近十年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是對(duì)傳感網(wǎng)研究的逐步深入,人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用都提升高度，大家普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)將是下一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長(zhǎng)點(diǎn)和支撐點(diǎn)。全國(guó)各地對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也極其重視。僅以江蘇省為例，該省的規(guī)劃內(nèi)容之一便是，至2012年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模要達(dá)到1200億人民幣，到2015年，預(yù)計(jì)達(dá)到4700億人民幣。由此可見(jiàn),物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展空間有多大。移動(dòng)支付是物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用。事實(shí)上，在電信重組后，電信運(yùn)營(yíng)商均確定了企業(yè)主流3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此，以移動(dòng)通信為平臺(tái)的移動(dòng)支付市場(chǎng)將有巨大的發(fā)展?jié)摿Γc此同時(shí),移動(dòng)支付技術(shù)也給芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝及制卡等廠商帶來(lái)了豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

1  物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)方案

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。移動(dòng)支付作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)分支，也稱為手機(jī)支付，其實(shí)質(zhì)是允許用戶使用其移動(dòng)終端（通常是手機(jī)）對(duì)所消費(fèi)的商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。為此，可以考慮按基于RFID2.4GHz頻率融合手機(jī)SIM卡的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，該方案兼容13.56MHz頻率應(yīng)用方式。圖1所示是一個(gè)以校園為例的組網(wǎng)方案圖。

該方案將系統(tǒng)服務(wù)器放置在中心機(jī)房，各類消費(fèi)終端、機(jī)具結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況布放在各自的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。終端可支持聯(lián)網(wǎng)和脫機(jī)交易，以便覆蓋所有功能應(yīng)用。

本設(shè)計(jì)采取2.4GHz RF-SIM 卡與13.56 MHz MIFARE卡同時(shí)應(yīng)用的方案，并模擬業(yè)務(wù)應(yīng)用的各種場(chǎng)景。

1.1  2.4 GHz RF-SIM卡的功能

RF-SIM卡是可實(shí)現(xiàn)中短距離無(wú)線通信的手機(jī)智能卡，其專利技術(shù)是一個(gè)可代替錢包、鑰匙和身份證的全方位服務(wù)平臺(tái)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要換手機(jī)，只要在現(xiàn)有的手機(jī)上換一張智能卡就可變成類NFC手機(jī)，使用的頻率是2.4GHz,通信距離可在500cm內(nèi)自動(dòng)調(diào)整，并可單向支持100Mb/s（數(shù)據(jù)廣播）。RFSIM卡在邏輯上分為標(biāo)準(zhǔn)SIM功能（GSM11.11,11.14）部分組件和模擬Mifare One邏輯加密卡的數(shù)據(jù)機(jī)制。模擬Mifare數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)并符合PBOC2.0以及EMV電子信用卡的規(guī)范要求。

CPU（中央處理器）與SIM（用戶識(shí)別模塊）卡通過(guò)智能卡協(xié)議7816來(lái)通訊，CPU（中央處理器）與RFIC（射頻集成電路，可完成對(duì)無(wú)線電波的調(diào)制與解調(diào)）通過(guò)SPI接口通信。SIM（用戶識(shí)別模塊）卡部分用于正常的手機(jī)移動(dòng)通訊和鑒權(quán)，僅用作與手機(jī)的物理連接。而內(nèi)置軟件則用于管理高安全度的RFID、基于mifare模擬邏輯加密卡、可內(nèi)置e-credit電子信用卡和EMV電子錢包等，可使用微型RF模塊并通過(guò)內(nèi)置的天線與外部設(shè)備進(jìn)行通訊。SIM芯片與2.4GHz芯片融合可形成具備射頻通信能力的2.4GHzRFSIM卡的通訊流程為：接到信息→接收到至讀寫(xiě)器的尋卡信息→發(fā)送ACK→收到Nu11后發(fā)送認(rèn)證信息→接收讀寫(xiě)器的認(rèn)證信息→讀寫(xiě)是否合法,如合法則進(jìn)入到“認(rèn)證結(jié)束,接收其它命令”環(huán)節(jié)，如不合法,則重新接收信息并重新開(kāi)始。

