物联网的技术体系

物联网的具体应用要实现全面感知、可靠传输、智能处理、自动控制四个方面的要求，涉及较多的技术，技术体系比较复杂。

从功能上讲，可以将物联网主要技术划分成三个层次，如表2-4所示。

表2-4 物联网技术体系

（一）感知层——感知与识别技术

感知层是物联网发展和应用的基础，是实现物联网全面感知的核心。物联网的感知与识别技术主要实现对物体的感知与识别，包括射频识别（RFID技术）、GPS定位技术、红外感应技术、声音及视觉识别技术、生物特征识别技术等，它通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理。

下面主要介绍一下射频识别（RFID）技术和传感器技术。

1．射频识别（RFID）技术

射频识别是一种非接触的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合和传输特性进行非接触式双向通信，实现对静止或移动物体的自动识别，并进行数据交换。

RFID由标签、读写器、天线三个基本部分组成，如图2-5所示。

图2-5 RFID的组成

（1）RFID系统数据存储在射频标签（RFID Tag）中，其能量供应及与识读器之间的数据交换不是通过电流而是通过磁场或电磁场进行的。标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，粘贴或安装在产品或物体上，标识目标对象。

（2）读写器由耦合模块、收发模块、控制模块和接口模块单元组成，用来读取（有时还可以写入）标签中的数据信息，通常为手持式或固定式设备。

（3）在一套完整的RFID系统中，天线（Antenna）在标签和读写器间传递射频信号。当标签进入磁场后，天线接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

RFID具有识读距离远、识读速度快、不受环境限制、可读性好、能同时识读多个物品等优点。日常生活中普遍存在的RFID相关应用有公交月票卡、电子交通无人收费系统（ETC）、各类银行卡、物流与供应链管理、农牧渔产品履历、工业生产控制等。

2．传感器技术

传感器技术是一门涉及物理学、化学、生物学、材料科学、电子学、通信与网络技术等多学科交叉的高新技术，而其中的传感器是一种物理装置，能够探测、感受外界的各种物理量（如光、热、湿度）、化学量（如烟雾、气体等）、生物量，以及未定义的自然参量等。传感器技术正与无线网络技术相结合，综合传感器技术、纳米技术、分布式信息处理技术、无线通信技术等，使嵌入物体的微型传感器相互协作，实现对监测区域的信息采集和实时监测，形成集感知、传输、处理于一体的终端末梢网络。

传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量等转化成能够处理的数字信号，一般需要将自然感知的模拟信号通过放大器放大，由模/数转换器转换成数字信号，从而被物联网识别和处理。传感器由敏感元件、转换元件和其他基本电路构成，如图2-6所示。

图2-6 传感器的组成

敏感元件是指传感器中能直接感受（或响应）的被测量部分；转换元件指传感器中能将敏感元件感受（或响应）的被测量转换成电信号的部分；其他转换电路将转换元件输出的电信号进一步放大，经过整形、滤波、模/数转换等变换后，成为可识别的数字信号。

目前，传感器在被检测量类型和精度、稳定性、可靠性、低成本、低耗能方面还没有达到规模应用水平，是物联网产业发展的重要瓶颈之一。

（二）网络层——通信与网络技术

网络层是物联网信息传递和服务支持的基础，物联网需要综合各种有线及无线通信技术、组网技术实现物与物的连接。物联网中的网络的形式，可以是有线网络或无线网络，短距离网络或长距离网络，企业专用网络或公用网络，局域网或互联网等。

物联网被看作是互联网的最后一公里，也称为末梢网络，其通信距离可能是几厘米到几百米之间，常用的主要有通信技术有Wi-Fi、蓝牙、Zig Bee、RFID、NFC和UWB等。这些技术各有所长，结合实际应用需要可以有所取舍。例如：在物流领域，RFID以其低成本占据着核心地位；在智能家居的应用中，Zig Bee逐步占据重要地位；而对于安防使用高清摄像的应用，Wi-Fi或者直接连接到互联网可能是唯一的选择。

物联网的许多应用，比如比较分散的野外监测点、市政各种传输管道的分散监测点、农业大棚的监测信息汇聚点、无线网关、移动的监测物体（如汽车等）等，一般需要远距离的无线通信技术。常用的远距离通信技术主要有GSM、GPRS、Wi MAX、2G/3G/4G移动通信、卫星通信等。

从能耗上看，长距离无线通信往往比短距离无线通信具有更高的能耗，但其移动性和长距离通信的特性，使物联网具有更大的监测空间，以及更多有吸引力的应用。

（三）应用层——信息处理与服务技术

应用层的主要功能是把感知和传输的数据信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。感知海量信息，并进行计算与处理是物联网的核心支撑，也是物联网应用的最终价值。

信息处理与服务技术主要解决感知数据的储存（如物联网数据库技术、海量数据存储技术）、检索（搜索引擎等）、使用（云计算、数据挖掘、机器学习等），并对数据滥用的问题（数据安全与隐私保护等）进行防范。

对于物联网而言，信息的智能处理是核心。物联网不仅要收集物体的信息，还需利用收集到的信息对物体实现管理，因此，信息处理技术是提供服务与应用的重要组成部分，需要研究数据融合、高效存储、语义集成、并行处理、知识发现和数据挖掘等关键技术，攻克物联网和云计算中的虚拟化、网格计算、服务化和智能化技术。

三、迪士尼利用物联网技术提升游客体验

从2013年3月起，美国迪士尼斥资近10亿美元研发的My Magic+智慧旅游服务系统，开始在佛罗里达奥兰多的沃尔特迪士尼世界度假区 （Walt Disney World Resort）进行测试和试点。

据了解，在这套名为My Magic+的服务系统中，整合了网站、手机应用和智能腕带，通过这三部分的协调工作，实现对在迪士尼乐园中的游客的动态监测。

其中，智能腕带是智慧服务系统中最关键的部分，内置了RFID芯片，综合利用物联网技术中的感知与识别技术、通信与网络技术，实现远距离追踪游客在园区内的行走轨迹，近距离触碰支付、预订、检票等功能。

除了RFID技术，智能腕带实现了个性化信息、无线传感技术、大数据和移动科技的整合。

智能腕带与存储大量个人信息和偏好的数据库相连，存储了信用卡信息。园内的工作人员可以根据数据库和定位信息获取小粉丝的姓名、他们喜欢的电影人物，提升个性化服务。当然，如果是小游客的生日，临近的礼品店可以随时追踪小游客，向他们推送纪念版玩偶，小游客的父母可以用智能腕带实现支付。

图2-7 迪士尼的智能手环

My Magic+智慧旅游服务系统不仅可以让游客提前数月通过网站或手机应用预订门票，制定游园行程，还能够储存门票信息、酒店钥匙、信用卡信息，以及在迪士尼乐园中任何可以接受触碰的感应器的信息。游客通过佩戴输入信用卡信息的橡皮材质手环，轻触终端，轻松实现购买功能和登记入住、房卡、检票等功能，如图2-7所示。

而My Magic+服务系统提供的大数据和实时数据，能够辅助迪士尼相关部门进行决策制定，例如员工的安排、餐厅食物的补充等。同时，园区在系统支持下，可以将餐厅、游乐骑乘设备的实时信息推送给游客，方便游客等位。