功放机、音箱、大屏幕的显示系统。（7）背景音乐系统背景音乐系统通过家居布线，将声音源信号接入家庭中任何需要背景音乐的地方，通过控制面板独立控制铺设在不同地点的背景音乐专用音箱，让每个房间都能独立地实现音乐播放、音乐选择和音量控制等功能。智能家居实际应用效果如图3.5所示。图3.5 智能家居应用示意图智能家居的发展趋势：（1）整体智能家居系统功能所谓整体智能家居系统，就是对更多智能家居子系统采用统一的协议标准，进行统一的控制、管理和联动。例如只用一个遥控器，或者用电脑就能统一控制任何一个智能家居子功能，并能实现各子功能之间的相
43、互功能。（2）控制傻瓜化通过智能设备的逻辑判断与人工智能的功能，真正让人享受轻松、自由、安全的智能生活。例如触摸式、声控式、感应式等更多人性化的技术将会被广泛应用。4物联网应用实例4.1案例背景台湾经济以贸易为主轴，进出口货物99依靠货柜运送，部分货柜在转口程序中，须经市区道路运送，或暂存于内陆货柜场，易产生控管风险。海关为防止转口柜在运送途中遭掉包走私，多年来均采用人工方式押运，不仅增加人力及航商成本，也造成相关业者诸多不便。其中，高雄港作为台湾最大港口，颇具代表性。高雄港整个港区有五个货柜中心，转口柜卸船进口或装船出口须运出港警查验登记站时，然后从课税区分别运往这五个货柜中心。在导入EPC
44、 / RFID 应用前，是由其货柜动态查核系统自动执行抽押。每年在高雄港停留的转口柜达120万只以上，其中必须抽4-5 万只货柜进行检查，由运输企业向海关申请派员押运，押运费用由航商自行负担，同时，押运一只货柜所耗费的时间和人力也相当可观，转运时间长，达4-10小时，高雄港务局以滴水不漏的方式严格控制货柜进出的时间，目的即是降低非法走私的情形发生，无疑加大了海关人员的工作量。具体问题如下： 10大航商每天约20，000车次货柜车通行，跨5个货柜中心与市区，安全监控十分关键； 高雄港每年1000万只货柜进出港区，约50%为转口柜； 每年海关在转口柜中抽中5%进行人工押运，影响航商作业效率及增加营
45、运成本。鉴于RFID 技术导入货运作业流程的国际成功应用案例，及改善转口货柜处理效能，台湾各部门积极推动“高雄港转口柜免押运计划”，以EPC / RFID 的科技设施取代人工押运，建设“电子封条监控系统”。4.2案例分析应国际发展趋势，货柜封条的设计从传统机械式封条演进至电子封条（电子印章）。电子封条的构想起源于在机械式封条的设计里增加的RFID标签，两者合二为一即为所谓的电子标签。电子封条与传统机械式封条不同处在于封条内晶片存有记忆体，可纪录相关货柜资料，且被动式的电子封条一旦解开便遭破坏无法再加封与读取。因此，透过电子封条加封在货柜上，可完整记录起点至目的地间，点与点间货柜运送资讯，且电子
46、封条安全无损表示货柜安全抵达，中途没有遭到破坏。货柜能够被监控，定位，确认状况，甚至可以进行分析全球供应链中的运输状况。这些资料透过RFID技术的网络进行搜集、储存并分享。另外，也有助于供应链中验证程序自动化发展的趋势。其中在绿色通道清关时，电子印章即发挥其效用，简化检查程序。为与国际接轨和解决转口柜押运海关人力不足的问题，海关决议以EPC/RFID 应用取代人工押运，使用由ISO17712 机械封条锁和EPC二代标签结合而成的被动式电子封条，在货柜运送前加装，属于一次性使用的封条锁，不管供应链中不同的角色经手以及多个地点的停留，货柜卸货时，都可立即判别货柜的完整性，承运方即可办理交运手续完成业务。实施基于RFID技术的物联网系统的预期目标如下：（1）降低航商成本：押运成本降低，通关时间缩短。（2）促进运