1.2  13.56 MHz MIFARE卡的功能

13.56MHz卡的通信特征是：通信協(xié)議釆用的是ISO14443-A,支持106Kb/s數(shù)據(jù)傳輸速率，該卡實(shí)際上是Triple-DES協(xié)處理器，程序存儲(chǔ)器是32KX8bitROM,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為8KX8 bit E²PROM,可完成10萬(wàn)次擦寫(xiě)，能滿足10年數(shù)據(jù)保存指標(biāo)，識(shí)別一張卡只需3ms（包括復(fù)位應(yīng)答和防沖突），擦寫(xiě)時(shí)間僅為2.4ms,典型交易過(guò)程低于50ms,讀寫(xiě)距離在100mm以內(nèi)。

1.3  終端選型與技術(shù)特性

應(yīng)用終端采用雙模制式,可以同時(shí)支持2.4GHz和13.56MHz雙頻段。終端結(jié)構(gòu)可通過(guò)傳統(tǒng)13.56MHz應(yīng)用終端進(jìn)行改造，并聯(lián)2.4GHz讀卡模塊即可實(shí)現(xiàn)雙模制式。13.56MHz讀卡模塊和2.4GHz讀卡模塊并聯(lián)可以嵌入到POS機(jī)內(nèi)，并通過(guò)RS232協(xié)議跟POS機(jī)進(jìn)行通訊；RF-SIM卡與讀卡模塊通過(guò)Nordic公司開(kāi)發(fā)的無(wú)線傳輸協(xié)議Gazell進(jìn)行通訊。

終端一般統(tǒng)一通過(guò)TCP/IP與后臺(tái)直接進(jìn)行通信，可以免除工作站的配置。保障終端與后臺(tái)通信的有效性和實(shí)時(shí)性；同時(shí)支持2.4GHzRF-SIM卡與13.56MHzMl卡;從而可以保障2.4GHzRF-SIM系統(tǒng)在校園運(yùn)營(yíng)的良好過(guò)渡。

2  物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1  RFID技術(shù)及其應(yīng)用

RFID技術(shù)是通過(guò)無(wú)線電波的方式把存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中的唯一標(biāo)識(shí)碼傳送給RFID閱讀器，這樣，當(dāng)標(biāo)簽貼在被標(biāo)識(shí)物體上時(shí)，就可以對(duì)被標(biāo)識(shí)物體實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的、非直接接觸的識(shí)別。基于無(wú)線電波傳輸周期以及傳輸通道的特性,也就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)、大批量、快速的識(shí)別。由于頻率不同和供電方式不同所導(dǎo)致的傳輸距離、傳輸速度也不同，因而其應(yīng)用領(lǐng)域上也各有不同。

目前，RFID技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在電子不停車收費(fèi)方面。主要是用于公路、大橋和隧道的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用RFID技術(shù)，通過(guò)路側(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短程通訊，可在不需要司機(jī)停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下，自動(dòng)完成收費(fèi)處理的全過(guò)程。不停車收費(fèi)涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施投資的回收，又是緩解收費(fèi)站交通堵塞的有效手段，而且在使用中，收費(fèi)卡的用量又很大，因此，各個(gè)國(guó)家都優(yōu)先進(jìn)行不停車收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并且積極推廣。

目前在歐美的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟和普遍,我國(guó)也已經(jīng)在廣東、四川等地的高速公路上投入應(yīng)用。比如,廈門市路橋管理有限公司在不停車收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用RFID技術(shù)，發(fā)行RFID電子標(biāo)簽共20萬(wàn)張，廣東聯(lián)合電子收費(fèi)股份有限公司自2004年建立了不停車收費(fèi)系統(tǒng)，發(fā)行16萬(wàn)張RFID電子標(biāo)簽，均取得了良好的使用效果。不停車收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)施有效地提高了車輛通過(guò)效率，可防止收費(fèi)站交通“瓶頸”的發(fā)生，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)收費(fèi)的無(wú)人為干預(yù),有效地遏制了偷逃過(guò)路費(fèi)，收費(fèi)人員玩忽職守、循私作弊等行為，同時(shí)也降低收費(fèi)站的管理成本，更快地收回基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

