1.3.5　物聯(lián)網(wǎng)

1.物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，顧名思義，就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。嚴(yán)格而言，物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。以簡單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)將是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。有專家預(yù)測10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)上萬億元規(guī)模的高科技市場。

國際電信聯(lián)盟2005年一份報(bào)告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的圖景：當(dāng)駕駛?cè)顺霈F(xiàn)操作失誤時(shí)汽車會(huì)自動(dòng)報(bào)警；公文包會(huì)提醒主人忘帶了什么東西；衣服會(huì)“告訴”洗衣機(jī)對(duì)顏色和水溫的要求，等等。

物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超強(qiáng)的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理和控制。在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。

物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的，是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。

2.物聯(lián)網(wǎng)的原理與應(yīng)用

（1）物聯(lián)網(wǎng)的原理

物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無須人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用RFID技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（商品）的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品（商品）的識(shí)別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。

（2）物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)架

從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

①感知層由各種傳感器及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來源，其主要功能是識(shí)別物體、采集信息。

②網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。

③應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機(jī)場、公路、建筑物；另一方面是數(shù)據(jù)中心、個(gè)人計(jì)算機(jī)、寬帶等。而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活。

（3）物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施步驟

在實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的過程中一般要經(jīng)歷如下3個(gè)步驟：

①對(duì)物體屬性進(jìn)行標(biāo)識(shí)。屬性包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲(chǔ)在標(biāo)簽中，動(dòng)態(tài)屬性需要先由傳感器實(shí)時(shí)探測。

②需要識(shí)別設(shè)備完成對(duì)物體屬性的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。

③將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模商幚碇行耐瓿晌矬w通信的相關(guān)計(jì)算。

（4）物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用模式

物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)其實(shí)質(zhì)用途可以歸結(jié)為3種基本應(yīng)用模式：

①對(duì)象的智能標(biāo)簽。通過二維碼、RFID等技術(shù)標(biāo)識(shí)特定的對(duì)象，用于區(qū)分對(duì)象個(gè)體。例如，在生活中人們使用的各種智能卡、條碼標(biāo)簽的基本用途就是用來獲得對(duì)象的識(shí)別信息；此外，通過智能標(biāo)簽還可以用于獲得對(duì)象物品所包含的擴(kuò)展信息，例如智能卡上的余額、二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱等。

②環(huán)境監(jiān)控和對(duì)象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)的獲取和特定對(duì)象行為的監(jiān)控。例如，使用分布在市區(qū)的各個(gè)噪聲探頭監(jiān)測噪聲污染；通過二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度；通過GPS標(biāo)簽跟蹤車輛位置；通過交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時(shí)交通流程等。

③對(duì)象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計(jì)算平臺(tái)和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對(duì)象的行為進(jìn)行控制和反饋。例如，根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度；根據(jù)車輛的流量自動(dòng)調(diào)整紅綠燈間隔等。

3.物聯(lián)網(wǎng)的特征

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征：

（1）它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型的傳感器，每個(gè)傳感器都是一個(gè)信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。

（2）它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時(shí)性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。

（3）物聯(lián)網(wǎng)具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制

物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。

4.物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展

早在1999年，在美國召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會(huì)議就提出：傳感網(wǎng)是21世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。在這次會(huì)議上首次提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念；2003年，美國《技術(shù)評(píng)論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首；2005年，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。

2008年后，為了促進(jìn)科技發(fā)展，尋找經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)，各國政府開始重視下一代的技術(shù)規(guī)劃，將目光放在了物聯(lián)網(wǎng)上。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會(huì)議”，在這個(gè)場合中IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)年，美國將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)。

2009年2月24日，在2009 IBM論壇上，IBM中國地區(qū)首席執(zhí)行官錢大群公布了名為“智慧的地球”的最新策略。IBM認(rèn)為，IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。“智慧的地球”這一概念一經(jīng)提出，即得到美國各界的高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為，IBM公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)。“智慧地球”戰(zhàn)略被不少美國人認(rèn)為與當(dāng)年的“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競爭優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟(jì)浪潮，不僅為美國關(guān)注，更為世界所關(guān)注。

國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了學(xué)習(xí)研究、政府推動(dòng)以及業(yè)界應(yīng)用推廣階段。2009年前，國務(wù)院總理溫家寶提出“感知中國”以來，中央和地方政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)在資金和政策上均給予了大量的支持。2012年工業(yè)和信息化部制定了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，2012年也因此成為了中國物聯(lián)網(wǎng)整體實(shí)施的元年。目前，我國已有超過1000家企業(yè)牽頭研究物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，通信、工業(yè)、電子等領(lǐng)域在信息化建設(shè)和應(yīng)用方面發(fā)展迅速，RFID產(chǎn)業(yè)、智能卡產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛，積累了豐富的寶貴經(jīng)驗(yàn)。2013-2017年間，中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迎來了更加良好的發(fā)展機(jī)遇，主要表現(xiàn)在：第一，作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了國家的高度重視和積極推動(dòng)；第二，產(chǎn)業(yè)界對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已不再僅僅停留在概念上，正在推出具有廣泛市場應(yīng)用前途的產(chǎn)品和系統(tǒng)，并得到了業(yè)內(nèi)各方面的積極支持；第三，資本市場對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了積極響應(yīng)和參與，在近兩年經(jīng)濟(jì)危機(jī)的形勢(shì)下，物聯(lián)網(wǎng)概念股都逆勢(shì)上揚(yáng)，充分表現(xiàn)了資本市場的認(rèn)可；第四，國家各相關(guān)部委、各地區(qū)都在積極地推出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃，出臺(tái)各類政策措施，務(wù)實(shí)支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展；第五，國家的ICT產(chǎn)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)具備了較好的基礎(chǔ)，完全可以支持物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展。目前物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會(huì)極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度甚至超過了美國、歐盟，以及其他各國。