2.2  傳感網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

傳感網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)涉及的各項(xiàng)技術(shù)中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)。它主要由傳感器、通訊網(wǎng)絡(luò)和信息處理系統(tǒng)三部分構(gòu)成，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制等功能。應(yīng)用該技術(shù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控各種環(huán)境、設(shè)施及內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理等。傳感技術(shù)與其它的技術(shù)不同，它具有實(shí)時(shí)性、即時(shí)性。例如可以用手機(jī)、電腦等設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)査詢地圖、天氣等資料，前提是這些資料必須已經(jīng)存在于你所訪問(wèn)的服務(wù)器上。而傳感網(wǎng)不同，如果你身處火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),傳感技術(shù)會(huì)通過(guò)周圍已經(jīng)布好的傳感器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況迅速為你制定出一條最佳逃生路線。，而這些路線并不是事先準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)。借助傳感技術(shù),消防員再也不用挨個(gè)房間去尋找有沒(méi)有被困的人員，從而使滅火、施救的速度大大提高，避免T無(wú)謂的時(shí)間消耗和體力消耗，為滅火和施救贏得了寶貝的時(shí)間。正因?yàn)檫@種特點(diǎn)，傳感網(wǎng)技術(shù)被美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》評(píng)為未來(lái)改變世界十大技術(shù)之首,并指出信息時(shí)代將從“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)時(shí)代”進(jìn)入到“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器時(shí)代”。

雖然無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)因受技術(shù)等方面的制約還沒(méi)有大規(guī)模投入商業(yè)應(yīng)用，但最近幾年，隨著計(jì)算成本的下降以及微處理器體積越來(lái)越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始投入使用。

目前的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用集中在環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)、醫(yī)療護(hù)理、軍事領(lǐng)域和一些特殊的商業(yè)化用途。相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一定會(huì)得到更大的應(yīng)用。從應(yīng)用的情況來(lái)看，北美的狀況最好，在樓宇自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)控等方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)始大展拳腳。

2.3  M2M技術(shù)及其應(yīng)用

M2M強(qiáng)調(diào)的是在商業(yè)活動(dòng)中通過(guò)移動(dòng)通訊技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用變革出既有商務(wù)模式或創(chuàng)造出新的商務(wù)模式,是機(jī)器設(shè)備間的自動(dòng)通訊。從狹義上說(shuō),M2M只代表機(jī)器和機(jī)器之間的通信。目前,人們提到M2M的時(shí)候，更多的是指非IT機(jī)器設(shè)備通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備或IT系統(tǒng)的通信。放眼未來(lái)，人們認(rèn)為,M2M的范圍不應(yīng)拘泥于此，而是應(yīng)該擴(kuò)展到人對(duì)機(jī)器、機(jī)器對(duì)人、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器之間的連接與通信。近年來(lái)，M2M應(yīng)用遍及電力、交通、工業(yè)控制、零售、公共事業(yè)管理、醫(yī)療、水利、石油等多個(gè)行業(yè)，以及車輛防盜、安全監(jiān)測(cè)、自動(dòng)售貨、機(jī)械維修、公共交通管理等,M2M可以說(shuō)是無(wú)所不能。

三一重工是國(guó)內(nèi)較早應(yīng)用M2M技術(shù)提高信息化的企業(yè)，他們企業(yè)在其銷往全球各地的工程機(jī)械(關(guān)鍵部位或關(guān)鍵部件)上加裝數(shù)據(jù)采集終端，機(jī)械的運(yùn)行數(shù)據(jù)可通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)匯總到企業(yè)控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程設(shè)備作業(yè)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，企業(yè)控制中心可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題，要求實(shí)現(xiàn)吊車上的智能設(shè)備控制器檢測(cè)到的油溫、轉(zhuǎn)速、工作壓力等運(yùn)行數(shù)據(jù)信息可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至企業(yè)的控制中心，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，企業(yè)控制中心將立即指導(dǎo)客戶排除故障或派出維修人員上門服務(wù)。

如果必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)排除設(shè)備故障，企業(yè)控制中心會(huì)立刻通過(guò)定位系統(tǒng)搜尋客戶故障設(shè)備的確切位置以及最近的服務(wù)車輛，并計(jì)算出最佳路線，同時(shí)派一線服務(wù)工程師迅速趕往故障現(xiàn)場(chǎng),并將最佳路線圖發(fā)送至工程師和司機(jī)的手機(jī)上。此外，企業(yè)控制中心還可以通過(guò)定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤服務(wù)車輛運(yùn)行軌跡，以確定服務(wù)人員是否在最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶的快速反應(yīng)。

3  結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)新興技術(shù)，常通由傳感網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)組成，近幾年來(lái).RFID的發(fā)展十分迅速，而傳感器的發(fā)展則為物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。為此，文中對(duì)基于傳感網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行解析,并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。因?yàn)槲覀冇欣碛上嘈?，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)傳感網(wǎng)的進(jìn)一步深入研究，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)必將成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)和支撐點(diǎn)。